EA031954B1 - Способы и системы для определения дисбаланса ротора - Google Patents

Способы и системы для определения дисбаланса ротора Download PDF

Info

Publication number
EA031954B1
EA031954B1 EA201592117A EA201592117A EA031954B1 EA 031954 B1 EA031954 B1 EA 031954B1 EA 201592117 A EA201592117 A EA 201592117A EA 201592117 A EA201592117 A EA 201592117A EA 031954 B1 EA031954 B1 EA 031954B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
transition
rotor
elements
imbalance
rate
Prior art date
Application number
EA201592117A
Other languages
English (en)
Other versions
EA201592117A1 (ru
Inventor
Махеш Равеендраната Паникер
Анинда Бхаттачарья
Акшай Кришнамурти Амбекар
Брет Дуэйн Уорден
Original Assignee
Дженерал Электрик Компани
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Дженерал Электрик Компани filed Critical Дженерал Электрик Компани
Publication of EA201592117A1 publication Critical patent/EA201592117A1/ru
Publication of EA031954B1 publication Critical patent/EA031954B1/ru

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M1/00—Testing static or dynamic balance of machines or structures
    • G01M1/14—Determining imbalance
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D23/00—Controlling engines characterised by their being supercharged
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F01D5/027—Arrangements for balancing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M1/00—Testing static or dynamic balance of machines or structures
    • G01M1/14—Determining imbalance
    • G01M1/16—Determining imbalance by oscillating or rotating the body to be tested
    • G01M1/22—Determining imbalance by oscillating or rotating the body to be tested and converting vibrations due to imbalance into electric variables

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Testing Of Balance (AREA)
  • Manufacture Of Motors, Generators (AREA)

Abstract

Предложена система, содержащая статорный компонент, роторный компонент, вращающийся внутри статорного компонента, элементы, расположенные по периферии статорного компонента или роторного компонента, и подсистему обработки данных, предназначенную для определения величины и/или углового положения дисбаланса ротора, по меньшей мере, на основании изменения скорости перехода от элемента к элементу для указанных элементов.

