减小旋转机械扭振信号脉冲测量法中周期性误差的方法技术

本发明专利技术公开了一种减小旋转机械扭振信号脉冲法测量时周期性误差的方法，包括以下步骤：A：在转轴测量截面处安装标示装置并安装检测设备，使检测设备能够稳定的输出正确的波形；B:利用高频计数器进行信号采样，记录由检测设备输出的任意两个连续脉冲信号之间的时间间隔；C:根据瞬时扭振角速度计算公式计算任意点处的瞬时扭振角速度；D:根据脉冲信号计算标示装置转动一周过程中的周期时延平均函数；E：通过周期时延平均函数拓展出任意点处的周期时延平均函数；F：从检测设备输出的实测扭转振动信号中扣除周期时延平均函数，即可得到误差补偿后的扭振信号。本发明专利技术能够避免现有旋转机械扭振信号脉冲测量法中的缺陷，有效降低分度误差和弯曲振动对扭振测量结果的影响，提高扭振测量结果的准确度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种旋转机械转轴扭转振动信号分析方法，尤其涉及一种能够。
技术介绍
扭转振动是汽轮机、发电机、风机等旋转机械经常发生的一类振动故障。在大幅扭转振动冲击或长期扭转振动作用下，转轴表面会出现与截面成45°夹角的“麻花式”裂纹，容易造成转轴疲劳损坏。与转轴弯曲振动测试不同的是，扭转振动的测试要更为复杂，测试结果所受到的影响因素也比较多，测试技术远没有弯曲振动测试技术那么成熟。开展扭转振动测试技术研究，对提高扭振测试信号准确度和可靠性具有重要意义。扭转振动测试分为接触式和非接触式两大类。接触式测量方法包括:盖格尔法、动态应变法和加速度传感器法等。非接触式测量方法包括:激光法和脉冲法等。相对于接触式测量方法而言，非接触测量方法中的脉冲法原理简单，在现场容易实现，是目前比较通用的一种测量方法。本专利技术主要针对脉冲法进行研究，以达到降低测量误差、提高测量结果准确度的效果。在使用脉冲法进行测量时，需要在转轴测量部位安装设置有采样点的标示装置，如齿轮盘或黑、白反光条，并配套安装对应的检测设备，如各类检测传感器。例如，在转轴测量部位安装齿轮盘时，需要配套安装涡流传感器或磁阻传感器。当齿轮盘上的齿顶或齿隙转过传感器时，传感器感受到其前端与齿轮盘之间的间隙变化，进而输出系列脉冲信号。在转轴测量部位安装黑、白反光条时，需要配套激光、红外等形式的光电传感器。当黑条和白条分别转过光电传感器时，光电传感器感受到的反光信号强弱不同，进而输出系列脉冲信号。转轴没有转速波动和扭转振动时，输出脉冲波形间隔均匀；转轴发生扭振时，输出脉冲波形间隔不均匀。根据脉冲之间间隔非均匀程度，可以从输出波形中提取出扭振信号。脉冲法测量扭振时，对齿轮盘或黑白反光条分度是否均匀有严格要求。在没有扭振的情况下，分度误差也会造成传感器输出一个非均匀间隔的系列脉冲波形，导致将分度误差错误识别为扭振信号，致使扭振测量结果不够准确。旋转机械转轴扭振角位移幅度很小，通常在0.1°以内，而分度误差往往大于0.1°。受打印机走纸速度不均匀、打印机分辨率、转轴周长测量误差、周长与反光条之间无法整数倍划分等因素的影响，采用黑、白反光条获取脉冲信号中产生的分度误差比采用齿轮盘获取脉冲信号中产生的分度误差更大；并且在反光条对接部位，由于无法准确度对接，将会导致分度误差加大，远大于扭振幅值。因此，如何减小脉冲法测量扭转振动时分度误差的影响，一直是人们所关心的内容。目前的做法是:(I)在没有扭转振动的状态下测量和记录传感器输出信号，以此作为基准信号；(2)测量运行状态下的扭振信号；(3)从实际测量扭振信号中扣除基准信号，获得真实信号。虽然这种误差补偿方法最容易被想到，但实际应用中存在以下缺陷:(I)受工作条件限制，很难获得没有扭转振动时的基准脉冲信号；(2)受热膨胀等因素的影响，不同工作状态下的基准脉冲信号可能不完全相同；(3)分度误差补偿时，基准脉冲信号和实测脉冲信号之间必须一一对应，即:两个信号必须是同一个起点。否则无法补偿。这就要求配备额外的传感器，如:键相传感器等，来帮助确定脉冲起点；或者改变某一个齿或反光条的宽度，以此作为误差补偿时的基准标记，但这种做法在实际操作中非常不便。由振动理论可知，弯曲振动和扭转振动是两种不同形式的振动，两者之间并不关联。但是在采用脉冲法测量扭振时，转轴弯曲振动对扭转振动测量结果也会带来影响。以扭振传感器安装在水平位置为例进行分析，在没有扭振的情况下，垂直方向上转轴弯曲振动会导致转轴上下移动，从而导致水平方向上扭振传感器输出扭振信号，造成测量误差。