專利名稱：基于經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解的柔性轉(zhuǎn)子全息動平衡方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于轉(zhuǎn)子動平衡技術(shù)領(lǐng)域，屬于旋轉(zhuǎn)機械故障診斷與控制領(lǐng)域，特別涉及基于經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解的柔性轉(zhuǎn)子全息動平衡方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在通常的柔性轉(zhuǎn)子平衡方法有兩大類模態(tài)平衡法和影響系數(shù)法。模態(tài)平衡法的思想是在轉(zhuǎn)子的整個轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，依據(jù)模態(tài)的正交性，平衡掉各階模態(tài)，最終達到轉(zhuǎn)子平衡的目的。
在利用模態(tài)平衡法做平衡時，平衡轉(zhuǎn)速最好選在離臨界轉(zhuǎn)速比較近的地方，但是，由于在臨界轉(zhuǎn)速附近其振動量比較大，而傳統(tǒng)模態(tài)平衡法恰恰要求在臨界轉(zhuǎn)速附近處停留來獲得穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)，這會給機組帶來很大的平衡風(fēng)險。為了克服這種傳統(tǒng)模態(tài)平衡法的缺點，提出了改進了基于經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解的柔性轉(zhuǎn)子全息動平衡方法，它利用了模態(tài)平衡法的思想，但是只需要機組起車過程的瞬態(tài)數(shù)據(jù)，在三維全息譜理論和經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解的基礎(chǔ)上，來獲得平衡各個模態(tài)所要加的配重信息。
“轉(zhuǎn)子全息動平衡方法”(參見中國發(fā)明專利ZL97108694.X)、“非對稱轉(zhuǎn)子全息動平衡技術(shù)”(專利ZL00113755.7)、“柔性轉(zhuǎn)子低速全息動平衡方法”(專利ZL03134387.2)分別將全息譜技術(shù)與信息論原理應(yīng)用到動平衡領(lǐng)域，通過信息集成，實現(xiàn)了對稱及非對稱轉(zhuǎn)子和軸系的全息動平衡。以上方法在轉(zhuǎn)子平衡精度和平衡效率兩方面，均實現(xiàn)了動平衡技術(shù)的突破。另外，經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解在以下的專利Computer implemented empirical modedecomposition method，apparatus and article of manufacture(美國發(fā)明專利5983162)，Computer implemented empirical mode decomposition method，apparatus，and article of manufacture for two-dimensional signals(美國發(fā)明專利6311130)，Empirical mode decomposition apparatus，method and article ofmanufacture for analyzing biological signals and performing curve fitting(美國發(fā)明專利6381559)，Computer implemented empirical mode decompositionmethod apparatus，and article of manufacture utilizing curvature extrema(美國發(fā)明專利6631325)，Empirical mode decomposition apparatus，method