Description

Предпосылки изобретения
Двигательная установка обычно содержит турбонагнетатель. Турбонагнетатель, как правило, содержит компрессор, который с возможностью вращения присоединен к турбине при помощи вала. Как правило, при использовании турбонагнетателя с двигателем сгорания турбина турбонагнетателя расположена на пути прохождения отработавшего газа, выходящего из указанного двигателя. Турбина содержит рабочее колесо (далее колесо турбины), которое приводится во вращение потоком отработавшего газа. В турбонагнетателе колесо турбины с возможностью вращения присоединено к рабочему колесу компрессора (далее колесо компрессора). Компрессор расположен на одной линии с воздухозаборным устройством двигателя сгорания. Вращение турбины потоком отработавшего газа вызывает аналогичное вращение колеса компрессора, что обеспечивает увеличение массового потока воздуха из окружающей среды, поступающего в воздухозаборное устройство, и нагнетание давления в указанном устройстве. Свежий воздух из воздухозаборного устройства и топливо из источника топлива поступают в один или более цилиндров горения в двигателе с образованием воздушно-топливной смеси. Цилиндры обеспечивают сжигание воздушно-топливной смеси с выделением энергии и отработавшего газа. В некоторых двигателях внутреннего сгорания часть созданного ими отработавшего газа подвергается рециркуляции внутри двигателей с обеспечением смешивания части отработавшего газа и воздушно-топливной смеси, что приводит к образованию смеси из воздуха, отработавшего газа и топлива. Цилиндры горения в двигателе внутреннего сгорания сжигают указанную смесь с выделением энергии и отработавшего газа.
Как правило, турбонагнетатели работают при высоких скоростях вращения, которые могут превышать 100000 об/мин. Кроме того, турбонагнетатели работают в неблагоприятных и критических условиях. Такие условия могут приводить к возникновению дисбаланса в роторах. Дисбаланс в роторах является одной из основных причин выхода из строя двигателей внутреннего сгорания.
Таким образом, существует необходимость в создании усовершенствованных систем и способов для определения наличия дисбаланса ротора и установления его величины и местоположения.
Сущность изобретения
Согласно одному варианту выполнения предложена система. Система содержит статорный компонент, роторный компонент, вращающийся внутри статорного компонента, элементы, расположенные по периферии статорного компонента или роторного компонента, и подсистему обработки данных для определения величины и/или углового положения дисбаланса ротора, по меньшей мере, на основании изменения скорости перехода от элемента к элементу для указанных элементов.
Согласно другому варианту выполнения предложен способ определения, по меньшей мере, величины и углового положения дисбаланса ротора. Способ включает определение величины и/или углового положения дисбаланса ротора, по меньшей мере, на основании изменения скорости перехода от элемента к элементу для элементов, расположенных по периферии статорного компонента или роторного компонента, вращающегося внутри статорного компонента.
Краткое описание чертежей
Эти и другие особенности и аспекты вариантов выполнения данного изобретения станут более понятны при прочтении нижеприведенного подробного описания, выполненного со ссылкой на прилагаемые чертежи, на всем протяжении которых одинаковые номера позиций обозначают одинаковые элементы и на которых:
фиг. 1 изображает схематический вид системы для определения дисбаланса в роторном компоненте согласно некоторым вариантам выполнения предложенных способов;
фиг. 2 изображает блок-схему определения дисбаланса в роторном компоненте согласно одному варианту выполнения предложенных способов;
фиг. 3 а изображает экспериментально полученный график сигналов, представляющих моменты прихода элементов;
фиг. 3b изображает экспериментально полученный график скорости перехода от элемента к элементу, определенной с использованием моментов прихода элементов;
фиг. 3 с изображает экспериментально полученный график составной скорости перехода от элемента к элементу;
фиг. 3d изображает графическое представление средней скорости перехода от элемента к элементу; фиг. 3е изображает график изменения скорости перехода от элемента к элементу.
- 1 031954
Подробное описание
В роторе ротационной установки может возникать дисбаланс массы или дисбаланс нагрузки. Ротор может иметь дисбаланс массы, например, если центр масс ротора находится не на одной линии с осью его вращения. Ротор может иметь дисбаланс нагрузки, например, вследствие пропуска зажигания в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания. Предложенные системы и способы, описанные ниже более подробно, обеспечивают обнаружение дисбаланса в роторах. Кроме того, предложенные системы и способы обеспечивают определение величины и углового положения дисбаланса в роторах. Данные системы и способы обеспечивают определение наличия, величины и углового положения дисбаланса на основании скорости ротора без необходимости, таким образом, установки дополнительных компонентов. Предложенные системы и способы, описанные в данном документе, могут применяться в различных установках, устройствах, двигателях, турбинах, турбонагнетателях и т.п., в которых используются роторы.
На фиг. 1 изображена схема системы 100 для определения дисбаланса в роторном компоненте 102 (далее ротор 102) согласно некоторым вариантам выполнения предложенных способов. Система 100 содержит ротор 102, статорный компонент 104 (далее статор 104) и подсистему 106 обработки данных. В рассматриваемой конфигурации ротор 102 характеризуется радиусом R. Для облегчения понимания статор 104 и ротор 102 не показаны в виде части устройства, такого как компрессор, турбина или турбонагнетатель и т.п. Тем не менее, следует отметить, что ротор 102 может быть компонентом устройства (не показано). Как показано на фиг. 1, ротор 102 расположен внутри статора 104 и, следовательно, окружен статором 104. По периферии ротора 102 и/или статора 104 установлены/расположены элементы 108. Например, элементы 108 установлены или расположены на наружной поверхности 110 ротора 102 или внутренней поверхности 112 статора 104. В рассматриваемой конфигурации элементы 108 расположены на наружной поверхности 110 ротора 102. Элементы 108 могут содержать, например, зубцы, углубления, метки или их комбинации. В рассматриваемой конфигурации элементы 108 представляют собой зубцы. В одном варианте выполнения элементы 108 равномерно распределены по поверхности 110. В рассматриваемой конфигурации элементы 108 содержат отсчетный элемент 108' и i-й элемент 108, отслеживаемый датчиком 122 в момент t времени для выдачи соответствующих данных. Выражение отсчетный элемент, используемое в данном документе, относится к элементу, позиция/местоположение которого прямо или косвенно используется для определения углового положения (φ) дисбаланса ротора.
