汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸不對(duì)稱剛度的測試方法
【專利摘要】一種汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸不對(duì)稱剛度的測試方法，測試裝置由加速度傳感器（1）、沖擊力錘（2）和動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀（3）組成，首先對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置，然后連接試驗(yàn)設(shè)備，沖擊力錘和加速度傳感器接到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，測量時(shí)汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸放在平衡試驗(yàn)臺(tái)上，汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸有兩個(gè)大齒和兩個(gè)小齒，成90度分布，首先使其中的一個(gè)大齒朝上，在上面布置三個(gè)傳感器，用力錘進(jìn)行錘擊，錘擊點(diǎn)在轉(zhuǎn)軸兩端，將錘擊和響應(yīng)信號(hào)接入動(dòng)態(tài)信號(hào)分析系統(tǒng)，使用動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集和分析，得到大齒方向的頻響函數(shù)，然后使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)90度，使小齒朝上。本發(fā)明運(yùn)用該測量系統(tǒng)能測得汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸是否存在不對(duì)稱剛度；測得的各階振型和臨界轉(zhuǎn)速對(duì)轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡試驗(yàn)有指導(dǎo)作用。
【專利說明】汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸不對(duì)稱剛度的測試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本發(fā)明涉及一種測試汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸不對(duì)稱剛度的測試方法。
【背景技術(shù)】:
[0002]隨著汽輪發(fā)電機(jī)容量的不斷增加，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜，二極汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子本體由于線槽的存在，在大齒和小齒方向上的剛度是有差異的，當(dāng)這種差異較大時(shí)，就會(huì)造成運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子撓度周期性改變，會(huì)產(chǎn)生倍頻振動(dòng)，對(duì)轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡和發(fā)電機(jī)實(shí)際運(yùn)行都會(huì)產(chǎn)生不良影響。如何準(zhǔn)確測出汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸不對(duì)稱剛度對(duì)轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)、計(jì)算以及動(dòng)平衡試驗(yàn)都有指導(dǎo)意義。

【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0003]本發(fā)明的目的是提供一種簡易的測量、判定汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸不對(duì)稱剛度的試驗(yàn)測量系統(tǒng)和方法。本發(fā)明的技術(shù)方案為:測量汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸不對(duì)稱剛度的測試方法，測試裝置由加速度傳感器(I)、沖擊力錘(2)和動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀(3)組成，首先對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置，一個(gè)通道為錘擊信號(hào)，三個(gè)通道為加速度信號(hào)，然后連接試驗(yàn)設(shè)備，沖擊力錘和加速度傳感器接到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，測量時(shí)汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸放在平衡試驗(yàn)臺(tái)上，汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸有兩個(gè)大齒和兩個(gè)小齒，成90度分布，即大齒-小齒-大齒-小齒,首先使其中的一個(gè)大齒朝上，在上面布置三個(gè)傳感器，用力錘進(jìn)行錘擊，錘擊點(diǎn)在轉(zhuǎn)軸兩端，將錘擊和響應(yīng)信號(hào)接入動(dòng)態(tài)信號(hào)分析系統(tǒng)，使用動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集和分析，得到大齒方向的頻響函數(shù)，然后使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)90度，使小齒朝上，重復(fù)上述的過程，該測試方法包括如下步驟:
[0004]I)調(diào)整轉(zhuǎn)子位置，使轉(zhuǎn)軸大齒朝上，三個(gè)加速度傳感器沿軸向布置在大齒上，
[0005]2)啟動(dòng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；
[0006]3)對(duì)轉(zhuǎn)軸進(jìn)行錘擊，錘擊方向是垂直向下，錘擊至少6次，將錘擊信號(hào)和響應(yīng)信號(hào)接入數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，信號(hào)分析軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和分析，得到一組頻響函數(shù)圖，