andarticle of manufacture for analyzing biological signals and performing curvefitting(美國發(fā)明專利6738734)，Three dimensional empirical modedecomposition analysis apparatus，method and article manufacture(美國發(fā)明專利6782124)Empirical mode decomposition for analyzing acoustical signals(美國發(fā)明專利6862558)中，針對不同的領(lǐng)域取得了成功的應(yīng)用，但是現(xiàn)在還沒有相關(guān)的技術(shù)把它應(yīng)用在動平衡中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提出了一種基于經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解的柔性轉(zhuǎn)子全息動平衡方法，在經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解的基礎(chǔ)上，以機組起車過程的瞬態(tài)數(shù)據(jù)來計算不同臨界轉(zhuǎn)速附近的配重信息，降低了平衡風(fēng)險，達到了模態(tài)平衡法的目的，簡化了動平衡過程。
實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)解決方案是包括用全息譜技術(shù)做出截面的二維全息譜以及轉(zhuǎn)子在不同轉(zhuǎn)速下的三維全息譜；用工頻橢圓的初相點表征轉(zhuǎn)子各測量截面的振動；按如下步驟進行1)記錄機組試重前整個起車過程電渦流傳感器所測轉(zhuǎn)子振動數(shù)據(jù)和鍵相信號，對振動數(shù)據(jù)進行低通濾波后，用經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解方法分解該數(shù)據(jù)，得到多個固有模態(tài)函數(shù)，第一個固有模態(tài)函數(shù)即是其工頻分量，鍵相信號相鄰兩個脈沖的最高點，作為時間間隔，由該時間間隔來截取和鍵相信號同時采集的振動數(shù)據(jù)，通過升速過程多組相鄰脈沖的截取，得到不同轉(zhuǎn)速下的轉(zhuǎn)子一轉(zhuǎn)的振動數(shù)據(jù)，根據(jù)全息譜技術(shù)，繪制試重前轉(zhuǎn)子不同截面在平衡轉(zhuǎn)速下的三維全息譜以及起車的全息波德圖，包括幅值圖和相位圖，平衡轉(zhuǎn)速取臨界轉(zhuǎn)速的85％-90％；2)用轉(zhuǎn)子試重前起車的振動信號，由下面的公式做出在平衡轉(zhuǎn)速三維全息譜的力和力偶分量分解，平衡轉(zhuǎn)速取臨界轉(zhuǎn)速的85％-90％；R→Af=R→Bf=0.5(R→A+R→B)]]>(1)R→Ac=-R→Bc=0.5(R→A-R→B)]]> 代表A和B兩個截面的不平衡響應(yīng)， 和 代表A和B兩個截面的力不平衡響應(yīng)， 代表A和B兩個截面的力偶不平衡響應(yīng)分量；3)根據(jù)機組原始振動初相點的方位和滯后角法，在平衡面上試添加不平衡試重；4)記錄機組加試重后的整個電渦流傳感器所測轉(zhuǎn)子振動數(shù)據(jù)和鍵相信號，然后采用和步驟1)中相同的處理方法，提取出其中的工頻模態(tài)分量，由全息譜技術(shù)，繪制試重前轉(zhuǎn)子不同截面在平衡轉(zhuǎn)速下的三維全息譜以及起車的全息波德圖，包括幅值圖和相位圖，平衡轉(zhuǎn)速取臨界轉(zhuǎn)速的85％-90％；5)試重前鍵相信號中多組相鄰脈沖最高點之間間隔的導(dǎo)數(shù)作為轉(zhuǎn)子升速過程中的多個轉(zhuǎn)速，試重后鍵相信號中多組相鄰脈沖最高點之間間隔的導(dǎo)數(shù)作為轉(zhuǎn)子升速過程中的多個轉(zhuǎn)速，得到這兩個過程中相同的轉(zhuǎn)速，再由相同轉(zhuǎn)速對應(yīng)的兩個相鄰鍵相脈沖之間的時間段作為時間間隔