CN106323548A - 基于双振动传感器的转子不平衡振动响应识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于双振动传感器的转子不平衡振动响应识别方法。本发明步骤为：a.在转子轴承座测量截面上任取两个互相垂直的径向x,y方向安装同型号振动传感器，在转子轴上贴一反光纸，用转速传感器对着反光纸，对x方向和y方向振动传感器和转速传感器进行振动信号与基准信号的采样；b.利用互相关技术提取出x方向与y方向方向的转频振动的幅值和相位；c.将x与y两个方向转频振动信号融合，合成为一个振动椭圆；d.把振动椭圆分解成一个顺时针振动圆和逆时针振动圆，用逆时针振动圆表征不平衡振动响应。本发明能解决单振动传感器无法有效识别刚度、阻尼等动力学参数圆周方向各向异性转子系统的不平衡振动响应的问题。

Description

基于双振动传感器的转子不平衡振动响应识别方法

技术领域

本发明属于转子动平衡技术领域，尤其涉及一种基于双振动传感器的转子不平衡振动响应识别方法。

背景技术

风机、泵、离心机、汽轮机等旋转机械广泛应用于钢铁、水泥、电力、化工、航空、汽车环保等行业，在现代工业中发挥着重要作用。据相关资料统计，旋转机械2/3以上的振动故障主要是由于转子失衡引起的。不平衡会引起转子的扰曲和内应力，使机器产生振动和噪声，加速轴承、轴封的磨损，降低机器的工作效率。为减小振动，延长机器的使用寿命，必须对转子进行动平衡。动平衡技术是旋转机械振动控制的重要手段，如何提高动平衡精度一直是国内外学者和工程技术人员竞相研究的热点。现有的动平衡方法，如试加重影响系数法和模态振型法都是假定转子系统刚度、阻尼等动力学特性参数周向同性的，然后通过测得任一径向振动来计算转子不平衡振动响应的振幅与相位，然而工程实际中，由于支承结构的不对称，圆周方向上动力学参数各向异性的转子普遍存在，该类转子系统转动时，在轴承座截面上测得的不平衡振动轨迹不是一个标准圆而是一个椭圆，在不平衡振动椭圆长轴方向振动最大而短轴方向则振动最小。因此在不平衡振动椭圆上任取一径向振动作为不平衡振动响应计算依据，存在明显误差，势必导致平衡精度下降，尤其对动力学参数周向差异很大的转子系统，这种误差将直接导致动平衡失败。因此，研究一种基于双振动传感器的转子不平衡振动响应识别方法，对提高动力学参数各向异性转子系统的动平衡精度十分必要。

发明内容

本发明的目的是为了解决用常规单振动传感器无法有效识别动力参数圆周方向各向异性转子系统不平衡振动响应的问题，提供一种基于双振动传感器的转子不平衡振动响应识别方法。

本发明解决其技术问题所采用的具体技术方案如下：

步骤1.在转子轴承座测量截面上任取两个互相垂直的径向x,y方向分别安装同型号的振动传感器，测得x方向的振动信号和y方向的振动信号在转子轴上贴一反光纸，用转速传感器对着反光纸,测得转子的基准信号s(t)。

步骤2.将x方向的振动信号与基准信号s(t)作互相关计算得到x方向转频振动信号x(t)＝A cos(ωt+α)；将y方向的振动信号与基准信号s(t)作互相关计算得到y方向转频振动信号y(t)＝B cos(ωt+β)；

步骤3.将x(t)与y(t)合成为一个振动椭圆可表示为Re^iθ，其幅值为：相位为：

步骤4.振动椭圆Re^iθ用复矢量表示为

其中第一项为一个逆时针旋转的振动圆，第二项为一个顺时针旋转的振动圆，其中逆时针振动圆可以表征不平衡振动响应。逆时针振动圆半径和相位分别为将作为不平衡振动响应。

所述的步骤2中，ω为角速度；A为x方向转频振动幅值，α为x(t)相对于基准信号上升沿的初相位；B为y方向转频振动幅值，β为y(t)相对于基准信号上升沿的相位。

本发明的优点如下：

对于动力学参数各向异性的转子系统，采用常规的单振动传感器由于无法有效识别转子系统的不平衡振动响应，直接导致动平衡精度大幅度下降甚至动平衡失败，采用本发明提出的双振动传感器识别方法为解决动力学参数各向异性的转子系统的动平衡问题提供了一种有效的手段。采用本发明提出的双振动传感器识别不平衡振动响应的方法，能解决常规采用单振动传感器无法有效识别动力学参数各向异性转子系统的不平衡振动响应的问题，提高了转子动平衡精度。

