[发明专利]一种采用光纤光栅技术测量轴瓦温度场的方法

说明书

本发明设计了一种采用光纤光栅技术测量轴瓦温度场的方法，光纤光栅温度传感器安装在轴瓦上，测量信号通过光纤传递到光纤光栅解调仪，将光信号处理后转变为电信号，电信号传递到计算机中，计算机处理后获得测点处温度值。利用光纤光栅传感器体积小、灵敏度高、安装部位距离轴瓦表面近的特点，可以实时、全面测量轴瓦表面温度，为监测轴瓦温度、保证设备安全可靠运行提供了一种有效的监测方法。测量装置及方法适用于机械传动系统滑动轴承运行情况的监测，特别适合船舶轴系。

技术领域

本发明属于传动设备温度测量技术领域，尤其涉及一种采用光纤光栅技术测量轴瓦温度场的方法。

背景技术

滑动轴承是一种在机电设备、传动系统中得到广泛应用的部件，其能否正常、可靠工作直接关系到整个设备、系统能否工作。推力轴承(又称止推轴承)、支撑轴承(又称中间轴承)是滑动轴承的两种典型结构类型，推力轴承用于承受传动轴传递的推力或拉力，中间轴承用于承受传动轴及安装在其上部件的重力。推力轴承中推力轴上的推力环与安装在壳体上的推力轴瓦是一对摩擦副，中间轴承中的轴段与安装在壳体上支撑轴瓦是一对摩擦副，这两对摩擦副一般采用滑油冷却与润滑。设备工作时，滑油在摩擦副之间形成一层润滑油膜，保证摩擦副正常工作。如果某种原因造成油膜温度升高或无法形成润滑油膜，会造成轴瓦温度剧烈上升,当其温度高于轴瓦材料以承受的温度时，就会出现轴瓦烧损、设备停机故障。

以往人们常常在轴瓦背面安装热敏型传感器测量轴瓦温度来检测轴瓦表面温度是否正常。这种方式存在以下缺点：1)传感器尺寸较大，一般安装4至6只传感器，对轴瓦温度进行局部测量，不能检测整个轴瓦的温度情况，存在“盲区”。2)由于传感器尺寸较大，在轴瓦表面开孔而破坏油膜，因此传感器一般通过在瓦背上开孔将传感器安装在轴瓦中,这些传感器的探头一般在轴瓦表面下2毫米左右,且不能与轴瓦直接接触，通过测量轴瓦与传感器之间的油温间接获得轴瓦表面温度，测量结果不十分准确。3)热敏性传感器灵敏度较低，不能准确实时获得油膜温度的变化。因此，为保证轴承安全可靠运行，同时为新型轴瓦材料研究提供帮助，需要采用一种新型的测量方法获得轴瓦实时温度场。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种采用光纤光栅技术测量轴瓦温度场的方法，利用光纤光栅传感器体积小、灵敏度高、安装部位距离轴瓦表面近的特点，可以实时、全面测量轴瓦表面温度，为监测轴瓦温度、保证设备安全可靠运行提供了一种有效的监测方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种采用光纤光栅技术测量轴瓦温度场的方法，该方法包括以下步骤，步骤一，光纤光栅温度传感器安装在轴瓦上，测量信号通过光纤传递到光纤光栅解调仪；步骤二，将光信号处理后转变为电信号；步骤三，电信号传递到计算机中，计算机处理后并适当修正后获得测点处温度值。

按上述技术方案，所述步骤一中，光纤光栅温度传感器在安装在轴瓦上前，将光纤光栅温度传感器装入一根直径0.5mm～1.5mm的铜管中，并在铜管中充满导热膏。

按上述技术方案，所述步骤一中，在轴瓦表面开设(根据测点布置需要)宽1mm～2mm、深1mm～2mm的沟槽(考虑轴瓦在使用中存在1mm左右的磨损量)，将装有光纤光栅温度传感器的铜管放入沟槽中；最后在沟槽表面补浇ZSnSb11Cu6材料。并对轴瓦表面修磨，保证其表面质量。

按上述技术方案，所述步骤三中，光纤光栅温度传感器利用温度对光栅中心波长的影响，通过测量光栅的波长变化量获得测量温度变化，将其与初始值比较即可获得该处的温度，光栅的波长变化量Δλ_B2可表示为：

Δλ_B2＝K_T·λ_B·ΔT

式中：Δλ_B2-光纤光栅温度传感器中心波长的变化；

K_T-光纤光栅中心波长随温度的变化系数,为一个常数；