船用涡轮增压器价格 中华人民共和国国家知识产权局发明专利申请公布号CN112945371A详细信息

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(19) 中华人民共和国国家知识产权局 (12) 发明专利申请 (10) 申请公开号 CN A(43) 申请公开日期 2021.06.11(21) 申请号 2.9(22) 申请日期 2021.04.25 （71）申请人广东海洋大学地址广东省湛江市马章区海口大路1号（72）发明人赵志强、贾宝柱、徐民义、潘新祥、袁建平、王艳、徐进、庞洪臣、魏斌、钟英豪、黄喜丽（74）专利代理机构，北京东方胜帆知识产权代理机构（普通合伙）11562代理人贾耀奇 (51)Int.Cl.G01H 11/06 (2006.01)G01H 13/00 (2006.01)H02N 1/04 (2006.01) 权利要求：1页、说明书、5页、附图、2页 (54) 发明名称：一种船用涡轮增压器振动在线监测装置 (57) 摘要：本发明公开了一种船用涡轮增压器振动在线监测装置。对于涡轮增压器，包括监测装置，其中包括密封端盖、支撑壳体、衬套和介电研磨盘；轴套两端设有轴承，轴套两端通过轴承与密封端盖固接；轴套外周面上固定安装有介质研磨盘；轴套内壁与涡轮增压器转子轴固接；轴套置于支撑壳体的内腔中；支撑壳体内腔内均匀分布有多个导电摩擦片；介电研磨盘及导电摩擦盘分别电连接至信号处理单元。

该装置解决了传统振动传感器在故障诊断中严重滞后的问题，实时在线监测涡轮增压器转子的振动状态。具有自供电的优点，不需要外接电源，结构简单，易于布置；它延长了船用涡轮增压器的长度。和柴油机的使用寿命，1提高可靠性。 7 3 5 4 9 2 1 1N C CN A 权利要求1/1页1.一种船用涡轮增压器振动在线监测装置，用于涡轮增压器，其特征在于：包括监测装置，所述监测装置包括密封端盖(1)、支撑壳(4)、轴套(6)和介质研磨盘(7)；套筒（6）两端设有轴轴承（2），套筒（6）两端通过轴承（2）与密封端盖（1）固定连接。介质研磨盘（7）固定安装在轴套（6）的外周面上；轴套（6）的内壁与涡轮增压器固定连接。转子轴；支撑壳体（4）为圆筒结构；套筒（6）置于支撑壳体（4）的内腔内；支撑壳体（4）的内腔等距分布有若干个导电摩擦片（3）；介质研磨盘（7）远离轴套（6）一侧相对静止或与导电摩擦片（3）摩擦分离；介质研磨片（7）和导电摩擦片（3）分别与信号处理单元（8）电连接。安装腔（91），安装腔（91）设置在支撑壳体（4）的两侧。

2.根据权利要求1所述的船用涡轮增压器振动在线监测装置，其特征在于，所述信号处理单元（8）远离涡轮增压器设置。 3.根据权利要求1所述的船用涡轮增压器振动在线监测装置，其特征在于：所述支撑壳体（4）还对称设有支撑柱（5）。 4.根据权利要求1所述的船用涡轮增压器振动在线监测装置，其特征在于：所述轴承（2）包括外圈（21）、内圈（22）和滚子（23）。外环（21）和内环（22）由环形侧部（24）和环形中心部（25）组合而成；环形侧部（24）和环形中心部（25）形成一排或两排。渠道。 5.根据权利要求1所述的船用涡轮增压器振动在线监测装置，其特征在于：所述介质磨盘（7）为柔性介质磨盘，所述柔性介质磨盘为聚四氟乙烯或硅胶。柔性介质研磨盘的外表面覆盖有纳米结构。 6.根据权利要求1所述的船用涡轮增压器振动在线监测装置，其特征在于：所述信号处理单元（8）用于将电信号转换为涡轮增压器转子轴的振动状况。 ，实时确定涡轮增压器转子轴的振动发生情况和周向位置。 7.根据权利要求1所述的船用涡轮增压器振动在线监测装置，其特征在于：所述安装腔（91）与所述轴承（2）的位置相对应。安装腔（91）的顶部和底部分别设有第一振动滑槽（92）和第二振动滑槽（93）。第一振动滑槽（92）和第二振动滑槽（93）均设有振动块（94）。第二振动滑槽(93)和振动块(94)上还设有弹性件(95)。