，用該時間間隔來截取轉(zhuǎn)子的振動數(shù)據(jù)，得到轉(zhuǎn)子一轉(zhuǎn)的振動數(shù)據(jù)，試重后轉(zhuǎn)子一轉(zhuǎn)的振動數(shù)據(jù)減去試重前一轉(zhuǎn)的振動數(shù)據(jù)，得到轉(zhuǎn)子一轉(zhuǎn)純試重的數(shù)據(jù)，由全息譜技術(shù)，繪制試重前轉(zhuǎn)子不同截面在平衡轉(zhuǎn)速下的三維全息譜以及起車的全息波德圖，包括幅值圖和相位圖，平衡轉(zhuǎn)速取臨界轉(zhuǎn)速的85％-90％；6)依據(jù)公式(1)做出純試重下三維全息譜的力和力偶分解，以及全息波德圖，力分量對應(yīng)一階模態(tài)響應(yīng)，力偶分量對應(yīng)二階模態(tài)響應(yīng)，根據(jù)振型的正交性原則，試重的力分量僅引起轉(zhuǎn)子的一階振動，試重的力偶分量僅引起轉(zhuǎn)子的二階振動，依據(jù)下面的公式計算出在不同轉(zhuǎn)速下，試重的靜力分量和力偶分量；I→f=A→Tf-A→Of]]>(2)I→c=A→Tc-A→Oc]]> 和 是試重的靜力分量和力偶分量， 是試重的力分量， 是原始振動的力分量， 是試重的力偶分量， 是原始振動的力偶分量。
7)根據(jù)各測量面的原始不平衡響應(yīng)，依據(jù)下面的公式計算出在平衡轉(zhuǎn)速下配重的合理大小和相位，平衡轉(zhuǎn)速取臨界轉(zhuǎn)速的85％-90％；P→Af=P→Bf=-T→Af·A→OfI→f]]>(3)P→Ac=-P→Bc=-T→Ac·A→OcI→c]]>其中， 和 是A截面配重的力分量和力偶分量， 和 是B截面配重的力分量和力偶分量， 和 是試重在A截面的力分量和力偶分量， 和 是原始振動的力分量和力偶分量， 和 是試重的靜力分量和力偶分量；8)加上平衡配重后，測試機組的起車過程，如果滿足平衡要求，即機組能夠順利的沖過臨界轉(zhuǎn)速，并且在額定轉(zhuǎn)速下其振動大小在機組標稱的范圍之內(nèi)則平衡結(jié)束；否則，重復(fù)上述步驟。
本發(fā)明以全息譜信息集成原理及經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解為基礎(chǔ)，在獲得轉(zhuǎn)子上全部傳感器振動信息的基礎(chǔ)上，集成了各個支承處振動的幅頻相信息，以三維全息譜以及全息波德圖的方式全面描述不同轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)子的振動行為，獲取柔性轉(zhuǎn)子在其不同臨界轉(zhuǎn)速附近的信息，并以此作為平衡的依據(jù)，在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)柔性轉(zhuǎn)子的模態(tài)平衡法。
本發(fā)明的特點如下1.以三維全息譜分析和經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解為基礎(chǔ)，融合了轉(zhuǎn)子多向振動信息，提高了平衡精度，充分考慮到了轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)各向剛性不同等因素，采用轉(zhuǎn)頻橢圓的初相點來表征轉(zhuǎn)子各測量截面的振動大小和方位。
2.利用了模態(tài)平衡法的思想，但是只需要機組起車過程的瞬態(tài)數(shù)據(jù)，避免了傳統(tǒng)模態(tài)平衡法需要在臨界轉(zhuǎn)速附近停留來獲取穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)的缺點，降低了平衡風(fēng)險。
3.用全息譜技術(shù)及振動響應(yīng)的力和力偶分解方法，獲得了柔性轉(zhuǎn)子在不同臨界轉(zhuǎn)速附近的平衡信息，以此作為平衡柔性轉(zhuǎn)子的可靠依據(jù)。
4.平衡配重符合移相橢圓規(guī)律，即用原始振動所形成的橢圓和平衡配重所形成的橢圓兩初相點間的鏡面對稱關(guān)系，作為尋找最佳平衡方案的理論依據(jù)。
