借助位移传感器测量轴弹性转子的不平衡度的方法技术

本发明专利技术涉及一种借助位移传感器测量轴弹性转子的不平衡度的方法。在确定轴弹性转子(1)的不平衡度补偿的方法中，转子(1)可转动地以两个轴承装置支承。转速传感器(4)测取转子(1)的转速并且在一个不平衡度测量过程或者多个不平衡度测量过程中针对不同的转子转速借助位移传感器(3)在测量位置(6)上测取转子(1)的径向位移。将所测取的测量值输入分析装置(5)中，所述分析装置借助影响系数法的扩展确定与测量位置(6)相关的偏心度测量值，从而针对每个测量过程确定每个平面的不平衡度和每个测量位置的偏心度。

A Method of Measuring Unbalance Degree of Elastic Rotor with Displacement Sensor

【技术实现步骤摘要】
借助位移传感器测量轴弹性转子的不平衡度的方法
本专利技术涉及一种借助位移传感器在相对于轴弹性转子(wellenelastischerRotor)的支承面具有未知的偏心度的测量位置上测量转子的不平衡度的方法。
技术介绍
为了使刚性转子平衡，一般在两个在轴向上分离的平面中设置不平衡度补偿就足够了。不平衡度补偿、因此转子的不平衡状态也与运行转速无关。平衡转速可以任意选择。经常尽可能低地选择平衡转速并且经常平衡转速比在之后的运行中低。相反，对于轴弹性转子，则必须使不平衡度的概念一般化。所需的平面的数量可能多于两个，此外，所述平面的轴向位置也具有更重要的意义。转子可以被视为是刚性的、还是被视为是轴弹性的，不仅取决于转子的机械特性，而且同样取决于运行转速。随着运行转速的提高，弹性特性具有越来越重要的意义。由专利文献DE4133787A1已知一种用于弹性转子的平衡方法，所述方法在不进行测试重量运行的情况下确定补偿转子的刚性体不平衡度和轴弹性偏转所需的补偿质量。在转子呈现出刚性体特性的转速下的不平衡度测量过程中，首先确定至少一个不平衡度测量值。在要考虑的本质形式转速的范围内的转速下确定每个支承平面的至少一个另外的不平衡度测量值和要补偿的本质形式。在分析装置中借助所获得的不平衡度测量值和转子特定或者轴承特定的特征数据计算出用于补偿刚性体不平衡度和要考虑的本质形式分量的不平衡度补偿值，其中，针对每个支承平面计算出恒定的、与转速无关的力指纹(Kraftfingerprint)，该力指纹一起描述弹性转子特性的不平衡影响。在这种方法中，需要向计算单元输入要平衡的转子的转子特定和轴承特定的特征数据、如尺寸数据、形状数据和使用的材料数据。在专利文献DE4019721A1中描述了一种用于在临界转速附近或者在临界转速下运行的弹性转子的平衡方法，其中，在三个或者更多个补偿平面中进行补偿，并且使用转子的共同的不平衡度分布和预先确定的本质形式的组合，而实际上不在临界转速下使转子平衡。在具有缓慢的运行转速的不平衡度测量过程中，以常见的方式确定在转子的两个补偿平面中进行的修正。附加地对转子进行第三修正，第三修正与第一和第二修正以及不平衡度/模式形式组合(modenform-Kombination)成比例。然后，在关于第三修正作为测试重量运行的具有缓慢的运行转速的另一个不平衡测试运行之后，再次确定针对第一和第二补偿平面的修正，并且最终使转子平衡。通过这种平衡方法，不能使最大允许平衡重量以及允许的剩余不平衡度值最小化。经常间接地通过壳体振动进行不平衡度测量。也就是说，测量由轴通过轴承传递到壳体的固定结构上的振动。在此，壳体振动通常通过加速度传感器(例如压电振动传感器)或者振动速度传感器来测量。尤其是在高速平衡设备中，或者在按照运行来平衡发电厂转子、例如涡轮机或者发电机时，附加地或者备选地也使用位移传感器，位移传感器不测量壳体振动，而是直接测量轴的径向移动。位移传感器的示例是电容式或者感应式的位置传感器(Wegaufnehmer)(涡流传感器)或者激光三角测量传感器。在软轴承、例如薄膜轴承或者空气轴承中，关于不平衡的转子的重心偏心度的轴承间隙大。转子围绕其惯性轴旋转，所述惯性轴偏心地在轴承中延伸。通过软轴承传递到周围的结构(例如壳体)上的力相对小。这使得尽管能够通过位移传感器测量偏心地延伸的旋转轴，但是传递到结构上的振动过小，以至于无法通过测量壳体振动来准确地确定不平衡度。如果壳体与转子相比相对重，则这种效果进一步加强。尤其是在具有小的转子和相对大的壳体的成套设备(例如具有用于流入或流出的管道或者用于电驱动设备或者发电机的定子绕组)中是这种情况。影响系数法是一种用于确定不平衡度的计算方法，其基于利用已知的不平衡度确定的测量过程(例如W.Kellenberger的专业书籍：“ElastischesWuchten”,柏林1987，第317-325页)。在不平衡度测量主要使用轴弹性转子。在此，假设在测量位置处出现的不平衡和振动响应之间存在线性关系。