一种通过电磁执行器延缓转子裂纹扩展方法技术

一种通过电磁执行器延缓转子裂纹扩展方法，在非线性裂纹转子运行过程中，控制系统的位置检测装置实时采集所述非线性裂纹转子的振动位置信号，并将所述振动位置信号传输给信号放大器进行放大处理，将所述放大处理后的模拟信号转换成数字信号传输给控制系统中的计算机；计算机利用所述转子振动位置信号实时计算电磁执行器控制参数；控制系统将所述控制参数的数字信号转换成模拟信号传输给电流源控制放大器，产生电流控制信号传输给电磁执行器产生相应的电磁力，控制裂纹转子系统的振动不超过预设稳定工作阈值，保持非线性转子裂纹时刻处于闭合状态。本发明专利技术通过电磁执行器可以控制非线性裂纹转子振动的同时，有效地延缓非线性转子裂纹的扩展。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】，在非线性裂纹转子运行过程中，控制系统的位置检测装置实时采集所述非线性裂纹转子的振动位置信号，并将所述振动位置信号传输给信号放大器进行放大处理，将所述放大处理后的模拟信号转换成数字信号传输给控制系统中的计算机；计算机利用所述转子振动位置信号实时计算电磁执行器控制参数；控制系统将所述控制参数的数字信号转换成模拟信号传输给电流源控制放大器，产生电流控制信号传输给电磁执行器产生相应的电磁力，控制裂纹转子系统的振动不超过预设稳定工作阈值，保持非线性转子裂纹时刻处于闭合状态。本专利技术通过电磁执行器可以控制非线性裂纹转子振动的同时，有效地延缓非线性转子裂纹的扩展。【专利说明】
本专利技术涉及延缓旋转机械转子裂纹扩展的方法，特别是。
技术介绍
在旋转机械运转中，由于转子材料的缺陷或微裂纹的存在，以及转子通常工作在多耦合场(高温、高压、高负荷)和周期性交变载荷共同作用的恶劣环境下，并伴随着高速旋转，因此非线性转子系统易诱发裂纹萌生与扩展，该问题所引起的故障对整个机械系统来说是极其危险的。国内外许多学者研究了裂纹转子的振动特性，寻找转子裂纹的在线诊断方法。通过监测旋转机械的运转状况，在转子发生灾难性事故之前及早发现裂纹，监测裂纹的扩展，实现合理维修，防患于未然。在过去的三十年中，对转子裂纹的在线诊断研究已经取得了 一些成果。这些研究主要围绕着裂纹模型，裂纹转子动力学模型，裂纹转子的动力学特性分析和裂纹诊断方法等进行了理论和实验研究，针对裂纹诊断主要采用了傅立叶频谱分析、连续小波变换、希尔伯特理论和声发射等方法。在机械结构的监测和系统维护的前提下，期望转子裂纹能够早期发现、排除隐患和安全运行。现有的监测和检测方法只能够发现转子裂纹的存在，防止灾难性事故的发生，但是无法对转子裂纹的扩展进行控制。尽管轴承-转子动力学模型以及电磁轴承对转子系统的主动振动控制得到了广泛研究，但该类型研究中并没有考虑转子系统的非线性因素以及转子裂纹的存在。现有的延缓裂纹扩展方法仅仅是通过改变材料的组成成分，如添加特殊元素，改变材料的组成比例等，或者是改变系统的机械结构等被动延缓方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述存在问题，提供，该方法不仅能够对非线性裂纹转子进行振动控制，而且能够在整个转子工作转速范围内对转子裂纹开闭实现良好的控制，保证裂纹转子安全稳定运行。本专利技术的技术方案: ，步骤如下: 1)在非线性裂纹转子运行过程中，控制系统的位置检测装置实时采集所述非线性裂纹转子在x-y方向的振动位置信号并传输给信号放大器进行放大处理，同时实时采集编码器指示的转子旋转速度和旋转脉冲传感器指示的旋转基准信号，将所述放大处理后的振动位置信号、旋转速度信号和旋转基准信号传输给A/D转换装置并将其转换成对应的数字信号传输给控制系统中的计算机； 2)所述计算机中的C语言编写的计算控制软件将实时存储振动位置信号，并将所述振动位置信号进行快速傅立叶变换得到转子系统的振动频谱，根据窗口选择技术实时显示选择区域中的转子幅频特性曲线，根据振动位置信号实时显示转子的振动轨迹； 3)所述计算机中的计算控制软件将所述转子振动位置信号变换为对应地速度和加速度信号，根据外乱观测器原理实时计算电磁执行器控制参数； 4)控制系统将所述电磁执行器控制参数传输给D/A转换装置，D/A转换装置将所述数字信号转换成模拟信号传输给电流源控制放大器，电流源控制放大器根据所述模拟信号产生对应的电流控制信号传输给电磁执行器，电磁执行器产生相应的电磁力，控制裂纹转子系统的振动不超过预设稳定工作阈值，保持非线性转子裂纹时刻处于闭合状态。本专利技术的有益效果是:该方法不仅能够对非线性裂纹转子进行振动控制，而且能够在整个转子工作转速范围内对转子裂纹开闭实现良好的控制，保证裂纹转子安全稳定运行。【专利附图】【附图说明】图1是非线性裂纹转子系统实验装置示意图。图中:1.编码器 2.柔性联轴器 3.