基于光纖光柵磁耦合傳感器的葉尖定時(shí)法振動(dòng)監(jiān)測(cè)的研究.pdf

1、通風(fēng)機(jī)是煤礦生產(chǎn)中的特大型關(guān)鍵設(shè)備之一，被形象地稱(chēng)為“礦井肺臟”。旋轉(zhuǎn)葉片是通風(fēng)機(jī)的核心零部件，葉片振動(dòng)超標(biāo)會(huì)對(duì)通風(fēng)機(jī)的安全性和可靠性造成嚴(yán)重影響。由于通風(fēng)機(jī)葉片通常在高粉塵、高油污的惡劣環(huán)境下工作，現(xiàn)有傳感器很難滿足對(duì)葉片振動(dòng)的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)需求。本文提出了基于光纖光柵磁耦合傳感器的葉尖定時(shí)法，來(lái)對(duì)通風(fēng)機(jī)葉片振動(dòng)進(jìn)行研究和分析，旨在實(shí)現(xiàn)對(duì)葉片振動(dòng)的遠(yuǎn)距離非接觸式實(shí)時(shí)安全在線監(jiān)測(cè)。相比電類(lèi)傳感器和光纖光強(qiáng)反射式傳感器，光纖光柵磁耦合傳感器

2、具有本質(zhì)防爆、能在空氣潮濕、高粉塵、高油污等惡劣環(huán)境下良好工作、可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離信號(hào)傳輸、易于與其它光纖光柵傳感器聯(lián)合組成網(wǎng)絡(luò)以實(shí)現(xiàn)多參數(shù)分布式在線監(jiān)測(cè)等明顯優(yōu)勢(shì)。
　　 針對(duì)所提的這種方法，本文進(jìn)行了研究?，F(xiàn)階段所做主要工作包括以下幾個(gè)方面：
　　 (1)研究了葉片振動(dòng)產(chǎn)生的機(jī)理以及反應(yīng)葉片振動(dòng)的三個(gè)主要參數(shù)：振動(dòng)應(yīng)力、振型、固有頻率；在此基礎(chǔ)上列舉了葉片的靜頻以及動(dòng)頻的理論計(jì)算公式，為后面研究葉片振動(dòng)監(jiān)測(cè)打下理論基礎(chǔ)。<

3、br>　　 (2)在前人的基礎(chǔ)上研制出了光纖光柵與磁鐵探頭相結(jié)合的傳感器，并將其作為葉尖定時(shí)傳感器來(lái)使用。根據(jù)傳感器葉尖定時(shí)信號(hào)同步轉(zhuǎn)換理論分析，光纖光柵解調(diào)儀解調(diào)出光纖光柵中心波長(zhǎng)λB(t)的最大值所對(duì)應(yīng)的時(shí)間信號(hào)即為所求的葉片端部到達(dá)葉尖定時(shí)傳感器的時(shí)間脈沖信號(hào)。此時(shí)光纖光柵中心波長(zhǎng)λB(t)最大值只是作為閥值使用。這從原理上論證了該傳感器作為葉尖定時(shí)傳感器用于葉片振動(dòng)監(jiān)測(cè)思路的可行性。
　　 (3)運(yùn)用ANSYS對(duì)光纖光

4、柵磁耦合傳感器結(jié)構(gòu)進(jìn)行了模態(tài)分析，得出了其前10階振型以及每階振型所對(duì)應(yīng)的理論固有頻率。從第一階振型開(kāi)始，依次分析傳感器各階振型，發(fā)現(xiàn)其第三階振型是膜片帶動(dòng)光纖光柵沿磁鐵探頭軸向振動(dòng)，所對(duì)應(yīng)的理論固有頻率為79.5Hz是本文所需重要參數(shù)。
　　 (4)通過(guò)振動(dòng)實(shí)驗(yàn)得知傳感器實(shí)際固有頻率為85Hz左右。通過(guò)靜態(tài)位移實(shí)驗(yàn)和轉(zhuǎn)速實(shí)驗(yàn)確定了傳感器安裝時(shí)磁鐵探頭與所測(cè)葉片之間的合適距離范圍為2.5mm～4mm。分別進(jìn)行正常葉片以及在某一葉