При эксплуатации в роторе 102 может возникать дисбаланс, в том числе дисбаланс массы и дисбаланс нагрузки. Если бы ротор 102 не имел дисбаланса, то в рассматриваемой конфигурации центр 114 масс ротора 102 и его ось 107 вращения совпадали бы в соответствующем допустимом положении 116. Однако в рассматриваемой конфигурации ротор 102 имеет дисбаланс масс, поскольку центр 114 масс ротора 102 смещен от соответствующего допустимого положения 116 в недопустимое положение 118. Для облегчения понимания центр 114, смещенный в недопустимое положение 118, ниже обозначен номером 114' позиции. Дисбаланс ротора/массы приводит к радиальному отклонению (r) ротора 102, что вызывает перемещение оси 107 вращения из положения 116 в положение 120. Для облегчения понимания и упрощения ссылки на чертежи положение оси 107, смещенное в положение 120, обозначено номером 107' позиции. Выражение допустимое положение, используемое в данном документе, относится к положению центра 114 масс ротора 102, которое находится на одной линии с осью 107 вращения, или к другому положению центра 114 масс, которое не находится на одной линии с осью 107, но при этом расстояние между указанным другим положением и осью 107 находится в рамках допустимого диапазона, который не вызывает возникновения или развития дефектов. Выражение недопустимое положение, используемое в данном документе, относится к положению центра 114 масс ротора 102, которое находится не на одной линии с осью 107 и для которого расстояние между положением центра 114 масс и осью 107 находится в недопустимом диапазоне, вызывающем возникновение или развитие дефектов.
Система 100 дополнительно содержит указанный по меньшей мере один измерительный датчик 122, который генерирует сигнал, представляющий моменты прихода 124 элементов 108. Сигнал, представляющий моменты прихода 124 элементов 108, показан на фиг. 3(a). В рассматриваемой конфигурации в момент t времени датчик 122, как показано на чертеже, регистрирует i-й элемент 108 с обеспечением генерации сигналов, представляющих моменты прихода i-го элемента 108. Сигналы о моментах прихода 124 элементов 108 поступают от датчика 122 к подсистеме 106 обработки данных. Подсистема 106 определяет скорость перехода от элемента к элементу для элементов 108 на основании моментов 124 прихода, соответствующих элементам 108, и углового расстояния от элементов до смежного с ними элемента. Например, скорость перехода от элемента к элементу для элементов 108 может быть определена с использованием следующего уравнения (1):
Скорость перехода от элемента к элементу = tqa Jtoa (1) где TOAfl - время прихода i-го элемента;
TOAfl+1 - время прихода (i+1) элемента;
θ - угловое расстояние между элементом f и смежным элементом fi+1.
Например, в рассматриваемой конфигурации скорость перехода от элемента к элементу для i-го элемента 108 может быть определена на основании углового расстояния между i-м элементом 108 и
- 2 031954 смежным с ним элементом 108', момента прихода i-го элемента 108 и момента прихода смежного элемента 108'. Следует отметить, что, хотя в рассматриваемой конфигурации элемент 108' является смежным для i-го элемента 108 и одновременно отсчетным элементом, тем не менее, смежный элемент может не быть отсчетным элементом 108'.
После определения скорости перехода от элемента к элементу подсистема 106 определяет изменение этой скорости для элементов 108 на основании указанной определенной скорости для элементов 108. Определение изменения скорости перехода от элемента к элементу объяснено более подробно со ссылкой на фиг. 2 и 3а-3е. Подсистема 106 также определяет величину и/или угловое положение дисбаланса ротора на основании изменения скорости перехода от элемента к элементу. Определение величины и углового положения дисбаланса ротора объяснено более подробно со ссылкой на фиг. 2 и 3а-3е. В одном варианте выполнения подсистема 106 также определяет и регулирует грузы, которые необходимо прикрепить к ротору для уменьшения его дисбаланса. Значение веса грузов устанавливается на основании углового положения и величины дисбаланса ротора, определенных подсистемой 106. В другом варианте выполнения подсистема 106 может содержать программное обеспечение, аппаратное обеспечение или элементы программно-аппаратного обеспечения или любую их комбинацию.
На фиг. 2 изображена блок-схема способа 200 определения дисбаланса в роторе 102, показанном на фиг. 1, согласно некоторым вариантам выполнения предложенных способов. Этапы, проиллюстрированные на фиг. 2, могут быть осуществлены, например, с помощью подсистемы 106. На этапе 202 генерируют сигналы, представляющие моменты прихода 124 элементов 108. В процессе работы ротора 102 сигналы, представляющие моменты прихода 124, генерируют с помощью датчика 122 (см. фиг. 1). В одном варианте выполнения датчик 122 генерирует сигналы, представляющие моменты прихода 124, соответствующие каждому из элементов 108. График сигналов, соответствующих моментам прихода элементов, приведен на фиг. 3 a.
На этапе 204 может быть определена скорость перехода от элемента к элементу для элементов 108 на основании моментов прихода 124 элементов 108 и углового расстояния между элементами 108 и смежным с ними элементом. Например, скорость перехода от элемента к элементу может быть определена с использованием уравнения (1). Например, скорость перехода от элемента к элементу для первого из элементов 108 может быть определена с использованием следующего уравнения (2):
Скорость перехода от элемента к элементу^ элемента = —элементам элемента— (2)
TCMi элемента ТОА2 элемента где θ 1 элемента и 2 элемента представляет собой угловое расстояние между первым элементом и смежным с ним вторым элементом;
ТОА1 элемента представляет собой момент прихода первого элемента;