作为复数记录每个平面的测试不平衡度，其中，复数的量值和角度分别对应于转子上的不平衡度量值和角度位置。对于每次测试运行，在尽可能多的位置和转速下测量振动。测量也可以在转子启动(Hochlauf)期间进行，随后与固定的转速或者转速区间相关联。测量的种类(例如支承位置的加速度或者借助位置传感器对径向轴位置的测量)对于影响系数法的制定并不重要。根据传感器值的时间序列对关于当前旋转频率的第一阶进行分析。为此，需要测量转子上的标记的转速传感器或者角度传感器。同样由振动传感器相对于转速传感器的相位和信号幅值形成复数。然后，可以根据具有复数的线性方程组描述不平衡度和振动信号之间的关系：s＝Ku在此，s是复数信号幅值的向量。其包含所有使用的传感器和转速的值。因此，其具有长度N＝(转速参考点的数量)×(传感器的数量)。在不平衡度u的向量中集合了每个不平衡平面的不平衡度。对于P个不平衡平面，u具有长度P。影响系数矩阵K具有维度N×P，不仅s、K、而且u在此都是复数参量。例如可以通过确定矩阵K来对影响系数法求解。这通常通过P+1次测试运行来实现，其中，在每一次运行中，相应地将一个已知的单个不平衡度安置在相应的另一个不平衡平面中。附加地，可以在没有测试重量的情况下进行运行，即所谓的空转运行(Urlauf)。随后，通过从所有其它测试运行中减去空转运行来确定影响系数矩阵K。然而，这仅仅是一种确定K的可能的方法。如果K已知，则可以在所有平面中针对转子的任意运行计算不平衡状态。这通过求解线性方程组中未知的不平衡度的向量u来进行。一般情况下，测量点N多于未知的平衡度P，因此方程组是超定的。在这种情况下，其可以借助线性补偿计算来求解(最小方差法(MethodederkleinstenFehlerquadrate))。然而，也存在借助优化方法和必要时附加的边界条件来求解所述方程组的其它方法。如果解出方程组，则通常在每个平面中例如通过应用配重或者去除材料来补偿不平衡度u。随后，可以重新测量振动，如果需要，则在进一步的步骤中平衡转子。如果在影响系数法中使用位移传感器，则目的是减少由于不平衡而产生的轴挠度。如果转子上的测量挠度的测量位置在不旋转时例如由于轴弯曲或者由于对测量面的冲击而已经存在偏心度，则这是成问题的。如果忽略偏心度误差，并且按照已知的方法使用影响系数法，则可能产生大的误差。在这种情况下，恒定的测量误差被解释为应当通过平衡来补偿的轴的振动位移。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，提供一种测量不平衡度的方法，在所述方法中考虑至少一个测量位置上的偏心度。上述技术问题通过按照本专利技术的借助位移传感器在相对于支承面具有未知的偏心度的测量位置上确定轴弹性转子的不平衡度的方法来解决，在所述方法中，转子以可转动的方式以轴承支承，在所述方法中，转速传感器测取转子的转速，在所述方法中，在针对不同转子转速的一个不平衡度测量过程或者多个不平衡度测量过程中借助位移传感器在测量位置上测取转子的径向移动，在所述方法中，将所测取的测量值输入分析装置中，其中，所述分析装置将所测取的测量值用于求解方程组，所述方程组除了不平衡度之外还包括未知的偏心度作为未知量，从而计算本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种借助位移传感器(3)在相对于支承面(2)具有未知的偏心度的测量位置(6)上确定轴弹性转子(1)的不平衡度的方法，其中，转子(1)能转动地以轴承支承，其中，转速传感器(4)测取转子(1)的转速，其中，在一个不平衡度测量过程或者多个不平衡度测量过程中针对不同的转子转速借助位移传感器(3)在测量位置(6)上测取转子(1)的径向移动，其中，将所测取的测量值输入分析装置(5)中，其中，所述分析装置(5)使用所测取的测量值来求解方程组，所述方程组除了不平衡度之外还包括未知的偏心度作为未知量，从而计算出每个平面的不平衡度和每个测量位置的偏心度。

【技术特征摘要】
2018.02.07 DE 102018102751.61.一种借助位移传感器(3)在相对于支承面(2)具有未知的偏心度的测量位置(6)上确定轴弹性转子(1)的不平衡度的方法，其中，转子(1)能转动地以轴承支承，其中，转速传感器(4)测取转子(1)的转速，其中，在一个不平衡度测量过程或者多个不平衡度测量过程中针对不同的转子转速借助位移传感器(3)在测量位置(6)上测取转子(1)的径向移动，其中，将所测取的测量值输入分析装置(5)中，其中，所述分析装置(5)使用所测取的测量值来求解方程组，所述方程组除了不平衡度之...

【专利技术属性】
技术研发人员：K特鲁肯米勒，
申请(专利权)人：申克罗泰克有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE