一种大型磨机主轴承油膜厚度监测装置

摘要

一种涉及磨机油膜厚度监测技术领域的大型磨机主轴承油膜厚度监测装置，所述的装置包含电涡流位移传感器、传感器支架和支架底座，电涡流位移传感器安装在传感器支架的一端，传感器支架的另一端通过调整螺栓和垫圈固定于磨机本体中主轴承球面瓦体下部的支架底座，该支架底座和传感器支架能够随球面瓦体自动调心；电涡流位移传感器的感应端对应磨机本体中的中空轴，电涡流位移传感器能够通过调整传感器支架的位置进入线性工作区域；所述的装置能够实时在线的监测磨机中空轴与铜瓦的油膜厚度，从而为磨机的正常运行提供了可靠的保障。

说明书

【技术领域】

本发明涉及磨机油膜厚度监测技术领域，尤其是涉及一种大型矿山用磨机的主轴承油膜厚度实时在线的监测装置。

【背景技术】

公知的，磨机的主轴承是用于支撑磨机旋转的关键部件，其多采用滑动轴承，并利用润滑站泵出的润滑油，在轴瓦和中空轴之间形成油膜，从而避免轴瓦和中空轴之间直接接触，确保磨机的正常运行；如今，较小规格的磨机主轴承采用的是动静压轴承配巴氏合金瓦，其在磨机启动和停止前后利用润滑站高压油将磨机顶起，在磨机运行期间采用连续低压淋油润滑，从而形成0.10～0.15mm厚度的动压油膜，而大型磨机由于负载较大，主轴承多采用静压滑动轴承配铜合金瓦，其在磨机启动、运行期间利用润滑站的高压油将磨机浮起，从而形成0.15～0.25mm厚度的油膜；在实际应用中，如果油膜厚度过小的话，轻则会造成主轴承烧瓦，甚至是中空轴的损坏，重则还会导致磨机、甚至是整个选矿厂的瘫痪；然而，现今对于磨机油膜厚度的判断，主要还是通过主轴承油站上的油压及流量间接反馈的润滑情况，以及依赖于现场人工使用千分表测量油膜厚度，由于这种判断方式不但误差大，而且还无法做到全天候不间断的监测，即其不能及时发现故障和及时进行处理，因此，目前急需一种能够应用于磨机主轴承油膜厚度实时在线的监测装置来满足大型磨机主轴承的安全使用要求。

【发明内容】

为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种大型磨机主轴承油膜厚度监测装置，所述的装置能够实时在线的监测磨机中空轴与铜瓦的油膜厚度，从而为磨机的正常运行提供了可靠的保障。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种大型磨机主轴承油膜厚度监测装置，所述的装置包含电涡流位移传感器、传感器支架和支架底座；所述的电涡流位移传感器安装在传感器支架的一端，传感器支架的另一端通过调整螺栓和垫圈固定在位于磨机本体中主轴承球面瓦体下部的支架底座上，该支架底座和传感器支架能够随球面瓦体自动调心；所述的电涡流位移传感器的感应端对应磨机本体中的中空轴，电涡流位移传感器能够通过调整传感器支架的位置进入线性工作区域，且电涡流位移传感器连接有用于将其采集的信号进行处理并输入磨机PLC的信号处理及控制系统；所述磨机本体中的球面瓦体与轴承座之间为腰鼓形线接触，球面瓦体固定连接有用于限制主轴承铜瓦与球面瓦体径向位移的压板，主轴承铜瓦设有的外翻法兰能够限制球面瓦体轴向位移。

所述的大型磨机主轴承油膜厚度监测装置，所述磨机本体中主轴承的自由端和固定端分别对应安装有一球面瓦体，两球面瓦体分别通过支架底座和调整螺栓固定连接有传感器支架，且对应主轴承自由端的传感器支架的外侧螺纹孔安装有一电涡流位移传感器，对应主轴承固定端的另一传感器支架的内侧螺纹孔安装有另一电涡流位移传感器。