ТОА2 элемента представляет собой момент прихода второго элемента, смежного с первым элементом.
График скорости перехода от элемента к элементу приведен на фиг. 3b.
На этапе 206 скорость перехода от элемента к элементу для элементов 108 составляют в виде столбца так, что скорости перехода от элемента к элементу для каждого элемента за несколько оборотов составлены вместе. Например, скорость перехода для первого элемента составлена в виде столбца для n оборотов ротора 102. Аналогичным образом, скорость перехода для второго элемента может быть составлена в виде столбца за n оборотов ротора 102. Составная скорость перехода для элементов показана на фиг. 3с.
Далее, на этапе 208 определяют среднюю скорость перехода от элемента к элементу для элементов 108 путем определения среднего значения скорости перехода. Например, среднее значение может быть установлено путем определения срединного значения, усредненного значения или моды скорости перехода от элемента к элементу для каждого элемента 108. График средней скорости перехода от элемента к элементу приведен на фиг. 3d.
На этапе 210 определяют изменение скорости перехода от элемента к элементу для элементов 108 на основании средней скорости перехода от элемента к элементу и базовой средней скорости 212 перехода от элемента к элементу для элементов 108. Например, изменение скорости перехода для элементов 108 может быть определено путем вычитания соответствующей средней скорости перехода из соответствующей базовой средней скорости перехода для каждого элемента 108. Выражение базовая средняя скорость перехода от элемента к элементу, используемое в данном документе, относится к средней скорости перехода для элемента, когда ротор 102 либо не имеет дисбаланса, либо имеет допустимый дисбаланс, который не приводит к возникновению или развитию дефектов.
На этапе 214 изменение скорости перехода от элемента к элементу может быть аппроксимировано к одной или более формам заданной кривой (ниже называемых заданной кривой изменения скорости перехода от элемента к элементу) с помощью одного или более способов. Например, к указанным одному или более способам относятся способ регрессии, способы аппроксимации кривых, способы оптимизации, аппроксимация с помощью полинома высшего порядка, аппроксимация на основании импульса, эмпирическое разложение по модам и т.п. В одном варианте выполнения, когда ротор 102 имеет дисбаланс массы, заданная кривая изменения скорости перехода от элемента к элементу содержит одиночную сину- 3 031954 соидальную кривую. Пример синусоидальной кривой, которая отображает дисбаланс массы в роторе, показан на фиг. 3е. В другом варианте выполнения, когда ротор 102 имеет дисбаланс нагрузки (например, вследствие пропуска зажигания в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания), форма заданной кривой изменения скорости перехода от элемента к элементу может содержать одну или более синусоидальных кривых или пиков.
Кроме того, на этапе 216 могут быть определены величина и угловое положение дисбаланса в роторе 102. Например, величина дисбаланса ротора может быть определена на основании изменения скорости перехода для указанных элементов. Величина дисбаланса ротора может быть определена, например, на основании одной или более амплитуд форм заданной кривой изменения скорости перехода от элемента к элементу. Например, величина дисбаланса ротора может быть определена на основании собственной частоты ротора 102, массы ротора 102, соответствующей скорости ротора 102, одной или более амплитуд форм заданной кривой изменения скорости перехода от элемента к элементу либо на основании их комбинации. Например, величина дисбаланса ротора может быть определена на основании следующего уравнения (3):
Величина дисбаланса ротора = М * е (3) где е - эксцентриситет ротора 102;
М - масса ротора 102.
Например, эксцентриситет ротора 102 может быть определен с использованием следующего уравнения (4):
ω„-ω2 ζλχ е = <4>
где ωη - собственная частота ротора 102;
е - эксцентриситет или величина дисбаланса ротора;
ω - средняя скорость ротора за период Т времени, в течение которого получают данные для определения углового положения и дисбаланса в роторе 102;
r - радиальное отклонение центра масс.
Например, радиальное отклонение r центра масс может быть найдено из следующего уравнения (5):
= г cos(</> - θι) (5) ω
где i = 1, 2, 3, ..., N, δω! - изменение скорости перехода от элемента к элементу для i-го элемента;
i - идентификационный номер элемента;
θ! - угловое расстояние от i-го элемента до смежного с ним элемента;
ω - средняя скорость ротора за период Т времени, в течение которого получают данные для определения углового положения и дисбаланса в роторе 102;
R - радиус ротора 102;
φ - угловое положение дисбаланса ротора;
N - общее количество элементов.
В одном варианте выполнения угловое положение дисбаланса в роторе 102 определяют на основании фазового сдвига средней скорости перехода от элемента к элементу (определенной на этапе 208) относительно изменения базовой средней скорости перехода от элемента к элементу. В другом варианте выполнения угловое положение дисбаланса в роторе 102 может быть определено путем выполнения следующих действий:
а) установление максимального значения изменения скорости перехода от элемента к элементу и минимального значения изменения скорости перехода от элемента к элементу на заданной кривой изменения скорости перехода;
б) установление первого идентификационного номера элемента, соответствующего максимальному значению изменения скорости перехода от элемента к элементу, и второго идентификационного номера элемента, соответствующего минимальному значению изменения скорости перехода от элемента к элементу; и
с) определение углового положения дисбаланса в роторе 102 около элемента под первым идентификационным номером и элемента под вторым идентификационным номером. Например, определение дисбаланса ротора может быть выполнено путем решения приведенных уравнений.