单列深沟球轴承 4.弹性转轴5.裂纹，6.电磁执行器7.圆盘8.测试圆盘9.测试磁膜10.双列自动调心球轴承11.旋转脉冲传感器12.激光位置传感器13.信号放大器14.电流源控制放大器15.A/D转换装置16.D/A转换 装置17.PC机18.电机传动装置 图2是电磁执行器局部放大结构示意图。图3是电磁执行器作用前后对应转子振动幅频特性曲线。图4是电磁执行器作用前转子裂纹开闭状态图。图5是电磁执行器作用后转子裂纹开闭状态图。【具体实施方式】为了使本专利技术的内容更容易被清楚地理解，下面根据本专利技术的具体实施例并结合附图，对本专利技术作进一步详细的说明。实施例: 本专利技术通过电磁执行器延缓转子裂纹扩展方法的实验装置如图1、2所示。该非线性裂纹转子系统实验装置，由实验台、信号采集装置、信号处理装置、信号执行装置组成，实验台包括皮带式电机传动装置18、柔性联轴器2、单列深沟球轴承3、固定圆盘7、测试圆盘8、测试磁膜9和双列自动调心球轴承10并水平直线排列，带有裂纹5的测试件弹性转轴4利用固定圆盘7固定并通过单列深沟球轴3和双列自动调心球轴承10支撑，固定圆盘?的直径为150_、厚度为12_，皮带式电机传动装置18通过柔性联轴器2带动弹性转轴4旋转并周期性呈现裂纹5开闭状态，测试圆盘8和测试磁膜9分别固定于弹性转轴4上，弹性转轴4的材料为不锈钢(SUS304)，长度为700mm、直径为12mm ;信号采集装置包括编码器1、旋转脉冲传感器11和激光位置传感器12，旋转脉冲传感器11设有测试磁膜的外侧，激光位置传感器12设有测试圆盘8外侧圆周的x-y方向，编码器I固定于皮带式电机传动装置外侧的短轴上并通过导线与A/D转换装置15连接；信号处理装置包括信号放大器13、A/D转换装置16、PC机17、D/A转换装置15和电流源控制放大器14，信号放大器13通过导线与激光位置传感器12连接并接受信号进行放大，信号放大器13通过导线依次与A/D转换装置16、PC机17和电流源控制放大器14串联连接，A/D转换装置16将模拟信号转换成数字信号，D/A转换装置15将数字信号转换成模拟信号，电流源控制放大器14将模拟信号转换成电流控制信号；信号执行装置为电磁执行器6，圆盘形电磁执行器6位于固定圆盘7外侧并有1.0mm的间隙，电磁执行器6通过导线与电流源控制放大器14连接；电磁执行器6，如图2所示，为C型4磁极电磁执行器，包括8个定子极，将所述电磁线圈通电时，每个磁极的2个定子极的极性相反，可形成一个环形磁通回路；电磁执行器同属一个坐标轴方向的定子磁极绕组相互串联连接，共同形成4组串联绕组，可对转子分别产生2个坐标轴方向(x-y方向)的电磁吸引力；根据转子振动大小所对应的电磁力作用在非线性裂纹转子上，控制裂纹转子的振动，延缓弹性转轴4中裂纹5的扩展。通过电磁执行器延缓转子裂纹扩展方法，步骤如下: I)在弹性转轴4运行过程中，控制系统的激光位置传感器12通过测试安全性高的测试圆盘8实时采集所述非线性裂纹转子的振动位置信号(x-y方向)，同时实时采集编码器I指示的转子旋转速度和旋转脉冲传感器11指示的旋转基准信号，并将所述振动位移信号传输给信号放大器13进行放大处理，将所述放大处理后的模拟信号、旋转速度信号和旋转基准信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过电磁执行器延缓转子裂纹扩展方法，其特征在于步骤如下：1）在非线性裂纹转子运行过程中，控制系统的位置检测装置实时采集所述非线性裂纹转子在x‑y方向的振动位置信号并传输给信号放大器进行放大处理，同时实时采集编码器指示的转子旋转速度和旋转脉冲传感器指示的旋转基准信号，将所述放大处理后的振动位置信号、旋转速度信号和旋转基准信号传输给A/D转换装置并将其转换成对应的数字信号传输给控制系统中的计算机；2）所述计算机中的C语言编写的计算控制软件将实时存储振动位置信号，并将所述振动位置信号进行快速傅立叶变换得到转子系统的振动频谱，根据窗口选择技术实时显示选择区域中的转子幅频特性曲线，根据振动位置信号实时显示转子的振动轨迹；3）所述计算机中的计算控制软件将所述转子振动位置信号变换为对应地速度和加速度信号，根据外乱观测器原理实时计算电磁执行器控制参数；4）控制系统将所述电磁执行器控制参数传输给D/A转换装置，D/A转换装置将所述数字信号转换成模拟信号传输给电流源控制放大器，电流源控制放大器根据所述模拟信号产生对应的电流控制信号传输给电磁执行器，电磁执行器产生相应的电磁力，控制裂纹转子系统的振动不超过预设稳定工作阈值，保持非线性转子裂纹时刻处于闭合状态。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘军，王亮富，
申请(专利权)人：天津理工大学，
类型：发明
国别省市：天津;12