5.采用兩平面同時加重，一次或兩次試重起車即可實現(xiàn)整個轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)柔性轉(zhuǎn)子各階模態(tài)的平衡，并降低了傳統(tǒng)模態(tài)平衡法要求在臨界轉(zhuǎn)速處停留所帶來的平衡風(fēng)險。


圖1(a)是本發(fā)明角度補償計算示意圖；圖1(b)是轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)示意圖；
圖2是實驗臺布置圖，圖2(a)是垂直軸向?qū)嶒炁_示意圖；圖2(b)是水平軸向?qū)嶒炁_示意圖；圖3是本發(fā)明的平衡流程圖；圖4是2001RPM下原始振動的三維全息譜分解圖；圖4(a)是2001RPM下原始振動的三維全息譜圖；其中，橫坐標為X方向的位移，單位為V(伏)，縱坐標為Y方向的位移，單位為V；圖4(b)是2001RPM下原始振動三維全息譜分解的力分量圖；其中，橫坐標為X方向的位移，單位為V，縱坐標為Y方向的位移，單位為V；圖4(c)是2001RPM下原始振動三維全息譜分解的力偶分量圖；其中，橫坐標為X方向的位移，單位為V，縱坐標為Y方向的位移，單位為V；圖5是試重前轉(zhuǎn)子升速A截面的全息波德圖圖5(a)是試重前轉(zhuǎn)子升速A截面的全息波德幅值圖；圖5(b)是試重前轉(zhuǎn)子升速A截面的初相點相位圖；圖6是試重前轉(zhuǎn)子升速B截面的全息波德圖圖6(a)是試重前轉(zhuǎn)子升速B截面的全息波德幅值圖；橫坐標為轉(zhuǎn)速，單位為RPM，縱坐標為幅值，單位為V；圖6(b)是試重前轉(zhuǎn)子升速B截面的初相點相位圖；橫坐標為轉(zhuǎn)速，單位為RPM，縱坐標為角度，單位為度。
圖7是試重后轉(zhuǎn)子升速A截面的全息波德圖
圖7(a)是試重后轉(zhuǎn)子升速A截面的全息波德幅值圖；橫坐標為轉(zhuǎn)速，單位為RPM，縱坐標為幅值，單位為V；圖7(b)是試重后轉(zhuǎn)子升速A截面的初相點相位圖；橫坐標為轉(zhuǎn)速，單位為RPM，縱坐標為角度，單位為度。
圖8是試重后轉(zhuǎn)子升速B截面的全息波德圖圖8(a)是試重后轉(zhuǎn)子升速B截面的全息波德幅值圖；橫坐標為轉(zhuǎn)速，單位為RPM，縱坐標為幅值，單位為V；圖8(b)是試重后轉(zhuǎn)子升速B截面的初相點相位圖；橫坐標為轉(zhuǎn)速，單位為RPM，縱坐標為角度，單位為度。
圖9是純試重A截面的全息波德圖圖9(a)是純試重A截面的全息波德幅值圖；橫坐標為轉(zhuǎn)速，單位為RPM，縱坐標為幅值，單位為V；圖9(b)是純試重A截面的初相點相位圖；橫坐標為轉(zhuǎn)速，單位為RPM，縱坐標為角度，單位為度。
圖10是純試重B截面的全息波德圖圖10(a)是純試重B截面的全息波德幅值圖；橫坐標為轉(zhuǎn)速，單位為RPM，縱坐標為幅值，單位為V；圖10(b)是純試重B截面的初相點相位圖；橫坐標為轉(zhuǎn)速，單位為RPM，縱坐標為角度，單位為度。
圖11(a)是2001RPM下純試重的三維全息譜圖；其中，橫坐標為X方向的位移，單位為V，縱坐標為Y方向的位移，單位為V；圖11(b)是2001RPM下純試重三維全息譜分解的力分量圖；
其中，橫坐標為X方向的位移，單位為V，縱坐標為Y方向的位移，單位為V；圖11(c)是2001RPM下純試重三維全息譜分解的力偶分量圖；其中，橫坐標為X方向的位移，單位為V，縱坐標為Y方向的位移，單位為V；圖12是平衡前后波德圖(幅值圖)的比較圖；圖12(a)是平衡前A截面的波德圖；橫坐標為轉(zhuǎn)速，單位為RPM，縱坐標為幅值，單位為V；圖12(b)是平衡后A截面的波德圖；橫坐標為轉(zhuǎn)速，單位為RPM，縱坐標為幅值，單位為V；圖12(c)是平衡前B截面的波德圖；橫坐標為轉(zhuǎn)速，單位為RPM，縱坐標為幅值，單位為V；圖12(d)是平衡后B截面的波德圖；橫坐標為轉(zhuǎn)速，單位為RPM，縱坐標為幅值，單位為V。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的內(nèi)容作進一步詳細說明。
具體實施例方式
