CN108361079A - 一种转子振动控制方法以及控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种转子振动控制方法以及控制装置，其中该方法应用于由测量变送器、控制器以及电磁执行器构成的转子振动控制系统中；该方法包括：周期性获取转子的运行状态数据；根据运行状态数据检测转子是否处于异常状态；在检测到转子处于异常状态后，生成控制信号；将控制信号输出给电磁执行器，以使电磁执行器根据控制信号输出电磁力，用以将电磁力施加在转子上以调整转子由异常状态转为正常状态。该方法通过检测转子是否处于临界共振状态、失稳振动状态或者不平衡振动状态，并在处于上述任意一种状态时通过对应的算法计算控制信号，并将控制信号输出给电磁执行器，使得电磁执行器输出响应的电磁力，实现对转子振动的控制。

Description

一种转子振动控制方法以及控制装置
技术领域
本发明涉及转子振动控制技术领域，具体而言，涉及一种基于电磁执行器的转子振动控制装置。
背景技术
透平机械是一种具有叶片的动力式流体机械；按照能量转化方向的不同，透平机械分为原动机和从动机。原动机将流体的能量转化为机械能，如汽轮机、燃气轮机、透平膨胀机、水轮机以及风力机等；从动机由电动机或其他原动机拖动，将机械能转化为流体的能量，如通风机、透平压缩机、离心泵和轴流泵等。
作为透平机械的核心部件，转子在工作时会由于高速转动聚集巨大的转动动能；在机器的运行过程中，这种转动动能很容易转化为其它有害能量，比如转化为振动能量和噪声能量，这些有害能量的积累，往往会导致灾难性事故。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种转子振动控制方法以及控制装置，可以在转子的有害能量累积到一定程度，导致转子出现异常状态时，调整转子由异常状态转为正常状态，降低由于有害能量积累在成事故发生的概率。
第一方面，提供一种转子振动控制方法，该方法应用于由测量变送器、控制器以及电磁执行器构成的转子振动控制系统中；该方法包括：
周期性获取转子的运行状态数据；
根据所述运行状态数据检测所述转子是否处于异常状态；
在检测到所述转子处于异常状态后，生成控制信号；
将所述控制信号输出给电磁执行器，以使所述电磁执行器根据所述控制信号输出电磁力，用以将所述电磁力施加在所述转子上以调整所述转子由异常状态转为正常状态。
第二方面，提供一种转子振动控制装置，应用于由测量变送器、控制器以及电磁执行器构成的转子振动控制系统中；该装置包括：
获取模块，用于获取转子的运行状态数据；
检测模块，用于根据所述运行状态数据检测所述转子是否处于异常状态；
生成模块，用于在检测到所述转子处于异常状态后，生成控制信号；
输出模块，用于将所述控制信号输出给电磁执行器，以使所述电磁执行器根据所述控制信号输出电磁力，用以将所述电磁力施加在所述转子上以调整所述转子由异常状态转为正常状态。
第三方面，提供一种转子振动控制装置，包括：依次连接的测量变送器、控制器以及电磁执行器；
所述测量变送器，用于获取转子的运行状态数据，并将所述运行状态数据传输给所述控制器；
所述控制器，用于根据上述权利要求1-7任意一项所述的转子振动控制方法向所述电磁执行器输出控制信号；
所述电磁执行器，用于根据所述控制信号输出电磁力，用以将所述电磁力施加在所述转子上以调整所述转子由异常状态转为正常状态。
本申请实施例通过使用测量变送器获取转子在运行过程中的运行状态数据，控制器根据运行状态数据监测转子是否处于异常状态，并在转子处于异常状态后，生成控制信号；电磁执行器根据控制器输出控制信号，向转子输出对应的电磁力，从而将电磁力施加在转子上，以调整转子由异常状态转为正常状态，从而，降低由于有害能量积累在成事故发生的概率。为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1示出了本发明实施例所提供的转子振动控制装置的结构示意图；
图2示出了本发明实施例所提供的转子振动控制方法的流程示意图；
图3示出了本发明实施例所提供的一种转子振动控制装置的结构示意图；
图4示出了本发明实施例所提供的一种计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