所述的大型磨机主轴承油膜厚度监测装置，所述的装置在应用时，先将传感器支架与支架底座对应接触的位置之间放入相应厚度的调整垫片，然后上紧调整螺栓，再将电涡流位移传感器与磨机本体中空轴之间调整为零间隙，此时，松开调整螺栓，去掉调整垫片，从而使电涡流位移传感器与中空轴之间形成与调整垫片厚度一致的间距。

所述的大型磨机主轴承油膜厚度监测装置，所述的中空轴对应电涡流位移传感器的端面要求不能有伤痕、小孔或裂缝，且粗糙度至少达到3.2μm，跳动公差在0.05mm以内。

所述的大型磨机主轴承油膜厚度监测装置，所述的电涡流位移传感器选用测量线性范围合适，灵敏度高，抗干扰能力强且不受润滑油影响的非接触式测量传感器。

所述的大型磨机主轴承油膜厚度监测装置，所述的电涡流位移传感器通过隔离配电器供电，其采集的信号通过隔离配电器输出4～20mA信号进入磨机本体的主PLC中的模拟量模块，由中央处理单元CPU对信号进行处理，同时，在控制柜门上设有人机触摸屏界面，该界面通过网络与CPU通讯，并将经过处理后的主轴承油膜厚度的信号显示出来，以此在磨机本体运行期间实现主轴承油膜厚度的实时在线监测。

所述的大型磨机主轴承油膜厚度监测装置，所述的装置在主轴承润滑站启动后，电涡流位移传感器实时测量磨机本体静止时的油膜厚度，当油膜厚度大于启动值时磨机本体启动，当油膜厚度小于启动值时不允许启动磨机本体；磨机本体启动后，电涡流位移传感器实时测量磨机本体运行时的油膜厚度，当油膜厚度小于跳停值时，磨机本体跳停，当油膜厚度大于报警值时，磨机本体正常运行，当油膜厚度大于报警值且小于跳停值时，发出报警信号。

由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下有益效果：

本发明所述的大型磨机主轴承油膜厚度监测装置结构简单，安装调试方便；所述的装置不但能够真实的反映磨机中空轴和铜瓦之间的相对间隙，达到真实测量磨机中空轴与铜瓦之间油膜厚度的目的，而且还能够实现对磨机主轴承油膜厚度的实时在线监测，从而有效的确保了大型磨机主轴承的运行可靠性；同时，所述的装置能够有效的解决测定中空轴浮起量，即油膜厚度只有在磨机静止状态下才能使用千分表人工测量的难题，从而为磨机的状态检测提供了准确的安全和报警信号。

【附图说明】

图1为磨机本体主轴承铜瓦、球面瓦体、瓦座与磨机中空轴相对关系平面图；

图2 为图1的K向视图；

图3 为图2的M处局部放大图；

图4为图1的N处局部放大图；

图5 为图2的H处局部放大图；

图6电涡流位移传感器输出曲线图；

图7为电气控制系统原理图；

图8为油膜测厚传感器逻辑控制图。

图中：1、电涡流位移传感器；2、传感器支架；3、支架底座；4、调整螺栓；5、球面瓦体；6、中空轴；7、轴承座；8、主轴承铜瓦；9、压板。

【具体实施方式】

通过下面的实施例可以更详细的解释本发明，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切变化和改进，本发明并不局限于下面的实施例：

结合附图1～5所述的大型磨机主轴承油膜厚度监测装置，所述的装置包含电涡流位移传感器1、传感器支架2和支架底座3；所述的电涡流位移传感器1安装在传感器支架2的一端，传感器支架2的另一端通过调整螺栓4和垫圈固定在位于磨机本体中主轴承球面瓦体5下部的支架底座3上，该支架底座3和传感器支架2能够随球面瓦体5自动调心，电涡流位移传感器1的感应端对应磨机本体中的中空轴6的上凸台端面，且电涡流位移传感器1能够通过调整传感器支架2的位置进入线性工作区域；所述的电涡流位移传感器1连接有用于将其采集的信号进行处理并输入磨机PLC的信号处理及控制系统；

