一种基于振动测量的旋转机械瞬时转速计算方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种基于振动测量的旋转机械瞬时转速计算方法及系统，该方法包括：获取旋转机械的第一机械信息，其中，所述机械信息包括：振动信号采样的时间分辨率

【技术实现步骤摘要】
一种基于振动测量的旋转机械瞬时转速计算方法及系统


[0001]本专利技术属于旋转机械瞬时转速计算
，更具体地，涉及一种基于振动测量的旋转机械瞬时转速计算方法及系统
。

技术介绍

[0002]旋转机械的瞬时转速能够反映其运行工作状态和工作质量，一旦瞬时转速波动太大，则表明设备运行工况不稳定或者存在故障
。
因此，诸多微型电机企业，普遍将电机的瞬时转速作为产品质量检测指标，其要求瞬时转速不能出现较大的偏差和波动
。
[0003]目前在瞬时转速测量方面，主要有两种方法，一是高频计数法，即借助于齿轮盘和霍尔转速传感器，当齿轮接近霍尔转速传感器时，输出高电平信号，远离齿轮时，输出低电平信号，通过高频计数器对每个高电平信号进行计数，则可获取旋转机械的瞬时转速；二是软件计数法，即借助于磁电式传感器输出的类似于正弦波的电压信号，利用插值法找到正弦信中零点的位置，进而依次计算各个零点的时间后获得其瞬时转速
。
尽管如此，上述两种测量方式均需要在旋转机械轴上增加霍尔转速传感器或者磁电式传感器，对于已经封装成型的设备，需要不小的牵连工程，且安装实施较为不便
。