本發(fā)明首先采集故障機組數(shù)據(jù)，利用全息譜技術(shù)確診機組在運行中的故障類型，將轉(zhuǎn)子失衡與其它類型的轉(zhuǎn)頻故障正確地區(qū)分開來，若機組是以不平衡為主導(dǎo)故障，則根據(jù)故障機組轉(zhuǎn)子的振動情況與現(xiàn)場平衡條件，選擇平衡面。
參照圖1(a)、(b)所示，其中(a)表示如果要將初相點在轉(zhuǎn)頻橢圓上移過δ角，則轉(zhuǎn)子試重移過ω角，一般情況下，δ≠ω。其中，φ為補償角。圖(b)為轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)示意圖，其中ω為轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的角度。
參照圖2(a)、(b)所示，圖2(a)中1、2為靠近A軸承的左右各45°布置的兩個測量軸振的電渦流傳感器；3、4為靠近B軸承的左右各45°布置的兩個測量軸振的電渦流傳感器；5為水平布置測量鍵相信號的電渦流傳感器；C、D為兩個加重盤；A、B代表軸承。從電機端向轉(zhuǎn)子自由端看，轉(zhuǎn)子逆時針方向旋轉(zhuǎn)，先經(jīng)過X方向傳感器再經(jīng)過Y方向傳感器。轉(zhuǎn)盤上的試重加重角，按從鍵槽起逆時針旋向計算。圖(b)是和轉(zhuǎn)軸平行方向傳感器分布示意圖，傳感器的編號和圖(a)相同，其中，Ω為旋轉(zhuǎn)頻率。
參照圖3所示，其中符合代表的含義如下，W--用于模態(tài)平衡時所選用的轉(zhuǎn)速，其與相應(yīng)的臨界轉(zhuǎn)速比較接近；a、b--用全息譜初相點矢量表征的A、B兩測量面在轉(zhuǎn)速W下的原始不平衡響應(yīng)；Ab、Pb--試重前轉(zhuǎn)子全息波德圖中的幅值圖和相位圖；Aa、pa--試重后轉(zhuǎn)子全息波德圖中的幅值圖和相位圖；Ad、Pd--純試重的轉(zhuǎn)子全息波德圖中的幅值圖和相位圖；af0、bf0--轉(zhuǎn)速W下的原始不平衡響應(yīng)a、b通過全息譜力和力偶分解所得到的力不平衡響應(yīng)；ac0、bc0--轉(zhuǎn)速W下的原始不平衡響應(yīng)a、b通過全息譜力和力偶分解所得到的力偶不平衡響應(yīng)；aft、bft--轉(zhuǎn)速W下，通過全息譜分解得到的由純試重引起的力不平衡響應(yīng)；act、bct--轉(zhuǎn)速W下，通過全息譜分解得到的由純試重引起的偶不平衡響應(yīng)；ift、ict--轉(zhuǎn)速W下，由純試重所引起的單位力與力偶不平衡響應(yīng)；
Pf、Pc--轉(zhuǎn)速W下，應(yīng)加配重的力與力偶分量；P1，P2--轉(zhuǎn)速W下，C，D兩面的平衡配重。
圖3代表的實施過程如下1)采集試重前機組的整個起車過程，并截取臨界轉(zhuǎn)速附近的數(shù)據(jù)進行經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解，提取出其中的工頻模態(tài)，繪制出全息波德圖，包括幅值圖Ab和相位圖Pb；2)抽取在臨界轉(zhuǎn)速附近的某一轉(zhuǎn)速W的數(shù)據(jù)，進行原始信號的三維全息譜分解，獲得此轉(zhuǎn)速下的力分量af0、bf0，力偶分量ac0、bc0；3)將轉(zhuǎn)速W下測得a和b作為轉(zhuǎn)子待平衡對象；4)在C平衡面加1g零度的試重，在D平衡面加1g90度的試重，再采集機組的整個起車過程，并截取臨界轉(zhuǎn)速附近的數(shù)據(jù)進行經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解，提取出其中的工頻模態(tài)，繪制出全息波德圖，包括幅值圖Aa和相位圖Pa；5)根據(jù)試重前和試重后的全息波德圖，計算出純試重的全息波德圖，包括幅值圖Ad和相位圖Pd；6)根據(jù)純試重的全息波德圖，抽取在臨界轉(zhuǎn)速附近的某一轉(zhuǎn)速W的數(shù)據(jù)，進行純試重的三維全息譜分解，獲得此轉(zhuǎn)速下的力分量aft、bft，力偶分量aft、bft；7)利用角度補償和所加的試重信息，可計算出單位試重的力響應(yīng)ift和力偶響應(yīng)ict；8)計算出應(yīng)加配重的力分量Pf＝af0/ift；計算出應(yīng)加配重的力偶分量Pc＝ac0/ict；9)計算合成后的配重信息，在C平衡面P1＝Pf+Pc；在D平衡面P2＝Pf-Pc參照圖4(a)、(b)、(c)所示，由公式(1)得到的原始振動三維全息譜分解結(jié)果表明，原始振動中以力分量為主，力偶分量很小。