附图说明

图1为本发明的传感器布置示意图。

图2为本发明的振动椭圆示意图。

图3为本发明的振动椭圆分解为顺时针振动圆和逆时针振动圆的示意图。

图中，1-振动传感器2-转速传感器3-反光纸。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

步骤1.在转子轴承座测量截面上任取两个互相垂直的径向x,y方向分别安装同型号的振动传感器，测得x方向的振动信号和y方向的振动信号在转子轴上贴一反光纸，用转速传感器对着反光纸,测得转子的基准信号s(t)。

步骤2.将x方向的振动信号与基准信号s(t)作互相关计算得到x方向转频振动信号x(t)＝A cos(ωt+α)；将y方向的振动信号与基准信号s(t)作互相关计算得到y方向转频振动信号y(t)＝B cos(ωt+β)

步骤3.将x(t)与y(t)合成为一个振动椭圆可表示为Re^iθ，其幅值为：相位为：

步骤4.振动椭圆Re^iθ用复矢量表示为

其中第一项为一个逆时针旋转的振动圆，第二项为一个顺时针旋转的振动圆，其中逆时针振动圆可以表征不平衡振动响应。逆时针振动圆半径和相位分别为将作为不平衡振动响应。

所述的步骤2中，ω为角速度；A为x方向转频振动幅值，α为x(t)相对于基准信号上升沿的初相位；B为y方向转频振动幅值，β为y(t)相对于基准信号上升沿的相位。

实施例:

风机型号为Y4-73，额定转速1450r/min，功率为11kW，叶片数为12片。测量原始不平衡振动后，在1号叶片上加100g试加重，分别使用常规的单振动传感器和本发明中的双振动传感器测量识别转子不平衡振动响应。用影响系数法计算出不平衡量的大小和位置，按照计算结果加上校正质量。最后测量平衡后的振动，比较平衡效果，得到表1。

表1中符号定义如下：

M-计算得到的不平衡质量；X₀-x方向原始振动幅值；Y₀-y方向原始振动幅值；X-平衡后x方向振动幅值；Y-平衡后y方向振动幅值；

表1

分析表1发现，相比于常规的单振动传感器识别不平衡振动响应，利用本发明得到的转子不平衡振动响应计算不平衡量对风机进行动平衡，平衡后的风机振动最小，振动下降率最高。

以上结合附图及具体技术方案对本发明做了详细说明，本领域中的普通技术人员可根据上述说明作出种种变化例。因而，具体技术方案中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.基于双振动传感器的转子不平衡振动响应识别方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1.在转子轴承座测量截面上任取两个互相垂直的径向x,y方向分别安装同型号的振动传感器，测得x方向的振动信号和y方向的振动信号在转子轴上贴一反光纸，用转速传感器对着反光纸,测得转子的基准信号s(t)；

步骤2.将x方向的振动信号与基准信号s(t)作互相关计算得到x方向转频振动信号x(t)＝Acos(ωt+α)；将y方向的振动信号与基准信号s(t)作互相关计算得到y方向转频振动信号y(t)＝Bcos(ωt+β)

步骤3.将x(t)与y(t)合成为一个振动椭圆可表示为Re^iθ，其幅值为：相位为：

步骤4.振动椭圆Re^iθ用复矢量表示为

其中第一项为一个逆时针旋转的振动圆，第二项为一个顺时针旋转的振动圆，其中逆时针振动圆可以表征不平衡振动响应；逆时针振动圆半径和相位分别为将作为不平衡振动响应；

所述的步骤2中，ω为角速度；A为x方向转频振动幅值，α为x(t)相对于基准信号上升沿的初相位；B为y方向转频振动幅值，β为y(t)相对于基准信号上升沿的相位。