在磨机本体运行时，利用润滑站泵出的润滑油，在中空轴6与主轴承铜瓦8之间形成相应厚度的油膜，从而确保轴颈和铜瓦完全不接触，以及保证磨机本体的正常运行；球面瓦体5固定连接有用于限制主轴承铜瓦8与球面瓦体5径向位移的压板9，主轴承铜瓦8设有的外翻法兰能够限制球面瓦体5轴向位移；球面瓦体5与轴承座7之间为腰鼓形线接触，因此具有很好的调心性性能，当磨机本体的筒体由于温度、载荷或安装误差等引起变形时，轴承能自动调整，从而保证磨机本体正常工作；

结合附图3～4，传感器支架2通过支架底座3及调整螺栓4固定在球面瓦体5上，电涡流位置传感器1安装在传感器支架2上，中空轴6和主轴承铜瓦8之间形成的油膜厚度可以通过电涡流位移传感器1测量其和中空轴6上凸台之间的距离获得，由于主轴承铜瓦8能够随球面瓦体5自动调心，因此电涡流位移传感器1的测量值就真实地反映了磨机本体中空轴6和主轴承铜瓦8之间的间隙，即中空轴6和主轴承铜瓦8之间形成的油膜厚度；

结合附图3和6，电涡流位移传感器1选用测量线性范围合适，灵敏度高，抗干扰能力强，不受润滑油影响的非接触式测量传感器，即根据磨机本体端盖的材质，模拟现场温度及使用工况，标定其输出曲线，因此需要调整A处初始测量间距，使电涡流位移传感器1测量值进入线性区域，保证电涡流位移传感器1输出有较好的线性度；为了便于现场的调整，能够在传感器支架2和支架底座3接触的位置B处放入相应厚度的调整垫片，然后拧紧调整螺栓4，再将电涡流位移传感器1与中空轴6之间的间隙A调整为0mm，然后再松开调整螺栓4，去掉调整垫片，此时，间隙A处便自然形成与调整垫片厚度一致的间距；为了保证测量值的准确，中空轴6对应电涡流位移传感器1的端面C不应有伤痕、小孔或裂缝，且该面粗糙度至少应到达3.2μm，跳动公差在0.05mm以内；

结合附图5，由于磨机本体中空轴6和主轴承铜瓦8之间在磨机的自由端和固定端存在不同的间隙，即磨机筒体考虑温度的影响，其主轴承自由端的D处会有15～25mm的间隙，因此，在磨机本体中主轴承的自由端和固定端分别对应安装有一球面瓦体5，两球面瓦体5分别通过支架底座3和调整螺栓4固定连接有传感器支架2，且对应主轴承自由端的传感器支架2的外侧螺纹孔安装有一电涡流位移传感器1，对应主轴承固定端的另一传感器支架2的内侧螺纹孔安装有另一电涡流位移传感器1；

结合附图7，所述电涡流位移传感器1的信号处理及控制系统工作原理如下：电涡流位移传感器1通过隔离配电器供电，采集的信号通过隔离配电器输出4～20mA信号进入磨机本体的主PLC中的模拟量模块，由中央处理单元CPU对信号进行处理，同时，在控制柜门上有触摸屏式的人机界面，人机界面通过网络与CPU通讯，经过处理后的主轴承的油膜厚度信号在人机界面上显示，从而达到在磨机本体运行期间实现主轴承油膜厚度的实时在线监测的目的；此外，有资质的技术人员能够在人机界面上修改参数，并根据现场情况对报警值及跳闸值进行相应的修改；

结合附图8，安装所述装置的磨机本体工作原理如下：通过适当的设置油膜厚度的启动值、报警值和跳停值来保证磨机本体的正常运行，当主轴承润滑站启动后，电涡流位移传感器1实时测量磨机本体静止时的油膜厚度，当油膜厚度大于启动值时磨机本体启动，当油膜厚度小于启动值时不允许启动磨机本体；磨机本体启动后，电涡流位移传感器1实时测量磨机本体运行时的油膜厚度：当油膜厚度小于跳停值时，磨机本体跳停，当油膜厚度大于报警值时，磨机本体正常运行，当油膜厚度大于报警值小于跳停值时，发出报警信号。

本发明未详述部分为现有技术，故本发明未对其进行详述。