一種高速轉(zhuǎn)子的動平衡方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于旋轉(zhuǎn)設(shè)備故障診斷與控制【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種高速轉(zhuǎn)子的動平衡方法，本方法在獲取轉(zhuǎn)子振動信息的基礎(chǔ)上，通過對高、低速下振動數(shù)據(jù)的后置處理，進(jìn)行兩者的同尺度消減，剔除了轉(zhuǎn)子測量截面輪廓誤差、鑒相標(biāo)志、電磁干擾、彎曲等非不平衡因素的干擾，實(shí)現(xiàn)不平衡振動的提純。與傳統(tǒng)動平衡方法相比，該方法保障了不平衡振動數(shù)據(jù)的精確獲取，對動平衡精度提升效果明顯，且該方法無需鑒相傳感器，減少了系統(tǒng)對安裝空間的依賴性，降低了系統(tǒng)復(fù)雜度及開發(fā)成本；此外，該方法適用范圍廣，過程簡潔，利于計(jì)算機(jī)控制實(shí)現(xiàn)，具有良好的實(shí)際應(yīng)用價值。
【專利說明】一種高速轉(zhuǎn)子的動平衡方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于旋轉(zhuǎn)設(shè)備故障診斷與控制【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種高速轉(zhuǎn)子的動平衡方法。

【背景技術(shù)】
[0002]轉(zhuǎn)子是旋轉(zhuǎn)設(shè)備的核心部件，由于制造、安裝誤差以及材料不均勻等因素，轉(zhuǎn)子質(zhì)心或多或少都會偏離其幾何中心，即存在不平衡。在轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時，不平衡會導(dǎo)致振動，若振動超過一定限制，不僅會影響旋轉(zhuǎn)設(shè)備性能，還會對轉(zhuǎn)子自身組件造成破壞。因此，如何控制由于轉(zhuǎn)子不平衡導(dǎo)致的振動是旋轉(zhuǎn)設(shè)備使用過程中的關(guān)鍵問題。
[0003]動平衡立足于精確的轉(zhuǎn)子振動信號，但在工程實(shí)際中采集到的振動信號往往會受到非不平衡因素的影響，從而導(dǎo)致動平衡精度的損失。此外，為了能準(zhǔn)確地識別不平衡相位，動平衡過程中需引入一個鑒相傳感器，在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)過程中，傳感器就會輸出一個與鑒相標(biāo)志對應(yīng)的脈沖信號，該脈沖信號可作為相位識別的參考信號，但這給動平衡帶來不便，這主要表現(xiàn)在:一方面，傳感器數(shù)量的增加，意味著系統(tǒng)復(fù)雜度的增加以及系統(tǒng)成本的提升；另一方面，某些轉(zhuǎn)子表面安裝空間非常有限，對傳感器的數(shù)量有嚴(yán)格限制。
[0004]一般情況下，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)頻振動分量為振動的主要能量構(gòu)成，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)頻振動可大致分為兩類，一類是以不平衡為主的與轉(zhuǎn)速有非常明顯關(guān)聯(lián)性的故障振動，另一種則是與轉(zhuǎn)速相關(guān)性不是很明顯的非不平衡振動，例如被測截面輪廓誤差、電磁干擾、轉(zhuǎn)子彎曲、裝配誤差等因素引起的振動。不平衡質(zhì)量所導(dǎo)致的離心力與轉(zhuǎn)速的平方成正比，這表明，在低速下，轉(zhuǎn)子不平衡振動占整體振動的較少比例，振動主要由非不平衡因素導(dǎo)致；而隨著轉(zhuǎn)速的增加，不平衡振動急劇上升，但非不平衡振動并不會隨著轉(zhuǎn)速增加而有明顯變化，此時，轉(zhuǎn)子的振動主要由不平衡因素導(dǎo)致。因此，若將低速下的振動數(shù)據(jù)從高速下的振動數(shù)據(jù)中減去，則非不平衡振動將會抵消，剩下的僅為純不平衡導(dǎo)致的振動。當(dāng)然，低速下采集的振動信息和高速下采集的振動信息是無法直接相減的，必須通過一定的信號處理手段，將二者校正到同一尺度下才可以相減。此外，轉(zhuǎn)子鑒相標(biāo)志所導(dǎo)致的脈沖信號具有明顯的周期性，其對轉(zhuǎn)子不平衡信號的影響在轉(zhuǎn)頻中也是恒定，可視為一種被測截面輪廓誤差，若能通過高、低速下振動消減的方式消除被測截面輪廓誤差的影響，就無需單獨(dú)配置鑒相傳感器，且可同時實(shí)現(xiàn)鑒相標(biāo)志信號干擾的有效剔除和轉(zhuǎn)子不平衡振動的精確提取。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種高速轉(zhuǎn)子的動平衡方法，克服現(xiàn)有動平衡技術(shù)中，動平衡操作成本高，且不平衡振動提取精度低的問題。