На фиг. 3а показан экспериментально полученный график 302 сигналов 304, представляющих моменты прихода элементов, расположенных на роторе. Например, сигналы 304 могут представлять собой сигналы, соответствующие моментам прихода 124 элементов 108 и сгенерированные датчиком 122 на этапе 202, проиллюстрированном на фиг. 2. Сигналы 304 могут представлять собой, например, сигналы электрического напряжения. По оси 306 X на графике 302 отложены моменты прихода в секундах, а по оси 308 Y - амплитуда сигналов в виде напряжения. Например, генерируют сигналы, соответствующие каждому из элементов 108 (см. фиг. 1). В рассматриваемой конфигурации сигналы 304 соответствуют восьми элементам. Например, пик 301 отображает момент прихода первого элемента при первом обороте ротора, пик 303 отображает момент прихода второго элемента при первом обороте ротора, промежуточные пики 305 отображают моменты прихода с третьего по седьмой элементов при первом обороте рото- 4 031954 ра, а пик 307 отображает момент прихода восьмого элемента при первом обороте ротора. Пики, следующие после момента прихода восьмого элемента, представленного пиком 305, соответствуют моментам прихода элементов во время последующих оборотов. По причине масштабных ограничений в рассматриваемой конфигурации показана только часть сигналов 304.
На фиг. 3b изображен экспериментально полученный график 310 скорости перехода от элемента к элементу, определенной с использованием сигналов 304, представляющих моменты прихода элементов на графике 302, показанном на фиг. 3а. По оси 312 X на графике 310 отложены моменты прихода элементов, а по оси 314 Y - скорость перехода от элемента к элементу для указанных элементов. Например, пик 315 на графике 310 представляет скорость перехода от элемента к элементу для первого из восьми элементов. Скорость 315 может быть определена, например, на основании момента прихода первого элемента, представленного пиком 301 (см. фиг. 3а), момента прихода второго элемента, представленного пиком 303 (см. фиг. 3а), и угловым расстоянием между первым и вторым элементами. Например, скорость перехода от элемента к элементу может быть определена с использованием уравнения (1).
На фиг. 3 с изображен экспериментально полученный график 316 составной скорости перехода от элемента к элементу для восьми элементов, на которые сделана ссылка при рассмотрении фиг. 3 a. По оси 318 X указан идентификационный номер элемента, а по оси 320 Y - скорость перехода от элемента к элементу. На фиг. 3c скорости перехода, определенные на графике 310 на фиг. 3b, составлены вместе и отображены для соответствующего элемента. Например, номер 322 позиции обозначает различные скорости перехода для первого элемента, составленные вместе в виде столбца, отображенного для первого элемента. Аналогичным образом, номер 324 позиции обозначает различные скорости перехода для второго элемента, составленные вместе в виде столбца, отображенного для второго элемента.
На фиг. 3d изображен график 323 средней скорости перехода от элемента к элементу для восьми элементов, на которые сделана ссылка при рассмотрении фиг. 3 a. По оси 324 X указан идентификационный номер элемента, а по оси 326 Y - средняя скорость перехода от элемента к элементу. Например, среднюю скорость перехода от элемента к элементу устанавливают путем определения среднего значения скорости перехода для указанных элементов. Например, среднюю скорость 328 перехода от элемента к элементу для первого элемента устанавливают путем определения срединного значения скоростей 322 перехода, показанных на фиг. 3c. Аналогичным образом, средняя скорость 330 перехода от элемента к элементу для второго элемента может быть установлена путем определения срединного значения скоростей 324 перехода для второго элемента. В одном варианте выполнения угловое положение дисбаланса в роторе 102 может быть определено на основании фазового сдвига между средней скоростью перехода от элемента к элементу и базовой средней скоростью 212, на которую сделана ссылка при рассмотрении фиг. 2. Например, угловое положение дисбаланса ротора может быть определено с использованием уравнения (5).
На фиг. 3e изображен график изменения скорости перехода от элемента к элементу для восьми элементов, на которые сделана ссылка на фиг. 3a и фиг. 3d. Кроме того, на фиг. 3e изображена заданная кривая изменения скорости перехода от элемента к элементу, которая получена путем аппроксимации заданной кривой к изменению скорости перехода от элемента к элементу. По оси 330 X указан идентификационный номер элемента, а по оси 332 Y - изменение скорости перехода от элемента к элементу. Например, график 329 получают путем вычитания значений графика 323, представляющего среднюю скорость перехода от элемента к элементу, из базовой средней скорости 212, на которую сделана ссылка при рассмотрении фиг. 2. В одном варианте выполнения изменение скорости перехода от элемента к элементу, соответствующее каждому из восьми элементов, может быть определено путем вычитания соответствующей средней скорости перехода из соответствующей базовой средней скорости. Например, на данном графике 329 номер 334 позиции обозначает изменение скорости перехода для первого элемента, номер 336 позиции обозначает изменение скорости перехода для второго элемента, а номер 338 позиции обозначает изменение скорости перехода для шестого элемента. На данном графике 329 изменение 336 скорости перехода для второго элемента характеризуется максимальным амплитудным значением (далее максимальное значение изменения скорости перехода от элемента к элементу), а изменение 338 скорости перехода для шестого элемента характеризуется минимальным амплитудным значением (далее минимальное значение изменения скорости перехода от элемента к элементу). Величина дисбаланса ротора может быть определена, например, на основании максимального значения изменения скорости перехода от элемента к элементу и минимального значения изменения скорости перехода от элемента к элементу с использованием уравнений (3)-(5).
Кроме того, поскольку максимальное значение изменения скорости перехода от элемента к элементу соответствует второму элементу, а минимальное значение изменения скорости перехода от элемента к элементу соответствует шестому элементу, в рассматриваемой конфигурации угловое положение дисбаланса ротора может быть определено около второго и шестого элемента.
Несмотря на то что в данном документе изображены и описаны лишь некоторые признаки изобретения, специалистам в данной области техники будут очевидны различные модификации и изменения. Таким образом, следует понимать, что прилагаемая формула изобретения охватывает все такие модификации и изменения, как находящиеся в рамках сущности изобретения.