旋转机械工作状态下转轴弯曲振动无处不在，弯曲振动对扭转振动测量结果的影响必须要考虑。目前所采取的消除弯曲振动影响的误差补偿方法是:首先在转轴相对180°的方向各布置一组传感器；由于弯曲振动对这两组传感器输出扭振信号的影响是幅值相等，角度相反；因此将两组传感器输出信号相加，抵消弯曲振动的影响。这种补偿方法需要配置两组传感器，不仅增加了传感器费用和检测仪器测量通道，而且还会受到结构条件限制，导致传感器安装不便。综上所述，分度误差和弯曲振动对扭振信号测量结果准确性产生了很大影响。虽然人们已经意识到这两类误差对测试结果的影响，也有种种方法可以补偿这两类误差，但现有的补偿方法使用不便、测量误差大，无法满足提高扭振测量结果准确度的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种减小旋转机械扭振信号脉冲法测量时周期性误差的方法，能够避免现有旋转机械扭振信号脉冲测量法中的缺陷，有效降低分度误差和弯曲振动对扭振测量结果的影响，提高扭振测量结果的准确度。本专利技术采用下述技术方案:一种减小旋转机械扭振信号脉冲法测量时周期性误差的方法，包括以下步骤:A:在转轴测量截面处安装设置有采样点的标示装置，并安装配套的检测设备，调整检测设备与转轴之间的距离和角度，使检测设备能够稳定的输出正确的波形；B:利用高频计数器进行信号采样，并记录由检测设备输出的任意两个连续脉冲信号之间的时间间隔Ati, i = 1，2，...，N，其中N为总采样点数；C:设标示装置上设置的采样点个数为n，标示装置每转动一周，检测设备将输出η个脉冲，根据瞬时扭振角速度计算公式计算任意点处的瞬时扭振角速度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种减小旋转机械扭振信号脉冲法测量时周期性误差的方法，其特征在于，包括以下步骤：A：在转轴测量截面处安装设置有采样点的标示装置，并安装配套的检测设备，调整检测设备与转轴之间的距离和角度，使检测设备能够稳定的输出正确的波形；B:利用高频计数器进行信号采样，并记录由检测设备输出的任意两个连续脉冲信号之间的时间间隔△ti,i＝1,2,...,N，其中N为总采样点数；C:设标示装置上设置的采样点个数为n，标示装置每转动一周，检测设备将输出n个脉冲，根据瞬时扭振角速度计算公式计算任意点处的瞬时扭振角速度x(i),总采样点数N与采样点个数n、测量总周期数ns之间的关系为N＝n×ns；D:根据所采集到的检测设备输出的脉冲信号，计算标示装置转动一周过程中的周期时延平均函数Rxx(i)，周期时延平均函数Rxx(i)为：Rxx(i)=1nsΣj=1nsx[i+(j-1)n],i=1,2,···,n]]>，其中，ns为测量总周期数，j代表第j个周期，n代表一个周期内采样点的个数；E：由于分度和弯曲振动所带来的误差具有等同于转动周期的周期性特点，通过周期时延平均函数Rxx(i)拓展出任意点处的周期时延平均函数τxx，τxx[i+(j‑1)n]＝Rxx(i),i＝1,2,...,n,j＝1,2,...,ns；F：求出任意点处的周期时延平均函数τxx后，从检测设备输出的实测扭转振动信号中扣除周期时延平均函数τxx，即可得到误差补偿后的扭振信号y(i)，y(i)＝x(i)‑τxx(i),i＝1,2...,N。...

【技术特征摘要】
1.一种减小旋转机械扭振信号脉冲法测量时周期性误差的方法，其特征在于，包括以下步骤: A:在转轴测量截面处安装设置有采样点的标示装置，并安装配套的检测设备，调整检测设备与转轴之间的距离和角度，使检测设备能够稳定的输出正确的波形； B:利用高频计数器进行信号采样，并记录由检测设备输出的任意两个连续脉冲信号之间的时间间隔Λ i = 1，2，...，N，其中N为总采样点数； C:设标示装置上设置的采样点个数为n，标示装置每转动一周，检测设备将输出η个脉冲，根据瞬时扭振角速度计算公式计算任意点处的瞬时扭振角速度X⑴， 2.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭玉杰，刘静宇，李明，石峰，张文涛，张小科，刘占辉，罗剑斌，卢一兵，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网河南省电力公司电力科学研究院，河南恩湃高科集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11