导致转子在运转过程中出现异常状态大致上分为三种。其一：临界共振。由于生产工艺所限，转子的各微段的质心不可能严格处于回转轴上，因此转子在转动的时候，会受到由于质心不均衡所造成的横向干扰；且转子的转动速度越快，横向干扰的程度也就越大；在某些转速下会导致转子的强烈振动，这称为转子的临界共振。其二，失稳振动。旋转部件周围的炉体会随着旋转部件的转动，在旋转部件周围周向流动。当转子的转速达到一定值会处于邻接状态；如果此时转子遇到转子周围流体微小的扰动，就有可能使得转子振动突然加剧，造成设备突然停转。其三，不平衡振动。由于转子的质心不在回转轴上，也即转子的质量和几何中心线不重合，使得转子在高速转动时造成转子不平衡；转子转动不平衡会造成附加载荷的增加，使得转子振动振幅随着转子运行时间的延长而逐渐增大。转子不平衡会产生离心力，离心惯性力通过轴承作用的除转子以外的机械和其基础上，引起振动，进而产生噪音，加速轴承磨损，缩短了机械寿命，严重时可能造成破坏性事故。
为解决上述问题，本申请实施例通过使用测量变送器获取转子在运行过程中的运行状态数据，控制器根据运行状态数据监测转子是否处于异常状态，并在转子处于异常状态后，生成控制信号；电磁执行器根据控制器输出控制信号，向转子输出对应的电磁力，从而将电磁力施加在转子上，以调整转子由异常状态转为正常状态，从而，降低由于有害能量积累在成事故发生的概率。
为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种转子振动控制装置进行详细介绍，该转子振动控制装置不仅仅能够对透平机械的转子进行控制，还能够对其它机械的转子进行控制。
参见图1所示，本申请实施例提供的转子振动控制装置包括：测量变送器10、控制器20以及电磁执行器30；
所述测量变送器10，用于获取转子的运行状态数据，并将所述运行状态数据传输给所述控制器20；
所述控制器20，用于获取转子的运行状态数据；根据所述运行状态数据检测所述转子是否处于异常状态；在检测到所述转子处于异常状态后，生成控制信号，并将所述控制信号发送给电磁执行器30；
所述电磁执行器30，用于根据所述控制信号输出电磁力，用以将所述电磁力施加在所述转子上以调整所述转子由异常状态转为正常状态。
在具体实现的时候，变送器是把传感器的输出信号转变为可被控制器识别的信号的转换器。传感器和变送器共同构成测量变送器；传感器用于对转子在运行过程中的各种状态进行感应，并将感应信号传递给变送器；变送器用于将传感器所传递的感应信号转换为控制器能够识别的运行状态数据，并将运行状态数据传递给控制器。根据所要测量的运行状态数据的不同，测量变送器的种类有所不同；例如当测量转子的当前转速时，则要使用速度传感器或者转动频率传感器，因此测量变送器则为转速测量变送器；当要测量转子的位移时，则要使用位移传感器，因此测量变送器则为位移测量变送器等。
控制器在接收到测量变送器发送的运行状态数据时，能够根据该运行状态数据，以及预设的相关参数，检测转子是否处于异常状态，如果处于异常状态，则能够根据当前异常状态的具体情况，生成与当前异常状态对应的控制信号，并将控制信号输出给电磁执行器。
电磁执行器是一种基于电磁转换原理的驱动机构。电磁执行器30具体包括：转换器以及执行器；其中，转换器用于将控制器输出的控制信号转化为控制电流，并将控制电流施加在执行器上。执行器在被施加了控制电流后，会产生与该控制电流对应的电磁力，并将电磁力施加给转子，实现了对转子振动状态的调整。
具体地，执行器前端串联着四个并联的功率放大器，四个功率放大器以控制电压ux和uy为参考依次输出x轴正方向励磁电流ix+、x负方向励磁电流ix-、y正方向励磁电流iy+、y负方向励磁电流iy-至电磁四个线圈磁极，达到输出电磁矢量力(x方向电磁力fx，y方向电磁力fy)的目的(下述公式(1)和(2))。
电磁执行器作为主动执行单元，作为平衡盘密封存在于设备中，且能够在有电压输入时，向外输出电流，不同的电流会转换为不同的电磁力。转子一般采用金属制成，因此在向其施加一定方向的电磁力时，能够改变转子的外界受力状况，如果这个电磁力施加的方向以及大小恰当，就能够使得转子在转动过程中趋于平衡，减少振动的振幅，从而能够使得转子由异常状态向趋于正常状态发生改变。
此处，控制器输出的控制信号通常为控制电压，异常状态的不同或者异常状态严重情况的不同，都会导致控制电压的电压值有所差异。当电磁执行器接收到电压信号后，能够将电压信号转换为相应的控制电流，并将电流转化为电磁力。电流不同，施加在转子上的电磁力也有所区别。
由于不管是何种异常状态，都会导致转子的振动，表现为转子在转动过程中其转动的轴线偏移其应当处于的回转轴线，因此以垂直于转子回转轴线的平面为基准平面，以转子回转轴线与该基准平面的交点为原点建立直角坐标系，转子的平衡中心在建立的坐标系中表示为(x0,y0)，转子的振动位移为转子落在该基准平面上的平衡中心偏离原点的距离为振动位移，通过所建立的直角坐标系x轴方向的位移和y轴方向的位移来表示。当转子的振动位移大于一定的阈值时，转子都时处于异常状态的。