Claims (15)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Система для определения дисбаланса ротора, содержащая статорный компонент;
    роторный компонент, вращающийся внутри статорного компонента;
    элементы, расположенные по периферии статорного компонента или роторного компонента;
    подсистему обработки данных, предназначенную для определения дисбаланса ротора, по меньшей мере, на основании изменения скорости перехода от элемента к элементу для указанных элементов, при этом изменение скорости перехода от элемента к элементу является функцией от средней скорости перехода от элемента к элементу и базовых средних скоростей перехода от элемента к элементу для указанных элементов, и определения углового положения дисбаланса ротора путем установления максимального значения изменения скорости перехода от элемента к элементу и минимального значения изменения скорости перехода от элемента к элементу на одной или более заданных кривых изменения скорости перехода от элемента к элементу;
    установления первого идентификационного номера элемента, соответствующего максимальному значению изменения скорости перехода от элемента к элементу, и второго идентификационного номера элемента, соответствующего минимальному значению изменения скорости перехода от элемента к элементу; и определения углового положения дисбаланса ротора около элемента под первым идентификационным номером и элемента под вторым идентификационным номером.
  2. 2. Система по п.1, в которой дисбаланс ротора представляет собой дисбаланс нагрузки, дисбаланс массы или их комбинацию.
  3. 3. Система по п.1, в которой указанные элементы включают зубцы, углубления, метки или их комбинацию.
  4. 4. Система по п.2, содержащая по меньшей мере один датчик, который генерирует сигналы, представляющие моменты прихода указанных элементов.
  5. 5. Система по п.4, в которой подсистема обработки данных выполнена с обеспечением определения скоростей перехода от элемента к элементу для указанных элементов на основании моментов прихода, соответствующих элементам, и углового расстояния от элементов до смежного с ними элемента.
  6. 6. Система по п.5, в которой подсистема обработки данных выполнена с обеспечением определения величины дисбаланса ротора на основании изменения скорости перехода от элемента к элементу путем определения средней скорости перехода от элемента к элементу для указанных элементов путем определения среднего значения для скоростей перехода от элемента к элементу;
    определения изменения скорости перехода от элемента к элементу на основании средней скорости перехода от элемента к элементу и базовых средних скоростей перехода от элемента к элементу для указанных элементов;
    создания одной или более заданных кривых изменения скорости перехода от элемента к элементу путем аппроксимации одной или более форм заданной кривой к изменению скорости перехода от элемента к элементу с помощью одного или более способов;
    определения величины дисбаланса ротора на основании одной или более амплитуд указанных одной или более заданных кривых изменения скорости перехода от элемента к элементу.
  7. 7. Система по п.6, в которой подсистема обработки данных обеспечивает аппроксимацию указанных одной или более форм заданной кривой к изменению скорости перехода от элемента к элементу с помощью по меньшей мере одного из следующих способов: способа регрессии, способов аппроксимации кривых, способов оптимизации, аппроксимации с помощью полинома высшего порядка, аппроксимации на основании импульса и эмпирического разложения по модам.
  8. 8. Система по п.7, в которой указанные одна или более заданных кривых содержат одиночную синусоидальную кривую, когда дисбаланс ротора представляет собой дисбаланс массы, и содержат одну или более синусоидальных кривых или пиков, когда дисбаланс ротора представляет собой дисбаланс нагрузки в двигателе внутреннего сгорания.
  9. 9. Система по п.8, в которой количество указанных одной или более синусоидальных кривых или пиков зависит от количества цилиндров в двигателе внутреннего сгорания, имеющих дефекты.
  10. 10. Система по п.6, в которой подсистема обработки данных выполнена с обеспечением определения величины дисбаланса ротора на основании указанных одной или более амплитуд указанных одной или более заданных кривых изменения скорости перехода от элемента к элементу на основании собственной частоты роторного компонента, на основании соответствующей скорости роторного компонента или на основании их комбинации.
  11. 11. Система по п.6, в которой подсистема обработки данных выполнена с обеспечением определения углового положения дисбаланса ротора на основании фазового сдвига средней скорости перехода от элемента к элементу относительно базовых средних скоростей перехода от элемента к элементу для указанных элементов.
  12. 12. Способ определения дисбаланса ротора, включающий
    - 6 031954 определение дисбаланса ротора, по меньшей мере, на основании изменения скорости перехода от элемента к элементу для элементов, расположенных по периферии статорного компонента или роторного компонента, вращающегося внутри статорного компонента, при этом изменение скорости перехода от элемента к элементу является функцией от средней скорости перехода от элемента к элементу и базовых средних скоростей перехода от элемента к элементу для указанных элементов; и определение углового положения дисбаланса ротора путем установления максимального значения изменения скорости перехода от элемента к элементу и минимального значения изменения скорости перехода от элемента к элементу на одной или более заданных кривых изменения скорости перехода от элемента к элементу;
    установления первого идентификационного номера элемента, соответствующего максимальному значению изменения скорости перехода от элемента к элементу, и второго идентификационного номера элемента, соответствующего минимальному значению изменения скорости перехода от элемента к элементу; и определения углового положения дисбаланса ротора около элемента под первым идентификационным номером и элемента под вторым идентификационным номером.
  13. 13. Способ по п.12, в котором дополнительно генерируют сигналы, представляющие моменты прихода указанных элементов; и определяют скорости перехода от элемента к элементу для указанных элементов на основании моментов прихода, соответствующих элементам, и углового расстояния от элементов до смежного с ними элемента.
  14. 14. Способ по п.13, в котором при определении величины дисбаланса ротора на основании изменения скорости перехода от элемента к элементу для указанных элементов выполняют определение средней скорости перехода от элемента к элементу для указанных элементов путем определения среднего значения для скоростей перехода от элемента к элементу;
    определение изменения скорости перехода от элемента к элементу на основании средней скорости перехода от элемента к элементу и базовых средних скоростей перехода от элемента к элементу для указанных элементов;
    аппроксимацию одной или более форм заданной кривой к изменению скорости перехода от элемента к элементу с использованием одного или более способов;
    определение величины дисбаланса ротора на основании одной или более амплитуд указанных одной или более заданных кривых.
  15. 15. Способ по п.13, в котором при определении углового положения дисбаланса ротора определяют угловое положение дисбаланса ротора на основании фазового сдвига скорости перехода от элемента к элементу относительно базовых средних скоростей перехода от элемента к элементу для указанных элементов.
EA201592117A 2014-12-10 2015-12-02 Способы и системы для определения дисбаланса ротора EA031954B1 (ru)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/565,981 US9983087B2 (en) 2014-12-10 2014-12-10 Methods and systems to determine rotor imbalance

