基于全矢谱的柔性转子动平衡方法技术

本发明专利技术公开了一种基于全矢谱的柔性转子动平衡方法，通过全矢谱分析软件能够客观真实地发现现场转子不平衡故障，并通过测取各测振截面上互相垂直的两个通道的振动原始信号，用全矢谱滤波方法来提取转子在各测振截面的工频主振矢，用此主振矢来代替传统单通道信号中提取的转子工频幅值和相位，结合影响系数法进行现场动平衡，平衡过程较少依赖于操作者的经验知识，可显著提高柔性转子动平衡的效率和精度，是一种高度集成的计算机辅助型现场动平衡方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术专利属于转子现场动平衡
，具体地，涉及旋转机械故障 诊断与振动控制领域。
技术介绍
目前，柔性转子现场动平衡方法很多，大致归为两大类，即振型平衡法 和影响系数法，振型平衡法是基于平衡重量组与主振型正交的原理进行各阶 振型的分别平衡，其具有高速平衡精度高，试验次数少等特点，然而，振型 平衡法要求首先获得转子的各阶振型数据，同时这种方法要求操作者具有丰 富的经验知识，且不大容易采用计算机辅助进行平衡工作，在实际应用中受 到很大的限制。而影响系数法较少依赖于操作者的经验知识，整个操作均由 试验来完成，能够采用计算机辅助和自动化，因而在许多场合大受欢迎。而 影响系数法的缺点在于它对于转子的高阶振型的灵敏度不高，影响系数的计 算主要依赖与振动幅值和相位测量的精确程度， 一旦精度程度下降，可能导 致其计算校正量很大，以致于现场无法实施。因此，各类平衡参数的测量和计 算精度，特别是振动幅值与相位信息的准确获取对平衡质量尤为重要。但实际 平衡中，由于平衡误差的产生及传递环节较多，且不易控制，少量的原始误差 经积累最终可能会产生较大的平衡误差，从而导致平衡失败。
技术实现思路
本专利技术专利目的在于提供一种，该方 法可以通过全矢谱分析方法客观真实地发现现场转子不平衡故障，通过测取各测振截面上互相垂直的两个通道的振动原始信号，结合影响系数法进行现 场动平衡，显著提高柔性转子动平衡的效率和精度，为了实现以上目的，本专利技术的技术方案为 一种基于全矢谱的柔性转子 动平衡方法，该方法的步骤如下1) 依据全矢谱的主振矢图来识别转子是否存在不平衡故障；2) 根据转子的结构选取至少两个加重平面；现场平衡时，根据平衡效果 和实际条件来确定加重平面的个数和加重的位置。3) 布置传感器，传感器的个数至少为加重平面数的2倍，在转子每侧至 少布置一对传感器，每对传感器相互垂直放置于转子转动轴外表面近处，用 于测取左、右轴承附近的水平和垂直的振动，另外还有一个传感器放置于其 中一个加重平面的外圆周处，用于键相信号的测取；4) 在每个加重平面上分别拟设加重半径，并加一试重，启机升至设定转 速，并测得相应的主振矢；5) 将各个主振矢利用影响系数法可以计算出在应分别在各加重平面加的 配重。进一步，该方法还有平衡验证的步骤。进一步，若仍存在不平衡，重复步骤4)、 5)及平衡验证步骤，直至平衡 达标。具体讲，根据机组上转子一端截面上采集到的双通道电涡流信号，进行矢量谱分析，从分析图谱中直接判定该转子的转子不平衡故障；判别方法为从矢量谱的主振矢图中可査找到幅值最高的一条谱线，如该谱线为转子的1 倍频且明显高于于其它谱线，参照国际振动标准其振值超标，则转子发生不平衡的可能性极大，然后从转子的另一端进行判断，若情况类似，则可判定 为转子的不平衡故障，需要实施现场的转子动平衡。一般情况下，传感器对称布置在转子的两端，双加重平面转子动平衡的 传感器为相互垂直放置于转子两端转动轴外表面近处，用于测取左、右轴承 附近的水平和垂直的振动。传感器采用光电传感器或电涡流传感器来测取机器的转速并获取振动相 位参考的脉冲信号，对于光电传感器，要求在轴上标记处粘上反射窄带，其余部分为黑区，或者相反；对于电涡流传感器，则要求轴上标记线处开一个 键槽，将以上传感器信号线与动平衡仪相连。对于有两个加重平面的转子，平衡方法如下a) 启动机器，提升转速，启动动平衡仪测取两个平面的初始振动，并采用矢量滤波算法直接计算出至少两个平面的初始工频主振矢；b) 对于两个校正平面，设定加重半径，在其中一个平面中加一试重G， ^为矢量，其质量为《，相对转子上参考标记的方位角，逆旋转方向计算 为&，启机升至同一转速，，并测得相应的主振矢；c) 取走^，在另一平面上加试重込，可测得其相应的主振矢；d) 利用影响系数法可以计算出在应分别在两平面加的配重。 本专利技术专利具有以下功能和特点1、 本方法提供矢量谱分析软件和相应图谱显示功能，矢量谱具有高分辨 率，融合双通道的信号的特点，对于现场转子的不平衡故障的识别具有独特 的优势。2、 测振传感器采用单截面双通道并成90度的布置方式，传感器为触式电涡流位移传感器测轴振动。信号采集采用同步整周期方式，可以用键 相信号触发采集，也可以采用光电开关触发。采用基于矢谱的软件滤波方式提取各测振平面的工频主振矢，滤波方法借助了复FFT的快速算法，同步整周期信号采集的特点，提高了工频幅值和 相位提取的精度和效率，较好地避免了单通道信号的片面性，从而提高影响 系数法的平衡精度。3、 测振平面数目可以任意指定，完全满足绝大多数柔性转子轴系的动平 衡要求。4、 平衡过程采用计算机辅助进行，操作直观，明了，较少地依赖于专家 经验。附图说明图1为现场测点布置方案；图2为矢量谱图3为矢谱滤波的流程图。具体实施例方式本专利技术专利的具体实施方式为(1)基于矢谱的转子不平衡故障识别根据机组上转子一端某截面上采集到的双通道电涡流信号，进行矢量谱 分析，从图谱中可直接判定该转子是否属于转子不平衡故障。判别方法为 从矢量谱的主振矢图中可査找到幅值最高的一条谱线，如该谱线为转子的1 倍频且明显高于于其它谱线，参照一定的国际振动标准其振值超标，则转子发生不平衡的可能性极大，然后从转子的另一端进行判断，若情况类似，则 基本可判定为转子的不平衡故障，需要实施现场的转子动平衡。用矢量谱图识别转子不平衡故障方法参见图2,图中为从某C^压縮机组 现场靠近增压箱截面通过一对互相垂直的电涡流传感器x和y实测的一组振 动数据，并对x， y方向单独作频谱图和主振动矢量图。若单独从x方向的振 幅图可以看出该机组2倍频最大，最有可能是发生了转子不对中现象，但是 从y方向看机组l倍频最大，显然大于2倍频，机组故障应该是不平衡故障, 即单独用x， y方向判断机组故障出现了矛盾，这是单通道信号的片面性导致 出现的问题。而主振动矢图是综合了 x,y两个方向信号而得到的振幅图，具 有客观真实性和唯一性，从该组数据的主振矢图中可以看出机组的1倍频幅 值明显，而2倍频较小，因此肯定机组发生了转子不平衡故障。(2) 加重平面的确定现场平衡时， 一般根据平衡效果和实际条件来确定加重平面的个数和加 重的位置。(3) 传感器的布置传感器的布置方法可根据转子的特点进行，传感器的个数至少为加重平 面数的2倍。传感器往往采用对称布置在转子的两端，双平面转子动平衡的 传感器布置方式见图1所示， 一共采用5只电涡流传感器，传感器KP用于键 相信号的测取，IX， 1Y， 2X， 2Y分别用于测取左、右轴承附近的水平和垂直 的振动。(4) 动平衡过程以下以双平面为例来说明使用基于全矢谱的现场动平衡仪来实现平衡的过程，柔性转子的平衡一般需要从低到高进行多个转速下多平面的平衡，这 里以某一转速"(转/分)下的平衡过程为例说明(其它转速下的平衡过程与之 类似)a) 在机器上选定两个测振平面1和平面2，在每个平面上互成90。方向各安装两只电涡流传感器，采用光电传感器或电涡流传感器来测取机器的转 速并获取振动相位参考的脉冲信号。如果是光电传感器，要求在轴上标 记处粘上一反射窄带，其余部分为黑区，或者相反。如果使用电涡流传感器，则要求轴上标记线处开一几毫本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于全矢谱的柔性转子动平衡方法，其特征在，该方法的步骤如下：　１）依据矢量谱的主振矢图来识别转子是否存在不平衡故障；　２）根据转子的结构选取至少两个加重平面；　３）布置传感器，传感器的个数至少为加重平面数的２倍，在转子 每侧至少布置一对传感器，每对传感器相互垂直放置于转子转动轴外表面近处，用于测取左、右轴承附近的水平和垂直的振动，另外还有一个传感器放置于其中一个加重平面的外圆周处，用于键相信号的测取；　４）在每个加重平面上分别拟设加重半径，并加一试重 ，启机升至设定转速，并测得相应的主振矢；　５）将各个主振矢利用影响系数法可以计算出在应分别在各加重平面加的配重。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：雷文平，韩捷，陈宏，孙俊杰，董辛旻，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：41[中国|河南]