其中，控制电流包括x轴正向电流ix+，x轴负向电流ix-，y轴正向电流iy+以及y轴负向电流iy-。控制电压包括：x轴方向的电压ux，以及y轴方向的电压uy。
电磁力是控制电流与位移的线性函数。电磁力包括x轴方向的力fx以及y轴方向的力fy，且电磁力满足下述公式(1)：
电磁执行器输出的控制电流与控制器输出的控制电压满足下述公式(2)：
在上述公式(1)和公式(2)中，a为电流-电压线性化代数值，为电磁执行器的固有属性，是已知量；Kix、Kiy分别为电磁执行器在x轴方向、y轴方向上的电磁电流刚度；Kx、Ky分别为电磁执行器在x轴方向、y轴方向上的电磁位移刚度；I为电磁执行器中电磁线圈偏置电流，其为电磁执行器的本身属性，为已知量，且当I确定时，Kix、Kiy、Kx、Ky均为确定的量。
且Kix、Kiy满足下述公式(3)：
Kx、Ky满足下述公式(4)：
在上述公式(3)和公式(4)中，k为电磁执行器的电磁阻尼密封的固有属性，为已知常量。转子的平衡中心在建立的坐标系中坐标为(x0,y0)。
针对转子的不同异常状态进行测量，需要获取的运行状态数据也有所区别。下面分别针对异常状态为临界共振状态、失稳振动状态以及不平衡振动状态分别加以说明。
Ⅰ、当转子的异常状态为临界共振状态时，所获取的运行状态数据包括：转动频率、转子的振动位移以及振动相位；。
此处，转子的转动频率是一个用于描述转子转速的一个量，因此也可以直接针对转子的转速进行测量。转子的振动位移为(x,y)，也即转子在x轴方向的位移和y轴方向的位移。
此时，控制器20具体用于根据下述步骤检测转子是否处于临界共振状态：
检测所述振动位移随转动频率的增大或降低的幅度是否大于预设的变化率阈值；以及检测所述振动相位随转动频率的增大或降低幅度是否大于预设的变化率阈值；
若检测到所述振动位移随转动频率的增大或降低的幅度大于预设的变化率阈值，和/或，检测到所述振动相位随转动频率的增大或降低幅度大于预设的变化率阈值，则所述转子处于临界共振状态。
具体地，由于转子的临界共振状态会影响整个机械系统的正常工作，甚至造成系统以振动而损坏，因此转动系统的转子工作转速应尽可能避开临界转速；若无法避开，则应采取特殊的防护措施，降低转子在临界转速下的振动。在本申请中，可以采取对转子施加外刚度的方式实现转子较为平稳地度过临界转速，也即控制器需要向电磁执行器输出刚度控制电压；其中，刚度控制电压包括：x轴方向的刚度控制电压usx，以及y轴方向的刚度控制电压usy。此时电磁执行器向转子施加的力为电磁刚度力。
在具体实现的时候，当转子处于临界共振状态时，需要对转子施加电磁刚度力，以削弱转子的振动情况。
此处，有上述公式(2)变形可得下述公式(5)：
则将公式(5)代入上述公式(1)中后，可得下述公式(6)：
由于电磁力＝刚度×振动位移，因此需要施加给转子的电磁刚度力在x轴方向的力fx以及在y轴方向的力fy满足下述公式(7)：
其中，x为转子在x轴方向的振动位移；y为转子在y轴方向的振动位移；K1x和K1y分别为电磁执行器在x轴方向的电磁刚度力输出值和在y轴方向的电磁刚度力输出值。
则将上述公式(7)代入公式(6)中，刚度控制电压满足下述公式(8)：
将公式(7)代入公式(1)中，可知K1x和K1y满足下述公式(9)
将公式(5)、(8)和公式(9)联合求解，则可以计算出刚度控制电压值，也即在转子处于临界共振状态下，控制器需要向电磁执行器输出的电压值。
Ⅱ、当转子的异常状态为失稳振动状态时，所获取的运行状态数据包括：转子的转动振幅对数衰减率ξ。
此处，转子的振动振幅的对数衰减率ξ是用于评价转子稳定性的度量指标；定义在相邻的两个周期内，转子的振动振幅比满足xi/xi+1，其中，xi为相邻的两个周期中的第一个周期的振动振幅；xi+1为相邻的两个周期中第二个周期的振动振幅；则振动振幅的对数衰减率ξ满足：ξ＝ln(xi/xi+1)。
此时，控制器20具体用于根据下述步骤检测转子是否处于失稳振动状态：
检测所述转动振幅对数衰减率是否小于预设的对数衰减率阈值；
若检测到所述转动振幅对数衰减率小于预设的对数衰减率阈值，则所述转子处于失稳振动状态。
此处，预设的对数衰减率阈值是一个预先设定好的值，当对机械的失稳振动状态条件限制比较严格时，则将该对数衰减率阈值设置的比较大；当对机械的振动状态条件显示比较宽松时，可以将该对数衰减率相应设置的较小一些。这是由于，对数衰减率越大，则在一定周期内，振动振幅的变化也就越小。对数衰减率越小，则一定周期内，振动振幅的变化也就越大。例如，可以将该对数衰减率阈值设置为：0.1-0.3内任意的数值，例如为0.1、0.15、0.2、0.25、0.3等。