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201592117A1 EA201592117A1 (ru) 2016-10-31
EA031954B1 true EA031954B1 (ru) 2019-03-29

Family

ID=56081800

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201592117A EA031954B1 (ru) 2014-12-10 2015-12-02 Способы и системы для определения дисбаланса ротора

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9983087B2 (ru)
CN (1) CN105823599B (ru)
DE (1) DE102015121536A1 (ru)
EA (1) EA031954B1 (ru)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105738033B (zh) * 2016-03-22 2019-02-01 郭卫建 转子的不平衡量的获取方法
EP3567216A1 (en) 2018-05-09 2019-11-13 Siemens Aktiengesellschaft Rotor balancing method and apparatus
CN110926699A (zh) * 2019-11-08 2020-03-27 深圳精匠云创科技有限公司 转子动平衡校正方法及使用该方法的自动化设备
CN110926698B (zh) * 2019-11-08 2021-12-14 深圳智源工业互联网创新中心有限公司 动平衡校正方法及使用该方法的自动化设备
CN110926700A (zh) * 2019-11-08 2020-03-27 深圳精匠云创科技有限公司 动平衡校正方法及使用该方法的自动化设备

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3554061A (en) * 1968-03-16 1971-01-12 Schenck Gmbh Carl Apparatus and method for indicating unbalance and controlling balancing of a body
US6305211B1 (en) * 1998-11-25 2001-10-23 Schenck Rotec Gmbh Test rotor for balancing machine
US6341419B1 (en) * 2000-02-29 2002-01-29 General Electric Company Loop stacked rotor assembly
WO2009129617A1 (en) * 2008-04-24 2009-10-29 Mike Jeffrey A method and system for determining an imbalance of a wind turbine rotor