[0007]4)使轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)90度，使轉(zhuǎn)軸的小齒朝上，三個(gè)加速度傳感器沿軸向布置在小齒上，
[0008]5)重復(fù)步驟3)，
[0009]6)對(duì)得到的兩組頻響函數(shù)進(jìn)行分析和處理，得到頻響函數(shù)實(shí)頻圖和虛頻圖，由實(shí)頻圖的最小值或虛頻圖的最大值確定固有頻率，得到大齒和小齒兩個(gè)方向的固有頻率，根據(jù)固有頻率值的大小可以判定大齒和小齒方向的剛度差別，固有頻率大的，剛度就大，固有頻率小的，剛度就小。
[0010]本發(fā)明要解決的主要問題有:
[0011]1、運(yùn)用該測量系統(tǒng)能測得汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸是否存在不對(duì)稱剛度；
[0012]2、測得的各階振型和臨界轉(zhuǎn)速對(duì)轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡試驗(yàn)有指導(dǎo)作用。
[0013]①工作原理:
[0014]二極汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子本體由于線槽的存在，在大齒和小齒方向上的剛度是有差異的，當(dāng)這種差異較大時(shí)，就會(huì)造成運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子撓度周期性改變，會(huì)產(chǎn)生倍頻振動(dòng)，對(duì)轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡和發(fā)電機(jī)實(shí)際運(yùn)行都會(huì)產(chǎn)生不良影響。物體的固有頻率主要取決于其剛度和質(zhì)量，當(dāng)質(zhì)量不變時(shí)，固有頻率與其剛度成正比，所以通過錘擊試驗(yàn)和模態(tài)分析得出轉(zhuǎn)子的固有頻率，由固有頻率值可確定出汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸是否存在不對(duì)稱剛度。
[0015]②工作過程:
[0016]汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸放在轉(zhuǎn)子平衡試驗(yàn)臺(tái)上，使大齒方位朝上，沿大齒軸向分別布置測點(diǎn)。連接和啟動(dòng)測試系統(tǒng)，對(duì)轉(zhuǎn)軸進(jìn)行錘擊，錘擊點(diǎn)在轉(zhuǎn)軸兩端，將錘擊和響應(yīng)信號(hào)同時(shí)同步接入動(dòng)態(tài)信號(hào)分析系統(tǒng)，進(jìn)行信號(hào)采集，然后對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行模態(tài)分析，得出大齒方位的固有頻率。然后使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)90度，使小齒方位朝上，沿小齒軸向分別布置測點(diǎn)，對(duì)轉(zhuǎn)軸進(jìn)行錘擊，錘擊點(diǎn)在轉(zhuǎn)軸兩端，將錘擊和響應(yīng)信號(hào)同時(shí)同步接入動(dòng)態(tài)信號(hào)分析系統(tǒng)，進(jìn)行信號(hào)采集，然后對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行模態(tài)分析，得出小齒方位的固有頻率。根據(jù)大齒和小齒方向的固有頻率值的大小可以判定大齒和小齒方向的剛度差別。
[0017]汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸不對(duì)稱剛度可通過計(jì)算求得，但計(jì)算結(jié)果有時(shí)不一定準(zhǔn)確。傳統(tǒng)的測試轉(zhuǎn)軸不對(duì)稱剛度是通過在轉(zhuǎn)軸正中間加重量，然后測轉(zhuǎn)軸的彎曲變形。但這種方法存在許多問題，首先是加重量的大小，加大了，對(duì)轉(zhuǎn)軸會(huì)產(chǎn)生不良影響，加小了又測試不準(zhǔn)確，而且整個(gè)過程很復(fù)雜，試驗(yàn)準(zhǔn)備和試驗(yàn)過程需要幾天時(shí)間才能完成，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。本發(fā)明的方法只需要在轉(zhuǎn)子上布置傳感器，連接和啟動(dòng)測試系統(tǒng)，然后對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行錘擊，錘擊6次就可以，然后再使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)90度，重新布置傳感器，再錘擊6次，動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀能對(duì)錘擊和響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，錘擊結(jié)束，測量結(jié)果就出來了，正常做這樣的試驗(yàn)不超過I小時(shí)。本發(fā)明的測試方法簡單易行，測試結(jié)果準(zhǔn)確，能區(qū)分細(xì)微的剛度差別。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0018]圖1汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸不對(duì)稱剛度的試驗(yàn)測點(diǎn)位置圖
[0019]圖2汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸不對(duì)稱剛度的試驗(yàn)測量系統(tǒng)框圖
[0020]圖3頻響函數(shù)實(shí)頻圖和虛頻圖
【具體實(shí)施方式】:
[0021]試驗(yàn)測量系統(tǒng)由以下主要部件組成:加速度傳感器、沖擊力錘和動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀，如圖2所示。首先對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置，一個(gè)通道為錘擊信號(hào)，三個(gè)通道為加速度信號(hào)，然后連接試驗(yàn)設(shè)備，沖擊力錘和加速度傳感器接到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。測量時(shí)汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸放在平衡試驗(yàn)臺(tái)上，汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸有兩個(gè)大齒和兩個(gè)小齒，成90度分布，即大齒-小齒-大齒-小齒。共測試二個(gè)工況，工況1:使其中的一個(gè)大齒朝上，在上面布置三個(gè)傳感器，如圖1所示，測垂直方向的固有頻率，用力錘進(jìn)行錘擊，錘擊點(diǎn)在轉(zhuǎn)軸兩端，將錘擊和響應(yīng)信號(hào)接入動(dòng)態(tài)信號(hào)分析系統(tǒng)，使用動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集和分析，得到大齒方向的頻響函數(shù)。工況2:使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)90度，使小齒朝上，重復(fù)上述的過程，該測試方法包括如下步驟:
[0022]I)如圖1所示，調(diào)整轉(zhuǎn)子位置，使轉(zhuǎn)軸大齒朝上，三個(gè)加速度傳感器I沿軸向布置在大齒上，
[0023]2)啟動(dòng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；[0024]3)對(duì)轉(zhuǎn)軸進(jìn)行錘擊，錘擊點(diǎn)2如圖1所示，錘擊方向是垂直向下，錘擊至少6次，如圖2所示，將錘擊信號(hào)和響應(yīng)信號(hào)接入數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，信號(hào)分析軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和分析，得到一組頻響函數(shù)圖，
[0025]4)傳感器位置如圖1所示，使轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)90度，使轉(zhuǎn)軸的小齒朝上，三個(gè)加速度傳感器沿軸向布置在小齒上，
[0026]5)重復(fù)步驟3)，
[0027]6 )對(duì)得到的兩組頻響函數(shù)進(jìn)行分析和處理，得到頻響函數(shù)實(shí)頻圖和虛頻圖，如圖3所示，由實(shí)頻圖的最小值或虛頻圖的最大值確定固有頻率，得到大齒和小齒兩個(gè)方向的固有頻率，根據(jù)固有頻率值的大小可以判定大齒和小齒方向的剛度差別，固有頻率大的，剛度就大，固有頻率小的，剛度就小。
[0028]本發(fā)明的測試運(yùn)用結(jié)果證明:
[0029]該測試方法，能方便、快捷的判斷出汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸是否存在不對(duì)稱剛度，并能準(zhǔn)確測出轉(zhuǎn)軸的各階振型和臨界轉(zhuǎn)速，為轉(zhuǎn)軸設(shè)計(jì)、計(jì)算和動(dòng)平衡試驗(yàn)提供可靠依據(jù)。該測量系統(tǒng)簡單、測量準(zhǔn)確、判定容易。
【權(quán)利要求】
1.一種測量汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸不對(duì)稱剛度的測試方法，其特征是:測試裝置由加速度傳感器(I)、沖擊力錘(2)和動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀(3)組成，首先對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置，一個(gè)通道為錘擊信號(hào)，三個(gè)通道為加速度信號(hào)，然后連接試驗(yàn)設(shè)備，沖擊力錘和加速度傳感器接到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，測量時(shí)汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸放在平衡試驗(yàn)臺(tái)上，汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸有兩個(gè)大齒和兩個(gè)小齒，成90度分布，即大齒-小齒-大齒-小齒,首先使其中的一個(gè)大齒朝上,在上面布置三個(gè)傳感器，用力錘進(jìn)行錘擊，錘擊點(diǎn)在轉(zhuǎn)軸兩端，將錘擊和響應(yīng)信號(hào)接入動(dòng)態(tài)信號(hào)分析系統(tǒng)，使用動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集和分析，得到大齒方向的頻響函數(shù)，然后使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)90度，使小齒朝上，重復(fù)上述的過程，該測試方法包括如下步驟: 1)調(diào)整轉(zhuǎn)子位置，使轉(zhuǎn)軸大齒朝上，三個(gè)加速度傳感器沿軸向布置在大齒上； 2)啟動(dòng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)； 3)對(duì)轉(zhuǎn)軸進(jìn)行錘擊，錘擊方向是垂直向下，錘擊至少6次，將錘擊信號(hào)和響應(yīng)信號(hào)接入數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，信號(hào)分析軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和分析，得到一組頻響函數(shù)圖； 4)使轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)90度，使轉(zhuǎn)軸的小齒朝上，三個(gè)加速度傳感器沿軸向布置在小齒上； 5)重復(fù)步驟3)； 6)對(duì)得到的兩組頻響函數(shù)進(jìn)行分析和處理，得到頻響函數(shù)實(shí)頻圖和虛頻圖，由實(shí)頻圖的最小值或虛頻圖的最大值確定固有頻率，得到大齒和小齒兩個(gè)方向的固有頻率，根據(jù)固有頻率值的大小可以判定大齒和小齒方向的剛度差別，固有頻率大的，剛度就大，固有頻率小的，剛度就小。
【文檔編號(hào)】G01M1/16GK103698088SQ201310565617
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月14日
【發(fā)明者】闕廣慶 申請人:哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司