一种基于转子位置同步的转静子间隙误差补偿方法与装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种基于转子位置同步的转静子间隙误差补偿方法及装置，通过使待测转子低速转动得到待测转子的位置同步信息，并将光纤探头与待测转子之间的间隙作为待测转子端面跳动的标定数据；当待测转子高速转动时，根据待测转子的位置同步信息，得到每帧干涉光数字信号对应的端面跳动量；通过数据拟合得到端面跳动量的数组；使用扫频方式测量得到待测转子的干涉光数字信号；对干涉光数字信号做希尔伯特变换得到与干涉光数字信号相位相差90

【技术实现步骤摘要】
一种基于转子位置同步的转静子间隙误差补偿方法与装置


[0001]本专利技术涉及非接触测距领域，尤其是涉及旋转机械转静子轴向间隙测量领域。具体来说，本专利技术涉及一种基于转子位置同步的转静子间隙误差补偿方法及装置，特别是对帧信号处理得到测量结果并结合旋转参数同步以提高转静子间隙识别精度的转静子轴向间隙在线测量方法。

技术介绍

[0002]旋转机械如压气机，发动机，汽轮机等大型机械是关乎我国军事水平和国防安全的“国之重器”，其核心部件(转子、动叶片等)的状态参数直接影响设备运转状态、工作效率和安全性能，特别是转子与静子之间的轴向间隙变化是影响装备性能和安全的主要因素之一。
[0003]而对于旋转机械轴向间隙测量，被测转轴的振动主要由轴向窜动和端面跳动两部分构成，研究发现轴向窜动引起的振动频率低，在单次测量周期内振动幅度小且可以看作匀速运动；而端面跳动引起的振动受探头安装角度误差、待测轴端面的平面误差以及待测轴转速的影响，振动频率高，往往是转动频率数倍至数十倍不等，振动幅度取决于安装角度和端面的平面误差；而对于超高速转动的旋转机械，由于端面跳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于转子位置同步的转静子间隙误差补偿方法，其特征在于，包括：使待测转子进行60rpm以下的转动，上位机一方面接收干涉光的数字信号，另一方面接收由待测转子测量得到的转子位置同步信息并处理得到待测转子的转速信号；上位机通过频率估计处理得到光纤探头与待测转子之间的间隙；将光纤探头与待测转子之间的间隙作为待测转子端面跳动的标定数据；通过转静子间隙误差补偿装置即可测量待测转子转动端面的端面跳动量与角度的变化关系；对于表面粗糙不平的端面，上述标定数据包含待测转子端面的粗糙度信息；将待测转子与光纤探头之间的轴向间隙变化写为其中，L
CH
(t)为轴向窜动导致的间隙变化量，为端面跳动导致的间隙变化量，仅与角度有关；在待测转子进行60rpm以上的转动条件下，根据待测转子的位置同步信息，得到每帧干涉光数字信号对应的端面跳动量；设为帧采样开始时的待测转子初始位置，假设每帧干涉光数字信号包括N个采样点，则通过数据拟合得到端面跳动量的数组；使用扫频方式测量时，干涉光模拟信号S写为S＝A
m
cos(k(t)*L(t))，其中A
m
为幅值，k(t)为扫频光源的扫频波数变化形式，L(t)为待测轴向间隙；采样后得到干涉光数字信号S
sa
；对干涉光数字信号S
sa
做希尔伯特变换得到与干涉光数字信号S
sa
相位相差90
°
的信号S
saH
；根据端面跳动量的数组及扫频光源的扫频波数变化形式构建正弦信号S
CM
、余弦信号C
CM
；最终，构造得到补偿后的干涉光数字信号S
ST
，S
ST
＝S
sa
·
C
CM
+S
saH
·
S
CM
。2.根据权利要求2所述一种基于转子位置同步的转静子间隙误差补偿方法，其特征在于，轴向窜动导致的间隙变化量L
CH
(t)为缓变信号，在单个测量周期内，端面跳动导致的间隙变化量能够达到轴向窜动导致的间隙变化量的十倍以上。3.根据权利要求1所述一种基于转子位置同步的转静子间隙误差补偿方法，其特征在于，数据拟合得到端面跳动量的数组为：其中ω为待测转子的转动角速度，T为采样间隔时间，上式表示了采样周期内每个采样点对应的端面跳动量；采样后得到干涉光数字信号S
sa
为：对干涉光数字信号S
sa
做希尔伯特变换得到与干涉光数字信号S

【专利技术属性】
技术研发人员：段发阶，鲍瑞伽，傅骁，牛广越，余珍鑫，蒋佳佳，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：