22 CN A 说明书第1/5页 船用涡轮增压器振动在线监测装置技术领域 [0001]本发明涉及在线监测技术领域，具体涉及一种船用涡轮增压器振动在线监测装置。背景技术 [0002] 摩擦纳米发电技术自2012年起被正式提出。利用摩擦纳米发电技术设计船用涡轮增压器振动在线监测装置，突破了船用涡轮增压器摩擦纳米发电技术的技术空白，实现了纳米材料化。传感与船舶、海洋工程领域的交叉融合与应用创新。 [0003] 目前市场上还没有用于船用涡轮增压器的专用振动传感器。普通振动传感器只能检测其振动状态，而通过数据提取和振动信号的二次或多次转换即可确定涡轮增压器。船用涡轮增压器异常振动故障诊断滞后太严重，是船舶自动化、智能化发展的障碍。同时，现有传感器需要外部电源提供能量，布局复杂，安装不方便。 [0004] 摩擦纳米发电机技术是近年来已被证明在传感领域有用的新技术。结合摩擦纳米发电机技术，可以高效、低成本地在线监测涡轮增压器的振动状态。发明内容 [0005] 本发明的目的是提供一种船用涡轮增压器振动在线监测装置，以解决上述现有技术中存在的问题，解决传统振动传感器在故障诊断中滞后严重的问题，实时在线监测涡轮增压器转子的振动状态；其优点是自供电，无需外接电源，结构简单，易于布置。

[0006] 为了实现上述目的，本发明提供如下方案：本发明提供一种船用涡轮增压器振动在线监测装置，用于涡轮增压器，包括监测装置。监测装置包括密封端盖和支撑壳体。 、轴套和介质研磨盘；轴套两端设有轴承，轴套两端通过轴承与密封端盖固定连接。介质研磨盘固定安装在轴套外周面上；套筒内壁与涡轮增压器转子轴固接； [0007] 所述支撑壳体为圆筒状结构；轴套置于支撑壳体的内腔中；支撑壳体内腔内均匀分布有多个导电摩擦片；介质研磨盘远离轴套的一侧相对静止或与导电摩擦片摩擦分离；介电研磨片及导电摩擦片分别电连接于信号处理单元。 [0008] 一个安装腔，所述安装腔两侧设有支撑壳体。 [0009] 信号处理单元远离涡轮增压器定位。 [0010]支撑壳体上还对称设置有支撑柱。轴承包括外圈、内圈和滚子；外环和内环由环形侧部和环形中心部组合而成。环形侧部和环形中心部形成一排或两排通道。 [0012] 优选地，上述结构能够有效抑制轴振动时的偏斜，避免轴振动时的偏斜对轴的进一步磨损。

[0013] 另外，轴承不仅可以是滚动轴承，还可以根据设备情况更换为滚动轴承。 33 CN A说明书第2/5页 [0014] 所述介质研磨盘为柔性介质研磨盘，所述柔性介质研磨盘为聚四氟乙烯或硅胶；柔性介质研磨盘的外表面上铺设有纳米结构。 [0015] 信号处理单元用于将电信号转换为涡轮增压器转子轴的振动状态，实时确定涡轮增压器转子轴的振动发生情况和周向位置。安装腔与轴承位置相对应；安装腔的顶部和底部分别设有第一振动滑槽和第二振动滑槽；第一振动滑槽和第二振动滑槽内部各设有振动块；第二振动滑槽与振动块之间还设有弹性件。 [0017] 优选地，安装方便，能够避免转子轴振动时对轴振动传感头的冲击损坏，并且能够辅助上述监测装置监测轴振动的幅值。本发明的技术效果是：解决了传统振动传感器进行故障诊断时滞后严重的问题，实时监测涡轮增压器转子的振动状态。具有自供电的优点，不需要外接电源，结构简单，易于布置；通过自身电信号的变化，准确判断发生异常振动的周向位置，三维监测涡轮增压器的振动状态，延长船用涡轮增压器和柴油机的使用寿命，提高可靠性，对船舶增压器的发展具有重要意义。智能船舶。意义。

附图说明 [0019] 为了更加清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例中所需使用的附图进行简单介绍。显然，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例。对于本领域普通技术人员来说，基于这些附图，在不付出创造性劳动的情况下，还可以得到其他附图。 [0020]图1是整体结构分解图； [0021] 图2是整体结构剖视图； [0022] 图3为信号产生示意图； [0023]图4为异常振动示意图； [0024]图5是安装腔体示意图。 [0025] 其中，1-密封端盖； 2-轴承； 3-导电摩擦片； 4-支撑壳； 5-支撑杆； 6轴套； 7-介电隔膜； 8-信号处理单元； 21-外环，22-内环，23-滚子，24-环形侧面，25-环形中心，91-安装腔，92-第一振动滑块，93-第二振动滑块，94-振动块，95-弹性。具体实施方式 [0026] 下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例，而不是全部示例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0027] 为使本发明的上述目的、特征和优点更加清楚易懂，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。本发明提供了一种船用涡轮增压器振动在线监测装置，用于涡轮增压器，包括监测装置。监测装置包括密封端盖1、支撑壳体4、轴套6和介质研磨盘。 7；轴套6两端设有轴承2，轴套6两端通过轴承2与密封端盖1固定连接。轴套6的周面上固定安装有介质研磨盘7；轴套6内侧为44 CN A。说明书第3/5页，壁与涡轮增压器转子轴固定连接。 [0029]支撑壳体4为圆筒状结构；将套筒6置于支撑壳体4的内腔内。支撑壳体4的内腔等距离均匀设置有若干个导电摩擦片3。介质研磨片7远离轴套6的一侧与导电摩擦片3相对静止或摩擦分离。介质研磨片7和导电摩擦片3分别与信号处理单元8电连接。 [0030] 安装腔91被设置并支撑壳体4的两侧。 [0031] 信号处理单元8远离涡轮增压器定位。 [0032]支撑座4上还对称设置有支撑柱5。轴承2包括外圈21、内圈22和滚子23；外环21和内环22由环状侧部24和环状中央部25组合而成。环形侧部24和环形中心部25形成有一排或两排通道26。

[0034] 所述介质研磨盘7为柔性介质研磨盘，所述柔性介质研磨盘为聚四氟乙烯或硅胶；柔性介质磨盘的外表面铺设有纳米结构。 [0035] 信号处理单元8用于将电信号转换为涡轮增压器转子轴的振动状态，实时确定涡轮增压器转子轴的振动发生情况和周向位置。安装腔91对应轴承2的位置；安装腔91的顶部和底部分别设有第一振动滑槽92和第二振动滑槽93。第一振动滑槽92和第二振动滑槽93均设有振动块94。第二振动滑槽93与振动块94之间还设有弹性件95。 [0037] 在本发明的一个实施例中，第一振动滑槽92还可以连接有传感器；传感器为振动位移传感器；具体包括壳体、反射板、轨道、振动传感器、AD转换器、微处理器和PLC控制装置。反射板设置于壳体内并与壳体的一部分形成密封腔体。反射板安装在轨道上并与壳体连接。连接信号处理单元8，由信号处理单元8驱动在轨道上移动，以改变密封腔体的容积；密封腔体上反射板的另一侧设有振动传感器，振动传感器与AD转换器连接，AD转换器与微处理器连接，微处理器与PLC控制器连接，PLC控制器连接至信号处理单元8以进行信息处理。采用该装置，当振动传感器感应到微小的振动信号时，通过AD转换器送给微处理器，微处理器再送给PLC控制器。 PLC控制器控制反光板移动。反射板运动的目的是产生共振。 ，壳体右侧空间和反光板的作用是创造一个封闭的空间。该空间具有自然振荡频率。当外部运动物体的频率与固有振荡频率相同时，就会发生共振。此时，振动幅度达到最大值。

振动传感器感知到振动信号变大，并将其传输到微处理器。微处理器将信号输出到PLC控制器。信号处理单元8控制PLC控制器停止工作。同时，PLC控制器发出发现移动物体的信号。在本发明的一实施例中，涡轮增压器的装配图如图2所示。密封端盖1固定连接在轴承2的外圆上。轴承2的内圈与轴套6固定连接。导电摩擦片3均匀排列固定在支撑壳4的内圆面上，并通过集成电路和导线传输各自的电信号。传送至信号处理单元8；支撑杆5与支撑壳4为一体式结构，用于支撑整个振动监测装置。轴套6的内壁与被测轴的外壁固定连接。柔性介质膜片7固定在轴套6上。信号处理单元8布置在涡轮增压器的外部。 [0040] 电信号产生原理如图3所示：整个装置通过套筒6同轴固定套在涡轮增压器转子轴上，用于监测涡轮增压器转子轴的振动。当涡轮增压器转子静止时，套筒6和柔性介质膜片7均静止，与导电摩擦片3不发生摩擦；当涡轮增压器转子正常旋转时，轴套6和柔性介质膜片7同时被带动旋转，柔性介质膜片7的顶部与导电摩擦片3上的柔性介质膜片发生摩擦分离。隔膜7带负电，导电摩擦片3带正电。当柔性介电膜7与导电摩擦片3分离时，两者之间产生感应电势差，发生电荷转移。此时，连接到导电摩擦片3的信号55在CN A手册第4/5页的处理单元8之间的电路中产生电流和电压。

异常振动信号产生原理如图4所示：当涡轮增压器转子轴异常振动时，转子轴产生径向跳动，转子轴轴线与支撑壳体4之间的径向距离发生变化，进而导致柔性介质隔膜7与导电摩擦片3接触面积的变化进一步引起输出电信号(主要是电压信号)的变化。径向距离与输出电信号之间存在线性关系：当径向距离变小时，柔性电介质变小。隔膜7与导电摩擦片3的接触面积变大，感应电荷量增加，产生的电信号变大；当径向距离变大时，柔性介质膜片7与导电摩擦片3之间的接触面积变大。小的话，感应电荷量减少，产生的电信号变小。信号处理单元8将电信号转换为涡轮增压器转子轴的振动状态，实时确定涡轮增压器转子轴的振动发生情况和周向位置。 [0042] 各部件的具体情况如下： [0043] 密封盖1和支撑壳4始终处于静止状态，对振动监测装置的端面进行包封和密封，防止内部物质的侵入。免受高速气流的影响和损坏，保护内部结构。 。导电摩擦片3为金属片，内外曲面，数量为2n，宽度为πd/4n，d为支撑壳4的内径，均匀布置固定在内表面上支撑壳4充当柔性介质。电膜7摩擦起电地充当导电电极。每个导电摩擦片3的背面引出导线，通过导线与信号处理单元8的各个输入接口连接。为了增强电信号输出，导电摩擦片的表面分布有纳米或亚纳米尺度的颗粒。微结构，所述微结构优选为纳米管、纳米颗粒、纳米线、纳米凹槽、纳米棒、纳米锥、纳米球、微米凹槽等。由上述结构形成的阵列，特别是由纳米线、纳米棒或纳米管制成的纳米阵列，可以是通过光刻、等离子体刻蚀等方法制备的线性、立方体或金字塔形阵列。这些阵列中的每个单元的尺寸范围从纳米到微米。只要不影响电极膜的机械强度，具体微结构的单位尺寸和形状不应限制本发明的范围。

[0045] 轴套6与涡轮增压器转子轴同心固定并与转子轴同步旋转。柔性介质膜片7为聚四氟乙烯(PTFE)材料或硅胶，数量为1片，固定在轴套6的外表面，随着轴套6与被测转子轴同步旋转，分布有纳米或亚纳米尺度的微结构位于柔性介质膜片7的部分或全部表面上，以增强转移的电荷量并改善电信号输出。优选的微结构是由上述结构形成的纳米管、纳米颗粒、纳米线、纳米通道、纳米棒、纳米锥、纳米球、微通道和阵列。列，特别是纳米线、纳米棒或纳米管的纳米阵列，可以通过光刻、等离子体蚀刻等制备的线性、立方体或金字塔形阵列，阵列中每个这样的单元的尺寸在纳米到微米的量级上，单元尺寸具体微结构的形状只要不影响电极膜的机械强度即可，不限制本发明的范围。本发明的技术效果是：解决了传统振动传感器在故障诊断中滞后严重的问题，实时监测涡轮增压器转子的振动状态。具有自供电的优点，不需要外接电源，结构简单，易于布置；通过自身电信号的变化，准确判断发生异常振动的周向位置，三维监测涡轮增压器的振动状态，延长船用涡轮增压器和柴油机的使用寿命，提高可靠性，对船舶增压器的发展具有重要意义。智能船舶。意义。

在本发明的描述中，应当理解，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”表示的方位或位置关系， “右”、“垂直”、“水平”、“顶部”、“底部”、“内部”、“外部”等是基于附图中所示的方向或位置关系，仅用于说明这是为了方便描述本发明，并不表明或暗示所涉及的装置或元件必须具有特定的方向、以特定的方向构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。上述实施例仅是对本发明的优选实施方式的说明，并非旨在将本发明的范围限制于66CNA说明书第5/5页。在不脱离本发明构思的精神的情况下，本领域普通技术人员对本发明技术方案所做的各种修改和改进，均应落在本发明权利要求确定的保护范围之内。 77 CN A 手册第 1/2 页上的图 1、图 2，图 388 CN A 手册第 2/2 页上的图 4、图 4，图 599