当振动振幅对数衰减率小于该预设的衰减率阈值，则认为此时转子发生了失稳或者稳定性不足，也即处于失稳振动状态。
具体地，为了解决转子的电磁失稳状态，一方面需要建立一种更精确的模型，来准确的预测转子在工作状态下的稳定性，另一方面，需要建立一种机制，在转子运行过程中，通过动态地调整转子的刚度、阻尼或者施加切向力，实现转子稳定性的控制。
在本申请中，在具体实现的时候，当转子处于失稳状态时，需要向转子施加电磁维稳力，以削弱转子的振动情况。
此处，与上述Ⅰ类似，由上述公式(2)变形可得下述公式(5)：
则将公式(5)代入上述公式(1)中后，可得下述公式(6)：
其一：
在进行刚度控制时，所述控制信号包括：x轴方向的维稳控制电压ukx，以及y轴方向的维稳控制电压uky；
由于电磁力＝刚度×振动位移，需要施加给转子的电磁维稳力在x轴方向的力fx以及在y轴方向的力fy满足下述公式(10)：
其中，x为转子在x轴方向的振动位移；y为转子在y轴方向的振动位移；K2x和K2y分别为对转子进行刚度控制时，电磁执行器分别在x轴方向和y轴方向的电磁反向交叉耦合刚度输出值。
则将上述公式(10)代入上述公式(6)中，从而进行刚度控制时的维稳电压满足下述公式(11)：
将公式(10)代入公式(1)中，可知K2x和K2y满足下述公式(12)：
将公式(5)、(11)和公式(12)联合求解，则可以计算出在进行刚度控制时的维稳电压值，也即在转子处于失稳振动状态下，控制器需要向电磁执行器输出的电压值。
其二：
阻尼控制时，所述控制信号包括，x轴方向的维稳控制电压udx，以及y轴方向的维稳控制电压udy；
由于电磁力＝阻尼×振动速度，需要施加给转子的电磁维稳力在x轴方向的力fx以及在y轴方向的力fy满足下述公式(13)：
其中，为转子分别在x轴方向和y轴方向的振动速度；Dx、Dy为电磁执行器分别在x轴方向和y轴方向的阻尼输出值。
将上述公式(13)代入上述公式(6)中，从而进行阻尼控制时的维稳电压满足下述公式(14)：
将公式(13)代入公式(1)中，可知Dx、Dy满足下述公式(15)：
将公式(5)、(14)、(15)联合求解，则可计算出在进行阻尼控制时的维稳电压值，也即在转子处于失稳振动状态下，控制器需要向电磁执行器输出的维稳控制电压值。
Ⅲ、当转子的异常状态为不平衡振动状态时，所获取的运行状态数据包括：转子的基频振动幅值、基频振动相位、基频频率。
此处，基频振动幅值是指和转动频率相同频率下的振动幅值。基频振动相位是指和转动频率相同频率下的振动相位。基频频率数值等于转子的转动频率。基频振动幅值是一个用于描述转子当前不平衡程度的一个量，用于评判是否需启动不平衡控制机制。
此时，控制器20具体用于根据下述步骤检测转子是否处于不平衡振动状态：
检测所述基频振动幅值是否大于预设的基频振动幅值阈值；
若检测到所述基频振动幅值大于所述预设的基频振动幅值阈值，则所述转子处于不平衡振动状态。
具体地，不平衡振动时机械中普遍存在的一个问题，不能完全消除，但是可以减小。据统计，有50％左右的机械振动是由不平衡力引起的。因此，有必要减小转子的不平衡力，即对转子进行平衡，使其达到允许的平衡精度等级，或使由于转子的不平衡振动状态导致的机械振动幅度降在允许的范围内。
在本申请中，可以采取对转子电磁平衡力的方式以对转子进行平衡，也即控制器需要向电磁执行器输出平衡控制电压；其中，平衡电压包括：x轴方向的平衡控制电压ubx，以及y轴方向的平衡控制电压uby。此时电磁执行器向转子施加的力为电磁平衡力。
在具体实现的时候，当转子处于不平衡振动状态时，需要对转子施加电磁平衡力，以平衡转子的振动。
此处，电磁执行器输出的电磁平衡力通过频率ω1(也即基频振动的频率)、幅值Ab、相位来进行表述。
其中，电磁平衡力控制信息公示满足下述公式(16)以及公式(17)：
公式(16)和公式(17)为相位无错调寻优算法，其中J(·)为寻优函数。在公式(16)中首先指定电磁平衡力幅值Ab为一个较小值A0；依据J(·)取最小值的寻优准则对进行寻优遍历；s·t为约束条件，i＝1,2,...,n，当i＝1时，即为相位的最优值；
然后在公式(17)中进行幅值Ai的寻优：此时，i＝3,4,5,...,m，依据J(·)取最小值、Ai不超过最大值Amax的寻优准则对Ai进行寻优遍历，当i＝m时，Ai＝Ab，即为电磁平衡力幅值Ab的最优值。
其中，在上述公式中，为转子的基频振动相位；A1为转子的基频振动幅值；
需要施加给转子的电磁平衡力在x轴方向的力fx以及在y轴方向的力fy满足下述公式(18)：
将该公式(18)代入上述公式(6)，可得下述公式(19)：