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2538903B1 (fr) 1983-01-03 1985-08-02 Snecma Appareil de mesure de l'amplitude et de la position angulaire d'un balourd d'un systeme tournant
US4700117A (en) 1985-05-31 1987-10-13 Beckman Instruments, Inc. Centrifuge overspeed protection and imbalance detection system
US4790189A (en) * 1987-03-02 1988-12-13 Westinghouse Electric Corp. Method for eliminating sensor drift in a vibration monitoring system
US4887468A (en) * 1988-06-03 1989-12-19 Westinghouse Electic Corp. Nonsynchronous turbine blade vibration monitoring system
DE3935670A1 (de) 1989-10-26 1991-05-02 Hofmann Gmbh & Co Kg Maschinen Verfahren und vorrichtung zum auswuchten aufeinanderfolgender rotore
EP0590169B1 (de) 1992-09-24 1996-11-27 SCHENCK RoTec GmbH Verfahren zur Bestimmung der einem angetriebenen rotierenden starren Rotor anhaftenden Unwucht
ES2142955T3 (es) * 1993-09-07 2000-05-01 Motorola Inc Sistema para determinar el fallo de encendido de un motor.
US5841025A (en) * 1995-03-31 1998-11-24 Motorola Inc. Misfire detection method and apparatus
DE19539633C2 (de) 1995-10-25 1998-06-04 Heraeus Instr Gmbh & Co Kg Verfahren zur Ermittlung einer Unwucht eines mittels einer Antriebseinrichtung in Drehung versetzten Rotors einer Zentrifuge und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
GB2344177A (en) * 1998-10-19 2000-05-31 Rotadata Ltd Detecting vibration of turbine blades
US6112149A (en) * 1999-06-28 2000-08-29 Ford Global Technologies, Inc. Misfire detection system and method using recursive median filtering for high data rate engine control system
US6885932B2 (en) * 2003-08-08 2005-04-26 Motorola, Inc. Misfire detection in an internal combustion engine
JP4407288B2 (ja) 2004-01-15 2010-02-03 株式会社デンソー 過給装置のポジション検出装置
GB0404380D0 (en) 2004-02-27 2004-03-31 Rolls Royce Plc A method and machine for rotor imbalance determination
US20070283695A1 (en) 2006-06-13 2007-12-13 Honeywell International, Inc. System and method for turbocharger early failure detection and avoidance
GB0617900D0 (en) 2006-09-12 2006-10-18 Turbo Technics Ltd Apparatus for measuring rotational imbalance of a turbocharger core assembly
US7756649B2 (en) 2007-09-06 2010-07-13 Schenck Rotec Gmbh Method for fault detection and diagnosis of a rotary machine
DE102009009039A1 (de) 2009-02-16 2010-08-19 Prüftechnik Dieter Busch AG Windenergieanlage mit Überwachungssensoren
US9046050B2 (en) * 2011-09-15 2015-06-02 General Electric Company Shaft imbalance detection system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3554061A (en) * 1968-03-16 1971-01-12 Schenck Gmbh Carl Apparatus and method for indicating unbalance and controlling balancing of a body
US6305211B1 (en) * 1998-11-25 2001-10-23 Schenck Rotec Gmbh Test rotor for balancing machine
US6341419B1 (en) * 2000-02-29 2002-01-29 General Electric Company Loop stacked rotor assembly
WO2009129617A1 (en) * 2008-04-24 2009-10-29 Mike Jeffrey A method and system for determining an imbalance of a wind turbine rotor

Also Published As

Publication number Publication date
CN105823599A (zh) 2016-08-03
DE102015121536A1 (de) 2016-06-16
US9983087B2 (en) 2018-05-29
CN105823599B (zh) 2021-02-23
EA201592117A1 (ru) 2016-10-31
US20160169765A1 (en) 2016-06-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA031954B1 (ru) Способы и системы для определения дисбаланса ротора
JP5073533B2 (ja) エンジン軸受への損傷を検出する方法
JP5451164B2 (ja) デュアルロータ振動監視
US6584849B2 (en) Analyzing vibration of rotating blades
RU2013101569A (ru) Обнаружение заброса оборотов свободной турбины посредством измерения на моментомере
US20060122798A1 (en) Method of determining the operating status of a turbine engine utilizing an analytic representation of sensor data
RU2496018C2 (ru) Способ и система для определения углового положения ротора турбореактивного двигателя
US20180371915A1 (en) Devices and methods for balancing a high-pressure spool of a gas turbine engine
KR101934223B1 (ko) 하이브리드 차량의 내연 기관의 연소 과정을 인식하기 위한 방법 및 제어 장치
JP2007002711A (ja) 内燃機関の失火検出装置
RU2562928C2 (ru) Способ определения диаметра оснащенного рабочими лопатками ротора лопаточной машины
CN105092255A (zh) 涡扇发动机风扇整机配平方法及系统
CN110344957A (zh) 发动机喷油时间的确定方法及装置
EP3524805A1 (en) Engine anomaly detection device
JP2009150295A (ja) ４サイクルエンジンの行程判別装置
RU2756710C1 (ru) Способ и устройство для балансировки ротора
JPH0874652A (ja) 内燃エンジンの燃焼状態検出装置
RU2451279C1 (ru) Способ диагностики резонансных колебаний лопаток рабочего колеса в составе осевой турбомашины
RU2016114133A (ru) Способ контроля степени коксования на уровне прокладок при помощи вала газогенератора
CN108225783A (zh) 航空涡轮风扇发动机风扇转子配平方法和装置
WO2017096613A1 (en) Gas turbine blade flutter monitoring and control system
RU2411466C1 (ru) Способ обнаружения резонансных колебаний лопаток ротора турбомашины
KR20150119873A (ko) 출력 결정 방법 및 터보 기계
JPH10231750A (ja) 内燃機関の燃焼状態検出装置
RU2701418C1 (ru) Метод динамического контроля эффективности прямого использования механической энергии в системе &#34;приводной двигатель внутреннего сгорания - поршневой компрессор&#34;