基于光纤传感技术的往复式压缩机振动监测研究_朱晓明

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1、第３５卷第４期武汉理工大学学报Ｖｏｌ．３５Ｎｏ．４２０１３年４月ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＷＵＨＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＡｐｒ．２０１３ｄｏｉ：１０．３９６３／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１－４４３１．２０１３．０４．０２４基于光纤传感技术的往复式压缩机振动监测研究朱晓明１，南秋明２（１．中国石油化工股份有限公司武汉分公司，武汉４３００８２；２．武汉理工大学光纤传感技术国家工程实验室，武汉４３００７０）摘要：基于光纤（Ｂｒａｇｇ）光栅传感技术

2、的优点，提出了往复式压缩机的光纤光栅振动监测方法。设计了一种“Ｌ”型结构的ＦＢＧ振动传感器，并对传感器及其系统进行了实（试）验研究。结果表明，该传感器的工作频率范围为３～６０Ｈｚ，灵敏度为８６ｐｍ／（ｍ·ｓ－２），加速度测量范围大于２５ｍ／ｓ２，其系统具有抗电磁干扰和本质安全防爆的特点，长期稳定性好，易于实现远程、在线测量，很好地满足了往复式压缩机振动监测的需要。关键词：往复式压缩机；振动监测；ＦＢＧ振动传感器；远程、在线测量中图分类号：ＴＰ２１２文献标识码：Ａ文章编号：１６７１－４４３１（２０１３）０４－０１１６－０４ＳｔｕｄｙｏｎＶｉｂｒａｔｉ

3、ｏｎＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇｏｆＲｅｃｉｐｒｏｃａｔｅＣｏｍｐｒｅｓｓｏｒＢａｓｅｄｏｎＦＢＧＳｅｎｓｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ１，ＮＡＮＱｉｕ－ｍｉｎｇ２ＺＨＵＸｉａｏ－ｍｉｎｇ（１．ＷｕｈａｎＣｏｍｐａｎｙ，ＳＩＮＯＰＥＣ，Ｗｕｈａｎ４３００８２，Ｃｈｉｎａ；２．ＮａｔｉｏｎａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＬａｂｆｏｒＯｐｔｉｃＦｉｂｅｒＳｅｎｓｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＷｕｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎｅｗｍｅａｓｕｒｉｎｇｍｅｔｈｏｄｆｏｒｖｉｂｒａｔｉｏｎｏｆｒｅｃｉ

4、ｐｒｏｃａｔｅｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒｂａｓｅｄｏｎｆｉｂｅｒＢｒａｇｇｇｒａｔｉｎｇ（ＦＢＧ）ｓｅｎｓｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓｂｒｏｕｇｈｔｆｏｒｗａｒｄｆｏｒｔｈｅｆｉｒｓｔｔｉｍｅ．ＴｈｅａｕｔｈｏｒｈａｓｓｃｈｅｍｅｄｏｕｔＦＢＧｖｉｂｒａｔｉｏｎｓｅｎｓｏｒｗｉｔｈ“Ｌ”ｄｅｓｉｇｎｓｔｒｕｃ－ｔｕｒｅａｎｄｄｏｎｅｓｏｍｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｔｏｔｅｓｔｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅｓｅｎｓｏｒａｎｄｉｔｓｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｓｅｎｓｏｒ’ｓｏｐ－－２），ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎｍｅａｓｕｒ

5、ｉｎｇｒａｎｇｅｉｓｇｒｅａｔｅｒｔｈａｎｅｒａｔｉｎｇｆｒｅｑｕｅｎｃｙｒａｎｇｅｉｓ３～６０Ｈｚ，ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｉｓ８６ｐｍ／（ｍ·ｓ２，ａｎｄｉｔｓｓｙｓｔｅｍｈａｓｓｕｃｈａｄｖａｎｔａｇｅｓａｓＥＭＩ，ｉｎｔｒｉｎｓｉｃｓｅｃｕｒｉｔｙ，ｇｏｏｄｌｏｎｇ－ｔｅｒｍｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ｅａｓｙｔｏｂｅｕｓｅｄｆｏｒｒｅ－２５ｍ／ｓｍｏｔｅａｎｄｏｎ－ｌｉｎｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ．Ｓｏｔｈｅｓｙｓｔｅｍｉｓｃａｐａｂｌｅｏｆｍｅｅｔｉｎｇｔｈｅｄｅｍａｎｄｆｏｒｖｉｂｒａｔｉｏｎｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｏｆｒｅｃｉｐｒｏｃａｔｅｃｏｍ－ｐ

6、ｒｅｓｓｏｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒｅｃｉｐｒｏｃａｔｅｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ；ｖｉｂｒａｔｉｏｎｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ；ＦＢＧｖｉｂｒａｔｉｏｎｓｅｎｓｏｒ；ｒｅｍｏｔｅａｎｄｏｎ－ｌｉｎｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ往复式压缩机作为现代石油化工工业中广泛使用的一种大型增压设备，由于其结构复杂且运行过程中［１］［２］激振源多，生产过程中故障发生率较高。振动监测是进行旋转机械故障诊断的基本方法。目前对于往复式压缩机的在线监测大多采用电磁类传感器，如压电式传感器，而化工工业对于现场电的使用有着苛刻的［３］要求，并且该类传感器存在温度稳定性差、信号无法进行长距离传输

7、等诸多问题。光纤传感器是近年来发展迅速的一种检测手段，其具有频率响应范围大、本质安全、抗电磁干扰、信号传输距离远等优势。因此将光纤传感器用于压缩机的振动监测可以克服电磁类振动传感器的缺点。然而，现有的光纤振动传感器的频响范围不能很好地满足大型压缩机振动监测的需求。大型往复式压缩机的转速一般在１８０～３６０ｒ／ｍｉｎ范围［４］内，因此转动主频在３～６Ｈｚ之间时，考虑压缩机的多级谐振频率，振动传感器的频响至少应包含１０倍的收稿日期：２０１３－０３－２７．基金项目：国家自然科学基金（６０５３７０５０）和中央高校基本科研业务费专项资金（２０１１－ＹＢ－０７

8、）．作者简介：朱晓明（１９６２－），男，高级工程师．Ｅ－ｍａｉｌ：ｎｑｍ０７２３＠ｔｏｍ．ｃｏｍ第３５卷第４期朱晓明，南秋