[0006]為此，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
[0007]—種高速轉(zhuǎn)子的動平衡方法，包括下述步驟:
[0008]步驟1，在轉(zhuǎn)子測量表面粘貼鑒相標(biāo)志，并垂直于轉(zhuǎn)子軸向安裝非接觸式電渦流位移傳感器；
[0009]步驟2，使轉(zhuǎn)子運(yùn)行在低轉(zhuǎn)速，即轉(zhuǎn)頻為測量轉(zhuǎn)子徑向振動元(O:

【權(quán)利要求】
1.一種高速轉(zhuǎn)子的動平衡方法，其特征在于:包括下述步驟: 步驟1，在轉(zhuǎn)子測量表面粘貼鑒相標(biāo)志(1)，并垂直于轉(zhuǎn)子軸向安裝非接觸式電渦流位移傳感器(2); 步驟2，使轉(zhuǎn)子運(yùn)行在低轉(zhuǎn)速，即轉(zhuǎn)頻為測量轉(zhuǎn)子徑向振動元(O: 其中，&(/)為低速下非不平衡故障和鑒相標(biāo)志(I)誤差引起的干擾振動信號；遲0)為低速下不平衡振動信號； 步驟3，使轉(zhuǎn)子運(yùn)行在高轉(zhuǎn)速，測量轉(zhuǎn)子徑向振動(O ； 40(Ο = 40(Ο + <(Ο 其中，(O為高速下非不平衡故障和鑒相標(biāo)志(I)誤差引起的干擾振動；^/? (O為高速下不平衡振動信號； 步驟4，停止轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，添加試重#，使轉(zhuǎn)子運(yùn)行在高轉(zhuǎn)速，即轉(zhuǎn)頻為ωΗ，測量添加試重后轉(zhuǎn)子徑向振動
(O = 4,(0 + ? (O 其中，為添加試重后高速下干擾振動；為添加試重后高速下不平衡振動信號； 步驟5，將元⑴、元⑴及、⑴在頻域根據(jù)轉(zhuǎn)頻振動提純方法，對轉(zhuǎn)子振動進(jìn)行提純，得到高速下純不平衡振動I。(％)、Fffi(Wff); 步驟6，根據(jù)振動矢量反饋原理，推導(dǎo)得出轉(zhuǎn)子不平衡矢量的求解式: β __^H0(c0H)_ 步驟7，卸載試重_，添加配i W1 =-&，使轉(zhuǎn)子運(yùn)行在高轉(zhuǎn)速，測量添加配重后轉(zhuǎn)子徑向振動元，根據(jù)轉(zhuǎn)頻振動提純方法，得到添加配重后高速下純不平衡振動(ω"); 步驟8，若&2(%)小于預(yù)設(shè)動平衡理想值，則動平衡操作結(jié)束；若&2 (Wii)大于或等于預(yù)設(shè)動平衡理想值，則進(jìn)一步判斷導(dǎo)致轉(zhuǎn)子主要故障是否仍為不平衡，如果是，則重復(fù)步驟二至步驟八；如果不是，則結(jié)束動平衡操作； 上述內(nèi)容中，轉(zhuǎn)頻振動提純方法包括如下步驟: 第I步，對低、高速下轉(zhuǎn)子振動表達(dá)式進(jìn)行分析，可得:由于低速下干擾振動遠(yuǎn)大于不平衡振動，即|^(/)|《|^(/)|，故有:^ eL{t)而不同轉(zhuǎn)速下的干擾振動信號只有頻率上的差異，即& it) = e,{ct)，故有:
其中，i = O, 1,2 ；第2步，將元⑴、1〃; (O表達(dá)式轉(zhuǎn)換為頻域形式，可得:
由于高速下，轉(zhuǎn)頻ωΗ = c Colj，則有:
即高速下轉(zhuǎn)頻不平衡提純振動〖7〃,(心〃)為:
【文檔編號】G01M1/16GK104165729SQ201410025325
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年1月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月20日
【發(fā)明者】章云, 黃新波, 邵明平, 邵敏 申請人:西安電子科技大學(xué)