參照圖5其中(a)為幅值圖，橫坐標為轉(zhuǎn)速，單位為RPM(轉(zhuǎn)/分)，縱坐標為幅值，單位為V，圖中的實線代表的是X方向的波德圖，點線代表的是Y方向的波德圖，虛線代表的是X和Y方向合成的波德圖，如果沒有特殊說明的情況下，以下幅值波德圖中各種類型的線形所代表的含義都相同；(b)為初相點相位圖，橫坐標為轉(zhuǎn)速，單位為RPM，縱坐標為角度，單位為度。
參照圖5(a)、(b)所示，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的A截面在臨界轉(zhuǎn)速附近存在比較大的振動量，并且初相點的相位在臨界轉(zhuǎn)速附件發(fā)生了接近180度的翻轉(zhuǎn)。
參照圖6(a)(b)所示，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的B截面在臨界轉(zhuǎn)速附近存在比較大的振動量，并且初相點的相位在臨界轉(zhuǎn)速附件發(fā)生了接近180度的翻轉(zhuǎn)。
參照圖7(a)(b)所示，加試重后，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的A截面在臨界轉(zhuǎn)速附近仍然存在比較大的振動量，并且初相點的相位在臨界轉(zhuǎn)速附件發(fā)生了接近180度的翻轉(zhuǎn)。
參照圖8(a)(b)所示，加試重后，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的B截面在臨界轉(zhuǎn)速附近仍然存在比較大的振動量，并且初相點的相位在臨界轉(zhuǎn)速附件發(fā)生了接近180度的翻轉(zhuǎn)。
參照圖9(a)(b)所示，根據(jù)試重前和試重后的全息波德圖，計算出轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在A截面純試重的幅值波德圖和初相點相位圖，根據(jù)該圖可以計算出相應(yīng)轉(zhuǎn)速下的A截面的三維全息譜信息；參照圖10(a)(b)所示，根據(jù)試重前和試重后的全息波德圖，計算出轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在B截面純試重的幅值波德圖和初相點相位圖，根據(jù)該圖可以計算出相應(yīng)轉(zhuǎn)速下B截面的三維全息譜信息；
參照圖11(a)(b)(c)所示，由公式(1)得到2001RPM下純試重的三維全息譜分解結(jié)果表明，純試重中仍然以力分量為主，力偶分量很小。
參照圖12(a)(b)(c)(d)所示，通過對比可以知道，應(yīng)用本方法對轉(zhuǎn)子進行平衡后，轉(zhuǎn)子的臨界振動幅值被大大的降低了。
平衡目標采用改進的基于經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解的柔性轉(zhuǎn)子全息動平衡方法，降低臨界轉(zhuǎn)速(主要是一階臨界)下實驗臺的原始不平衡。試驗臺在工作轉(zhuǎn)速(大于一階臨界)下已經(jīng)平衡的很好，但一階臨界存在比較大的振動量。
基于經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解的柔性轉(zhuǎn)子全息動平衡方法其平衡流程，具體說明如下1.記錄機組試重前的整個起車過程數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解，提取出其中的工頻模態(tài)分量，繪制出試重前起車的全息波德圖，包括幅值圖和和相位圖。圖5和圖6即為試重前A與B兩個截面的全息波德圖。利用公式(1)繪制出轉(zhuǎn)速2001RPM(接近臨界)下的三維全息譜以及相應(yīng)的力和力偶分解，如圖4所示。