将公式(16)、(17)、(19)联合求解，则可计算出控制器需要向电磁执行器输出的平衡控制电压值。
本申请还提供一种基于电磁执行器对转子进行控制的具体示例，包括如下步骤：
S1：启动转子；
S2：周期性通过测量变送器获取转子的运行状态数据，并传递给控制器；
S3：控制器根据运行状态数据判断转子是否将要过临界运转或是否位于临界共振区；如若是，即触发转子临界控制算法(上述Ⅰ)，对转子系统施加电磁刚度力以辅助转子较平稳地度过临界，当转子平稳度过临界后，将撤销电磁刚度力。
所述步骤S3中判断转子是否将要过临界振动的方法是：检测所述振动位移随转动频率的增大或降低的幅度是否大于预设的变化率阈值；以及检测所述振动相位随转动频率的增大或降低幅度是否大于预设的变化率阈值；若检测到所述振动位移随转动频率的增大或降低的幅度大于预设的变化率阈值，和/或，检测到所述振动相位随转动频率的增大或降低幅度大于预设的变化率阈值，则所述转子处于临界共振状态。
S4：由转子稳定性原理可知，转子的转动振幅对数衰减率与转子是否发生失稳有直接对应关系。因此，如若转子不处于临界振动，通过对转子当前转速下的对数衰减率识别结果，判断转子是否发生了失稳或稳定性不足，如若是，即触发转子维稳控制算法，对转子系统施加电磁维稳力以辅助转子避免失稳振动；
所述S4步骤中判断转子是否发生了失稳或稳定性不足的方法是：当运行转速下的转子对数衰减率ξ＜ξM时，即发生了失稳或稳定性不足，即触发电磁维稳力输出机制，并依据转子失稳频段幅值大小的情况选择执行刚度控制或阻尼控制(如上述Ⅱ),其中，ξM是预设的对数衰减率阈值；
当转子失稳频段幅值A2<AM时，采取刚度控制算法输出电磁维稳力；当转子失稳频段幅值A2≥AM时，采取阻尼控制算法输出电磁维稳力。其中，所述AM为转子失稳频段幅值阈值，其大小视具体转子及工况而定。
S5：由于转子系统中转子各微段的质心不可能严格处于回转轴上，故转子质量不平衡是一定存在的，差异只在其对应频段幅值——即基频振动幅值的大小上。因此，当检测到转子未处于失稳振动状态时，对转子进行基频振动分析，若转子基频振动幅值大于预设的基频振动幅值阈值时，即触发转子不平衡控制算法，对转子系统施加电磁平衡力以辅助转子避免不平衡振动；此时电磁执行器将输出频率与基频一致，幅值及相位与基频振动幅值及相位满足最优化关系的电磁平衡力，电磁平衡力为一旋转力。
另外，转子失稳跟转子不平衡振动可以同时发生的，根据线性系统的叠加原理，电磁维稳力与电磁平衡力是可相互叠加的，即本发明中的转子振动控制方法可同时实现转子失稳振动与转子不平衡振动的控制。
S6：重复步骤S3至S5，检测转子振动控制情况，直至达到要求。
基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了与转子振动控制装置对应的转子振动控制方法，由于本发明实施例中的装置解决问题的原理与本发明实施例上述转子振动控制装置相似，因此方法的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。
参见图2所示，本申请实施例提供的转子振动控制，该方法应用于由测量变送器、控制器以及电磁执行器构成的转子振动控制系统中；该方法包括：
S201：获取转子的运行状态数据；
S202：根据运行状态数据检测转子是否处于异常状态；
S203：在检测到转子处于异常状态后，生成控制信号；
S204：将控制信号输出给电磁执行器，以使电磁执行器根据控制信号输出电磁力，用以将电磁力施加在转子上以调整转子由异常状态转为正常状态。
可选地，所述运行状态数据包括转动频率、转子的振动位移以及振动相位；；所述异常状态包括：临界共振状态；
根据下述步骤检测所述转子是否处于临界共振状态：
检测所述振动位移随转动频率的增大或降低的幅度是否大于预设的变化率阈值；以及检测所述振动相位随转动频率的增大或降低幅度是否大于预设的变化率阈值；
若检测到所述振动位移随转动频率的增大或降低的幅度大于预设的变化率阈值，和/或，检测到所述振动相位随转动频率的增大或降低幅度大于预设的变化率阈值，则所述转子处于临界共振状态。
可选地，所述控制信号包括：x轴方向的刚度控制电压usx，以及y轴方向的刚度控制电压usy；
其中，所述刚度控制电压满足公式(8)：
(8)其中，a为电流-电压线性化代数值；Kx、Ky分别为电磁执行器在x轴方向、y轴方向上的电磁位移刚度；Kix、Kiy分别为电磁执行器在x轴方向、y轴方向上的电磁电流刚度；K1x和K1y分别为电磁执行器在x轴方向的电磁刚度输出值和在y轴方向的电磁刚度输出值；x为转子在x轴方向的振动位移；y为转子在y轴方向的振动位移。
可选地，所述运状态行数据包括转子的转动振幅对数衰减率；所述异常状态包括：失稳振动状态；
