基于2D激光測量技術(shù)的礦用通風(fēng)機(jī)葉尖間隙測量方法研究*

李學(xué)哲，李清林，韓 宇，黃亞坤

(華北科技學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院，河北 三河 065201)

0 引 言

通風(fēng)機(jī)安全、可靠、高效運(yùn)行對(duì)保障礦井安全生產(chǎn)、井下工作人員身體健康和生命安全等具有重要作用[1]。通風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)模型主要由靜子、轉(zhuǎn)子和機(jī)殼構(gòu)成，葉尖間隙δ是指通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子葉片與機(jī)殼之間的最小徑向距離[2]。為了優(yōu)化通風(fēng)機(jī)的工作性能，葉尖間隙必須設(shè)計(jì)合理。δ值過大，泄漏風(fēng)量、沖擊和容積損失也隨之增大，進(jìn)而降低了通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率；δ值過小，由于溫度變化引起葉片膨脹或者機(jī)殼收縮，都會(huì)導(dǎo)致葉片與機(jī)殼產(chǎn)生摩擦，進(jìn)而嚴(yán)重影響通風(fēng)機(jī)的安全運(yùn)行[3]。因此，δ值過大或過小都不利于通風(fēng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行，通風(fēng)機(jī)葉尖間隙的檢測對(duì)于提高通風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率、優(yōu)化通風(fēng)機(jī)性能、確保安全穩(wěn)定運(yùn)行等具有重大意義[4-5]。

在航空領(lǐng)域，葉尖間隙測量技術(shù)研究起步較早，并且取得了豐富的研究成果，常見的間隙測量方法有[6-10]：放電探針法、超聲波法、電容法、電渦流法等。但礦用通風(fēng)機(jī)葉尖間隙檢測技術(shù)相對(duì)比較落后，國內(nèi)外鮮有研究。目前，煤礦現(xiàn)場對(duì)葉尖間隙的檢測主要利用塞尺人工完成，測量的效率和精度低，智能化水平差，難于滿足通風(fēng)機(jī)性能優(yōu)化和安全預(yù)警的技術(shù)要求。

為了解決葉尖間隙高精度、智能化測量的問題，本文將提出一種基于2D激光測量技術(shù)的通風(fēng)機(jī)葉尖間隙測量方法，采用新型2D形狀測量傳感器，采集葉尖間隙幾何信息，然后通過投影變換、特征提取、數(shù)據(jù)處理與分析等技術(shù)得到間隙值。……