2.根據(jù)所選的平衡面，根據(jù)機組原始振動初相點的方位和滯后角法，確定添加不平衡試重的大小和方位；3.在A截面加1g∠0°的試重，在B截面加1g∠90°的試重，記錄機組加試重后的整個起車過程數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解，提取出其中的工頻模態(tài)分量，繪制出加試重后起車的全息波德圖，包括幅值圖和和相位圖。圖7和圖8即為試重后A與B兩個截面的全息波德圖。
4.利用試重前和試重后的起車數(shù)據(jù)，做出在不同轉(zhuǎn)速下純試重的三維全息譜，以及純試重的全息波德圖，包括幅值圖和和相位圖，利用公式(1)獲取在平衡轉(zhuǎn)速下純試重的三維全息譜以及全息波德圖。如圖9和圖10即為純試重的A與B兩個截面的全息波德圖，圖11是在臨界轉(zhuǎn)速附近2001RPM下純試重的三維全息譜分解。
5.根據(jù)以上的分析獲得相應(yīng)的數(shù)據(jù)如表一所示表一(單位V∠°)

(注所有振動矢量均為全息變換后的全息譜參數(shù)—轉(zhuǎn)頻橢圓初相點矢量)6.角度補償后，利用公式(2)獲得單位試重的響應(yīng)；將轉(zhuǎn)速2001RPM時的原始振動A面0.485V∠36.4°和B面0.444V∠42.2°作為平衡對象，按移相橢圓的原理，當(dāng)試重加到原始不平衡初相點鏡像對稱位置上時，平衡效果最佳，利用公式(3)獲得計算后的平衡配重C面P1＝0.72g∠228°；D面P2＝0.42g∠330°。
7.依據(jù)6的計算結(jié)果，加相應(yīng)的配重，再次采集轉(zhuǎn)子的升速過程，作出相應(yīng)的波德圖，比較平衡前和平衡后的結(jié)果，如圖12所示，可見轉(zhuǎn)子在臨界轉(zhuǎn)速附近的振動被大大的降低了，平衡效果較好。
權(quán)利要求
1.基于經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解的柔性轉(zhuǎn)子全息動平衡方法，包括用全息譜技術(shù)做出截面的二維全息譜以及轉(zhuǎn)子在不同轉(zhuǎn)速下的三維全息譜；用工頻橢圓的初相點表征轉(zhuǎn)子各測量截面的振動；其特征在于，按如下步驟進行1)記錄機組試重前整個起車過程電渦流傳感器所測轉(zhuǎn)子振動數(shù)據(jù)和鍵相信號，對振動數(shù)據(jù)進行低通濾波后，用經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解方法分解該數(shù)據(jù)，得到多個固有模態(tài)函數(shù)，第一個固有模態(tài)函數(shù)即是其工頻分量，鍵相信號相鄰兩個脈沖的最高點，作為時間間隔，由該時間間隔來截取和鍵相信號同時采集的振動數(shù)據(jù)，通過升速過程多組相鄰脈沖的截取，得到不同轉(zhuǎn)速下的轉(zhuǎn)子一轉(zhuǎn)的振動數(shù)據(jù)，根據(jù)全息譜技術(shù)，繪制試重前轉(zhuǎn)子不同截面在平衡轉(zhuǎn)速下的三維全息譜以及起車的全息波德圖，包括幅值圖和相位圖，平衡轉(zhuǎn)速取臨界轉(zhuǎn)速的85％-90％；2)用轉(zhuǎn)子試重前起車的振動信號，由下面的公式做出在平衡轉(zhuǎn)速三維全息譜的力和力偶分量分解，平衡轉(zhuǎn)速取臨界轉(zhuǎn)速的85％-90％；R→Af=R→Bf=0.5(R→A+R→B)---(1)]]>R→Ac=-R→Bc=0.5(R→A-R→B)]]> 代表A和B兩個截面的不平衡響應(yīng)， 和 代表A和B兩個截面的力不平衡響應(yīng)， 