技术实现思路

[0004]为解决以上技术问题，本专利技术提出一种基于振动测量的旋转机械瞬时转速计算方法，包括：
[0005]获取旋转机械的第一机械信息，其中，所述机械信息包括：振动信号采样的时间分辨率
、
主频信号的幅值
、
主频信号的数量
、/>主频信号的相位差
、
振动信号相对于参考位置的相位偏移和基础频率相位差；
[0006]设置第一瞬时转速计算模型，根据所述第一机械信息，计算第一旋转机械瞬时转速，设置第二瞬时转速计算模型，获取旋转机械的第二机械信息，并计算第二旋转机械瞬时转速，其中，所述第二机械信息包括：基频振动信号和采样时刻；
[0007]将所述第一旋转机械瞬时转速和所述第二旋转机械瞬时转速加权平均的值作为旋转机械的最终瞬时转速
。
[0008]进一步的，所述第一瞬时转速计算模型为：
[0009][0010]其中，
S
i
为第
i
个第一旋转机械瞬时转速，
Δ
t
为采样时间间隔，
R
为振动信号采样的时间分辨率，所述时间分辨率为采样时间间隔的倒数，
C
为修正系数，
A
i
为第
i
个主频信号的幅值，
n
为主频信号的数量，
α
i
为第
i
个主频信号的相位差，
β
为振动信号相对于参考位置的相位偏移，
γ
为基础频率相位差
。
[0011]进一步的，计算所述基础频率相位差
γ
包括：
[0012][0013]γ
＝
f*
Δ
t
[0014]其中，
f
为振动信号的基础频率，
rpm
为旋转机械的平均转速
。
[0015]进一步的，对于瞬时转速不存在波动的旋转机械，其
rpm
为常数，此时振动信号的基础频率为常数，则基频振动信号的时域为标准的正弦波信号，则基频振动信号的周期为：
[0016][0017]其中，
T
为基频振动信号的周期
。
[0018]进一步的，所述第二瞬时转速计算模型为：在基频振动信号的周期
T
内，对基频振动信号进行提取，并找到正弦波信号的过零点的位置，具体为：
[0019][0020]其中，
P
i
为第
i
个基频振动信号时域过零点的位置，
zs
i
为第
i
个基频振动信号，
zs
i+1
为第
i+1
个基频振动信号，
t
i+1
为第
i+1
个采样时刻
t
，
t
i
为第
i
个采样时刻
t
；
[0021][0022]其中，
P
i+2
为第
i+2
个基频振动信号时域过零点的位置，
S
′
i
为第
i
个第二旋转机械瞬时转速
。
[0023]本专利技术还提出一种基于振动测量的旋转机械瞬时转速计算系统，包括：
[0024]获取数据模块，用于获取旋转机械的第一机械信息，其中，所述机械信息包括：振动信号采样的时间分辨率
、
主频信号的幅值
、
主频信号的数量
、
主频信号的相位差
、
振动信号相对于参考位置的相位偏移和基础频率相位差；
[0025]设置模型模块，用于设置第一瞬时转速计算模型，根据所述第一机械信息，计算第一旋转机械瞬时转速，设置第二瞬时转速计算模型，获取旋转机械的第二机械信息，并计算第二旋转机械瞬时转速，其中，所述第二机械信息包括：基频振动信号和采样时刻；
[0026]获取最终数值模块，用于将所述第一旋转机械瞬时转速和所述第二旋转机械瞬时转速加权平均的值作为旋转机械的最终瞬时转速
。
[0027]进一步的，所述第一瞬时转速计算模型为：
[0028][0029]其中，
S
i
为第
i
个第一旋转机械瞬时转速，
Δ
t
为采样时间间隔，
R
为振动信号采样的时间分辨率，所述时间分辨率为采样时间间隔的倒数，
C
为修正系数，
A
i
为第
i
个主频信号的幅值，
n
为主频信号的数量，
α
i
为第
i
个主频信号的相位差，
β
为振动信号相对于参考位置的相位偏移，
γ
为基础频率相位差
。
[0030]进一步的，计算所述基础频率相位差
γ
包括：
[0031][0032]γ
＝
f*
Δ
t
[0033]其中，
f
为振动信号的基础频率，
rpm
为旋转机械的平均转速
。
[0034]进一步的，对于瞬时转速不存在波动的旋转机械，其
rpm
为常数，此时振动信号的基础频率为常数，则基频振动信号的时域为标准的正弦波信号，则基频振动信号的周期为：
[0035][0036]其中，
T
为基频振动信号的周期
。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于振动测量的旋转机械瞬时转速计算方法，其特征在于，包括：获取旋转机械的第一机械信息，其中，所述机械信息包括：振动信号采样的时间分辨率
、
主频信号的幅值
、
主频信号的数量
、
主频信号的相位差
、
振动信号相对于参考位置的相位偏移和基础频率相位差；设置第一瞬时转速计算模型，根据所述第一机械信息，计算第一旋转机械瞬时转速，设置第二瞬时转速计算模型，获取旋转机械的第二机械信息，并计算第二旋转机械瞬时转速，其中，所述第二机械信息包括：基频振动信号和采样时刻；将所述第一旋转机械瞬时转速和所述第二旋转机械瞬时转速加权平均的值作为旋转机械的最终瞬时转速
。2.
如权利要求1所述的一种基于振动测量的旋转机械瞬时转速计算方法，其特征在于，所述第一瞬时转速计算模型为：其中，
S
i
为第
i
个第一旋转机械瞬时转速，
Δ
t
为采样时间间隔，
R
为振动信号采样的时间分辨率，所述时间分辨率为采样时间间隔的倒数，
C
为修正系数，
A
i
为第
i
个主频信号的幅值，
n
为主频信号的数量，
α
i
为第
i
个主频信号的相位差，
β
为振动信号相对于参考位置的相位偏移，
γ
为基础频率相位差
。3.
如权利要求2所述的一种基于振动测量的旋转机械瞬时转速计算方法，其特征在于，计算所述基础频率相位差
γ
包括：
γ
＝
f*
Δ
t
其中，
f
为振动信号的基础频率，
rpm
为旋转机械的平均转速
。4.
如权利要求3所述的一种基于振动测量的旋转机械瞬时转速计算方法，其特征在于，对于瞬时转速不存在波动的旋转机械，其
rpm
为常数，此时振动信号的基础频率为常数，则基频振动信号的时域为标准的正弦波信号，则基频振动信号的周期为：其中，
T
为基频振动信号的周期
。5.
如权利要求4所述的一种基于振动测量的旋转机械瞬时转速计算方法，其特征在于，所述第二瞬时转速计算模型为：在基频振动信号的周期
T
内，对基频振动信号进行提取，并找到正弦波信号的过零点的位置，具体为：其中，
P
i
为第
i
个基频振动信号时域过零点的位置，
zs
i
为第
i
个基频振动信号，
zs
i+1
为第
i+1
个基频振动信号，
t
i+1
为第
i+1
个采样时刻
t
，
t
i
为第
i
个采样时刻
t
；
其中，
P
i+2
为第
i+2
个基频振动信号时域过零点的位置，
S
′
i
为第
i
个第二旋转机械瞬时转速
。6.
一种基于振动测量的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李贤燚，丁文康，韩琛，涂海华，
申请(专利权)人：宁波慧声智创科技有限公司，
类型：发明
国别省市：