根据下述步骤检测所述转子是否处于失稳振动状态：
检测所述转动振幅对数衰减率是否小于预设的对数衰减率阈值；
若检测到所述转动振幅对数衰减率小于预设的对数衰减率阈值，则所述转子处于失稳振动状态。
可选地，所述控制信号包括：在对转子进行刚度控制时，x轴方向的维稳控制电压ukx，以及y轴方向的维稳控制电压uky；
其中，在对转子进行刚度控制时的维稳控制电压满足公式(11)：
(11)其中，a为电流-电压线性化代数值；Kx、Ky分别为电磁阻尼密封在x轴方向、y轴方向上的电磁位移刚度；Kix、Kiy分别为电磁阻尼密封在x轴方向、y轴方向上的电磁电流刚度；K2x和K2y分别为对转子进行刚度控制时，电磁执行器分别在x轴方向和y轴方向的电磁反向交叉耦合刚度输出值；x为转子在x轴方向的振动位移；y为转子在y轴方向的振动位移；
或者，所述控制信号包括：在对转子进行阻尼控制时，x轴方向的维稳控制电压udx，以及y轴方向的维稳控制电压udy；
其中，在对转子进行阻尼控制时的维稳控制电压满足公式(14)：
(14)其中，其中，a为电流-电压线性化代数值；Kx、Ky分别为电磁阻尼密封在x轴方向、y轴方向上的电磁位移刚度；Kix、Kiy分别为电磁阻尼密封在x轴方向、y轴方向上的电磁电流刚度；Dx、Dy为电磁执行器分别在x轴方向和y轴方向的阻尼输出值；x为转子在x轴方向的振动位移；y为转子在y轴方向的振动位移；分别为转子分别在x轴方向和y轴方向的振动速度。
可选地，所述运状态行数据包括转子的基频振动幅值；所述异常状态包括：不平衡振动状态；
根据下述步骤检测所述转子是否处于不平衡振动状态：
检测所述基频振动幅值是否大于预设的基频振动幅值阈值；
若检测到所述基频振动幅值大于所述预设的基频振动幅值阈值，则所述转子处于不平衡振动状态。
可选地，所述控制信号包括：x轴方向的平衡控制电压ubx，以及y轴方向的平衡控制电压uby；
其中，所述平衡控制电压满足公式(19)：
(19)其中，a为电流-电压线性化代数值；ω1为电磁执行器输出的电磁平衡力的频率；Ab为电磁执行器输出的电磁平衡力的幅值；为电磁执行器输出的电磁平衡力的相位。
本申请实施例提供的转子振动控制方法，通过周期性获取转子的运行状态数据，把那个根据运行状态数据检测转子是否处于异常状态，并在转子处于异常状态时，生成控制信号，将控制信号输出给电磁执行器，以使电磁执行器根据所述控制信号输出电磁力，用以将所述电磁力施加在所述转子上以调整所述转子由异常状态转为正常状态，可以在转子的有害能量累积到一定程度，导致转子出现异常状态时，调整转子由异常状态转为正常状态，降低由于有害能量积累在成事故发生的概率。
参见图3所示，本申请实施例还提供一种转子振动控制装置，应用于由测量变送器、控制器以及电磁执行器构成的转子振动控制系统中；该装置包括：
获取模块301，用于获取转子的运行状态数据；
检测模块302，用于根据所述运行状态数据检测所述转子是否处于异常状态；
生成模块303，用于在检测到所述转子处于异常状态后，生成控制信号；
输出模块304，用于将所述控制信号输出给电磁执行器，以使所述电磁执行器根据所述控制信号输出电磁力，用以将所述电磁力施加在所述转子上以调整所述转子由异常状态转为正常状态。
可选地，所述运行状态数据包括转动频率、转子的振动位移以及振动相位；所述异常状态包括：临界共振状态；
检测模块302具体用于：根据下述步骤检测所述转子是否处于临界共振状态：
检测所述振动位移随转动频率的增大或降低的幅度是否大于预设的变化率阈值；以及检测所述振动相位随转动频率的增大或降低幅度是否大于预设的变化率阈值；
若检测到所述振动位移随转动频率的增大或降低的幅度大于预设的变化率阈值，和/或，检测到所述振动相位随转动频率的增大或降低幅度大于预设的变化率阈值，则所述转子处于临界共振状态。
上述控制信号包括：x轴方向的刚度控制电压usx，以及y轴方向的刚度控制电压usy；
其中，所述刚度控制电压满足公式(8)：
(8)其中，a为电流-电压线性化代数值；Kx、Ky分别为电磁执行器在x轴方向、y轴方向上的电磁位移刚度；Kix、Kiy分别为电磁执行器在x轴方向、y轴方向上的电磁电流刚度；K1x和K1y分别为电磁执行器在x轴方向的电磁刚度输出值和在y轴方向的电磁刚度输出值；x为转子在x轴方向的振动位移；y为转子在y轴方向的振动位移。
所述运行状态数据包括转子的转动振幅对数衰减率；所述异常状态包括：失稳振动状态；
检测模块302具体用于：根据下述步骤检测所述转子是否处于失稳振动状态：
检测所述转动振幅对数衰减率是否小于预设的对数衰减率阈值；
若检测到所述转动振幅对数衰减率小于预设的对数衰减率阈值，则所述转子处于失稳振动状态。
所述控制信号包括：在对转子进行刚度控制时，x轴方向的维稳控制电压ukx，以及y轴方向的维稳控制电压uky；
其中，在对转子进行刚度控制时的维稳控制电压满足公式(11)：
(11)其中，a为电流-电压线性化代数值；Kx、Ky分别为电磁阻尼密封在x轴方向、y轴方向上的电磁位移刚度；Kix、Kiy分别为电磁阻尼密封在x轴方向、y轴方向上的电磁电流刚度；K2x和K2y分别为对转子进行刚度控制时，电磁执行器分别在x轴方向和y轴方向的电磁反向交叉耦合刚度输出值；x为转子在x轴方向的振动位移；y为转子在y轴方向的振动位移；
或者，所述控制信号包括：在对转子进行阻尼控制时，x轴方向的维稳控制电压udx，以及y轴方向的维稳控制电压udy；
其中，在对转子进行阻尼控制时的维稳控制电压满足公式(14)：
(14)其中，其中，a为电流-电压线性化代数值；Kx、Ky分别为电磁阻尼密封在x轴方向、y轴方向上的电磁位移刚度；Kix、Kiy分别为电磁阻尼密封在x轴方向、y轴方向上的电磁电流刚度；Dx、Dy为电磁执行器分别在x轴方向和y轴方向的阻尼输出值；x为转子在x轴方向的振动位移；y为转子在y轴方向的振动位移；分别为转子分别在x轴方向和y轴方向的振动速度。
所述运状态行数据包括转子的基频振动幅值；所述异常状态包括：不平衡振动状态；
检测模块302具体用于：根据下述步骤检测所述转子是否处于不平衡振动状态：
检测所述基频振动幅值是否大于预设的基频振动幅值阈值；
若检测到所述基频振动幅值大于所述预设的基频振动幅值阈值，则所述转子处于不平衡振动状态。
所述控制信号包括：x轴方向的平衡控制电压ubx，以及y轴方向的平衡控制电压uby；
其中，所述平衡控制电压满足公式(19)：
(19)其中，a为电流-电压线性化代数值；ω1为电磁执行器输出的电磁平衡力的频率；Ab为电磁执行器输出的电磁平衡力的幅值；为电磁执行器输出的电磁平衡力的相位。
对应于图2中的转子振动控制方法，本发明实施例还提供了一种计算机设备，如图4所示，该设备包括存储器1000、处理器2000及存储在该存储器1000上并可在该处理器2000上运行的计算机程序，其中，上述处理器2000执行上述计算机程序时实现上述转子振动控制方法的步骤。
具体地，上述存储器1000和处理器2000能够为通用的存储器和处理器，这里不做具体限定，当处理器2000运行存储器1000存储的计算机程序时，能够执行上述转子振动控制方法，从而解决转子的有害能量累积到一定程度，导致转子出现异常状态，容易造成事故的问题，进而达到调整转子由异常状态转为正常状态，降低由于有害能量积累在成事故发生的概率的效果。
对应于图2中的转子振动控制方法，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行上述转子振动控制方法的步骤。
具体地，该存储介质能够为通用的存储介质，如移动磁盘、硬盘等，该存储介质上的计算机程序被运行时，能够执行上述能够执行上述转子振动控制方法，从而解决转子的有害能量累积到一定程度，导致转子出现异常状态，容易造成事故的问题，进而达到调整转子由异常状态转为正常状态，降低由于有害能量积累在成事故发生的概率的效果。
本发明实施例所提供的在转子振动控制方法以及控制装置的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种转子振动控制方法，其特征在于，该方法应用于由测量变送器、控制器以及电磁执行器构成的转子振动控制系统中；该方法包括：
周期性获取转子的运行状态数据；
根据所述运行状态数据检测所述转子是否处于异常状态；
在检测到所述转子处于异常状态后，生成控制信号；
将所述控制信号输出给电磁执行器，以使所述电磁执行器根据所述控制信号输出电磁力，用以将所述电磁力施加在所述转子上以调整所述转子由异常状态转为正常状态。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述运行状态数据包括转动频率、转子的振动位移以及振动相位；所述异常状态包括：临界共振状态；
根据下述步骤检测所述转子是否处于临界共振状态：
检测所述振动位移随转动频率的增大或降低的幅度是否大于预设的变化率阈值；以及检测所述振动相位随转动频率的增大或降低幅度是否大于预设的变化率阈值；
若检测到所述振动位移随转动频率的增大或降低的幅度大于预设的变化率阈值，和/或，检测到所述振动相位随转动频率的增大或降低幅度大于预设的变化率阈值，则所述转子处于临界共振状态。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述控制信号包括：x轴方向的刚度控制电压usx，以及y轴方向的刚度控制电压usy；
其中，所述刚度控制电压满足公式(8)：
其中，a为电流-电压线性化代数值；Kx、Ky分别为电磁执行器在x轴方向、y轴方向上的电磁位移刚度；Kix、Kiy分别为电磁执行器在x轴方向、y轴方向上的电磁电流刚度；K1x和K1y分别为电磁执行器在x轴方向的电磁刚度输出值和在y轴方向的电磁刚度输出值；x为转子在x轴方向的振动位移；y为转子在y轴方向的振动位移。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述运行状态数据包括转子的转动振幅对数衰减率；所述异常状态包括：失稳振动状态；
根据下述步骤检测所述转子是否处于失稳振动状态：
检测所述转动振幅对数衰减率是否小于预设的对数衰减率阈值；
若检测到所述转动振幅对数衰减率小于预设的对数衰减率阈值，则所述转子处于失稳振动状态。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述控制信号包括：在对转子进行刚度控制时，x轴方向的维稳控制电压ukx，以及y轴方向的维稳控制电压uky；
其中，在对转子进行刚度控制时的维稳控制电压满足公式(11)：
其中，a为电流-电压线性化代数值；Kx、Ky分别为电磁阻尼密封在x轴方向、y轴方向上的电磁位移刚度；Kix、Kiy分别为电磁阻尼密封在x轴方向、y轴方向上的电磁电流刚度；K2x和K2y分别为对转子进行刚度控制时，电磁执行器分别在x轴方向和y轴方向的电磁反向交叉耦合刚度输出值；x为转子在x轴方向的振动位移；y为转子在y轴方向的振动位移；
或者，所述控制信号包括：在对转子进行阻尼控制时，x轴方向的维稳控制电压udx，以及y轴方向的维稳控制电压udy；
其中，在对转子进行阻尼控制时的维稳控制电压满足公式(14)：
其中，其中，a为电流-电压线性化代数值；Kx、Ky分别为电磁阻尼密封在x轴方向、y轴方向上的电磁位移刚度；Kix、Kiy分别为电磁阻尼密封在x轴方向、y轴方向上的电磁电流刚度；Dx、Dy为电磁执行器分别在x轴方向和y轴方向的阻尼输出值；x为转子在x轴方向的振动位移；y为转子在y轴方向的振动位移；分别为转子分别在x轴方向和y轴方向的振动速度。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述运状态行数据包括转子的基频振动幅值；所述异常状态包括：不平衡振动状态；
根据下述步骤检测所述转子是否处于不平衡振动状态：
检测所述基频振动幅值是否大于预设的基频振动幅值阈值；
若检测到所述基频振动幅值大于所述预设的基频振动幅值阈值，则所述转子处于不平衡振动状态。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述控制信号包括：x轴方向的平衡控制电压ubx，以及y轴方向的平衡控制电压uby；
其中，所述平衡控制电压满足公式(19)：
其中，a为电流-电压线性化代数值；ω1为电磁执行器输出的电磁平衡力的频率；Ab为电磁执行器输出的电磁平衡力的幅值；为电磁执行器输出的电磁平衡力的相位。
8.一种转子振动控制装置，其特征在于，应用于由测量变送器、控制器以及电磁执行器构成的转子振动控制系统中；该装置包括：
获取模块，用于获取转子的运行状态数据；
检测模块，用于根据所述运行状态数据检测所述转子是否处于异常状态；
生成模块，用于在检测到所述转子处于异常状态后，生成控制信号；
输出模块，用于将所述控制信号输出给电磁执行器，以使所述电磁执行器根据所述控制信号输出电磁力，用以将所述电磁力施加在所述转子上以调整所述转子由异常状态转为正常状态。
9.一种转子振动控制装置，其特征在于，包括：依次连接的测量变送器、控制器以及电磁执行器；
所述测量变送器，用于获取转子的运行状态数据，并将所述运行状态数据传输给所述控制器；
所述控制器，用于根据上述权利要求1-7任意一项所述的转子振动控制方法向所述电磁执行器输出控制信号；
所述电磁执行器，用于根据所述控制信号输出电磁力，用以将所述电磁力施加在所述转子上以调整所述转子由异常状态转为正常状态。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述电磁执行器包括：
所述电磁执行器包括：转换器以及执行器；
其中，所述转换器用于将所述控制器输出的控制信号转化为控制电流，并将控制电流施加在执行器上；
所述执行器用于在被施加了控制电流后，产生与所述控制电流对应的电磁力。
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