代表A和B兩個截面的力偶不平衡響應(yīng)分量；3)根據(jù)機組原始振動初相點的方位和滯后角法，在平衡面上試添加不平衡試重；4)記錄機組加試重后的整個電渦流傳感器所測轉(zhuǎn)子振動數(shù)據(jù)和鍵相信號，然后采用和步驟1)中相同的處理方法，提取出其中的工頻模態(tài)分量，由全息譜技術(shù)，繪制試重前轉(zhuǎn)子不同截面在平衡轉(zhuǎn)速下的三維全息譜以及起車的全息波德圖，包括幅值圖和相位圖，平衡轉(zhuǎn)速取臨界轉(zhuǎn)速的85％-90％；5)試重前鍵相信號中多組相鄰脈沖最高點之間間隔的導(dǎo)數(shù)作為轉(zhuǎn)子升速過程中的多個轉(zhuǎn)速，試重后鍵相信號中多組相鄰脈沖最高點之間間隔的導(dǎo)數(shù)作為轉(zhuǎn)子升速過程中的多個轉(zhuǎn)速，得到這兩個過程中相同的轉(zhuǎn)速，再由相同轉(zhuǎn)速對應(yīng)的兩個相鄰鍵相脈沖之間的時間段作為時間間隔，用該時間間隔來截取轉(zhuǎn)子的振動數(shù)據(jù)，得到轉(zhuǎn)子一轉(zhuǎn)的振動數(shù)據(jù)，試重后轉(zhuǎn)子一轉(zhuǎn)的振動數(shù)據(jù)減去試重前一轉(zhuǎn)的振動數(shù)據(jù)，得到轉(zhuǎn)子一轉(zhuǎn)純試重的數(shù)據(jù)，由全息譜技術(shù)，繪制試重前轉(zhuǎn)子不同截面在平衡轉(zhuǎn)速下的三維全息譜以及起車的全息波德圖，包括幅值圖和相位圖，平衡轉(zhuǎn)速取臨界轉(zhuǎn)速的85％-90％；6)依據(jù)公式(1)做出純試重下三維全息譜的力和力偶分解，以及全息波德圖，力分量對應(yīng)一階模態(tài)響應(yīng)，力偶分量對應(yīng)二階模態(tài)響應(yīng)，根據(jù)振型的正交性原則，試重的力分量僅引起轉(zhuǎn)子的一階振動，試重的力偶分量僅引起轉(zhuǎn)子的二階振動，依據(jù)下面的公式計算出在不同轉(zhuǎn)速下，試重的靜力分量和力偶分量；I→f=A→Tf-A→Of]]>I→c=A→Tc-A→Oc---(2)]]> 和 是試重的靜力分量和力偶分量， 是試重的力分量， 是原始振動的力分量， 是試重的力偶分量， 是原始振動的力偶分量。7)根據(jù)各測量面的原始不平衡響應(yīng)，依據(jù)下面的公式計算出在平衡轉(zhuǎn)速下配重的合理大小和相位，平衡轉(zhuǎn)速取臨界轉(zhuǎn)速的85％-90％；P→Af=P→Bf=-T→Af·A→OfI→f]]>P→Ac=-P→Bc=-T→Ac·A→OcI→c---(3)]]>其中， 和 是A截面配重的力分量和力偶分量， 和 是B截面配重的力分量和力偶分量， 和 是試重在A截面的力分量和力偶分量， 和 是原始振動的力分量和力偶分量， 和 是試重的靜力分量和力偶分量；8)加上平衡配重后，測試機組的起車過程，如果滿足平衡要求，即機組能夠順利的沖過臨界轉(zhuǎn)速，并且在額定轉(zhuǎn)速下其振動大小在機組標稱的范圍之內(nèi)則平衡結(jié)束；否則，重復(fù)上述步驟。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解的柔性轉(zhuǎn)子全息動平衡方法。它以全息譜信息集成原理及系統(tǒng)理論為基礎(chǔ)，借助經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解的優(yōu)勢，把轉(zhuǎn)子整個升速過程的數(shù)據(jù)進行分解，提取出其中的工頻分量，繪制出全息波德圖。根據(jù)試重前的全息波德圖和試重后的全息波德圖，計算出在不同轉(zhuǎn)速下的配重質(zhì)量和方位，特別是在臨界轉(zhuǎn)速附近的配重信息。傳統(tǒng)的模態(tài)平衡法在對臨界轉(zhuǎn)速進行平衡時，需要在此轉(zhuǎn)速附近停留以獲得平衡轉(zhuǎn)子的平穩(wěn)數(shù)據(jù)，因為在臨界轉(zhuǎn)速附近振動量比較大，因此存在很大的平衡風(fēng)險。本發(fā)明只需要轉(zhuǎn)子起車過程的瞬態(tài)數(shù)據(jù)，它突破了傳統(tǒng)動平衡方法需要穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)的局限，降低了傳統(tǒng)模態(tài)平衡法采集數(shù)據(jù)的風(fēng)險，并能達到較好的平衡效果。
文檔編號G01M1/00GK1789942SQ20051012452
公開日2006年6月21日 申請日期2005年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月12日
發(fā)明者屈梁生, 蓋廣洪 申請人:西安交通大學(xué)