一種轉(zhuǎn)子扭振激勵(lì)與振動(dòng)分析實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種轉(zhuǎn)子扭振激勵(lì)與振動(dòng)分析實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，屬于旋轉(zhuǎn)機(jī)械實(shí)驗(yàn)裝置【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明包括多跨轉(zhuǎn)子試驗(yàn)臺(tái)、轉(zhuǎn)子扭振激勵(lì)裝置和轉(zhuǎn)子振動(dòng)監(jiān)測(cè)與分析系統(tǒng)。轉(zhuǎn)子扭振激勵(lì)裝置中，信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生交變信號(hào)經(jīng)過(guò)功率放大器和變壓器作用后與直流穩(wěn)壓線性電源的輸出信號(hào)疊加，作為直流電機(jī)的輸入，使其輸出波動(dòng)扭矩；多跨轉(zhuǎn)子試驗(yàn)臺(tái)的轉(zhuǎn)子在波動(dòng)扭矩激勵(lì)下發(fā)生扭振，轉(zhuǎn)子振動(dòng)監(jiān)測(cè)與分析系統(tǒng)監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)子橫向振動(dòng)和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。本發(fā)明可在實(shí)驗(yàn)室條件下完成轉(zhuǎn)子系統(tǒng)扭振的激勵(lì)與測(cè)量，可用于研究轉(zhuǎn)子系統(tǒng)受到扭振激勵(lì)時(shí)橫向振動(dòng)和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的關(guān)系、分析扭振激勵(lì)下轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的特征，系統(tǒng)易于實(shí)現(xiàn)、功能完備。主要用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械科研和教學(xué)領(lǐng)域。
【專利說(shuō)明】一種轉(zhuǎn)子扭振激勵(lì)與振動(dòng)分析實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及旋轉(zhuǎn)機(jī)械實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)領(lǐng)域，特別涉及一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的扭振激勵(lì)與振動(dòng)分析方法及其實(shí)驗(yàn)裝置，屬于轉(zhuǎn)子系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]轉(zhuǎn)子系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等旋轉(zhuǎn)機(jī)械，是發(fā)電設(shè)備中傳遞功率與實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵部件，其安全可靠性直接關(guān)系到整個(gè)設(shè)備的安全性和可靠性。隨著現(xiàn)代大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械的發(fā)展，高參數(shù)、大容量機(jī)組成為提高效率、降低污染排放的有效途徑，其轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的尺寸不斷增加，百萬(wàn)機(jī)組汽輪機(jī)的軸系長(zhǎng)度超過(guò)45米(單軸布置)。轉(zhuǎn)子系統(tǒng)軸系的長(zhǎng)徑比隨著尺寸的增加而增大，600MW及以上功率的汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子系統(tǒng)軸系在50HZ工頻下通常有三階扭振固有頻率，這使得轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在承受扭振激勵(lì)時(shí)發(fā)生共振的風(fēng)險(xiǎn)增大。與此同時(shí)，電網(wǎng)為提高電力送出能力，廣泛采用了各種電力電子設(shè)備和技術(shù)，如串聯(lián)補(bǔ)償電容、可控串聯(lián)電容補(bǔ)償、高壓直流輸電技術(shù)等。在距離負(fù)荷中心較遠(yuǎn)的電站采用大規(guī)模長(zhǎng)距離輸電線路的條件下，上述設(shè)備和技術(shù)的應(yīng)用給電網(wǎng)和發(fā)電設(shè)備帶來(lái)了機(jī)網(wǎng)耦合振蕩的風(fēng)險(xiǎn)，其中以次冋步振湯最為典型。
[0003]近年來(lái)，隨著我國(guó)電力系統(tǒng)和發(fā)電裝機(jī)容量的迅速增加，次同步振蕩現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生且有不斷上升的趨勢(shì)。次同步振蕩發(fā)生時(shí)，作用于發(fā)電設(shè)備轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的扭振激勵(lì)頻率接近轉(zhuǎn)子系統(tǒng)軸系扭振固有頻率，使得轉(zhuǎn)子系統(tǒng)和電網(wǎng)之間發(fā)生強(qiáng)烈的能量交換，引起轉(zhuǎn)子系統(tǒng)扭振增大，可能超過(guò)軸系疲勞極限，引起轉(zhuǎn)子系統(tǒng)軸系的疲勞損傷。由于扭振的隱蔽性，發(fā)生時(shí)不易察覺(jué)，且扭振引起的疲勞損傷快速累積，對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的安全性造成嚴(yán)重威脅。
[0004]目前，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)扭振監(jiān)測(cè)需要專門的扭振測(cè)量裝置。常規(guī)發(fā)電設(shè)備中通常安裝有橫振監(jiān)測(cè)裝置，扭振監(jiān)測(cè)裝置逐漸在新建機(jī)組中安裝，扭振監(jiān)測(cè)在現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用還較少?；谀壳鞍l(fā)電設(shè)備實(shí)際情況，研究轉(zhuǎn)子系統(tǒng)扭振與橫振的關(guān)系，分析利用橫振信號(hào)判斷轉(zhuǎn)子系統(tǒng)扭振的方法可以為常規(guī)電站的運(yùn)行監(jiān)測(cè)提供重要依據(jù)。為此，通過(guò)實(shí)驗(yàn)室條件下的模擬實(shí)驗(yàn)研究轉(zhuǎn)子系統(tǒng)扭振與橫振的相互關(guān)系，具有重要的意義和迫切的應(yīng)用需求。實(shí)驗(yàn)室條件下要求實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)單，設(shè)備易于獲得，能夠有效模擬轉(zhuǎn)子系統(tǒng)受到的扭振激勵(lì)，扭振激勵(lì)的振幅和頻率能夠控制和調(diào)節(jié)，并能夠?qū)崟r(shí)測(cè)量轉(zhuǎn)子系統(tǒng)橫振和扭振信號(hào)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種在實(shí)驗(yàn)室條件下實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)扭振激勵(lì)和振動(dòng)信號(hào)分析的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種轉(zhuǎn)子扭振激勵(lì)與振動(dòng)分析實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括多跨轉(zhuǎn)子試驗(yàn)臺(tái)、轉(zhuǎn)子扭振激勵(lì)裝置和振動(dòng)監(jiān)測(cè)與分析系統(tǒng)；所述的多跨轉(zhuǎn)子試驗(yàn)臺(tái)包括至少兩個(gè)轉(zhuǎn)子、底座和直流電機(jī)，直流電機(jī)和轉(zhuǎn)子之間以及轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子之間通過(guò)聯(lián)軸器連接，在每個(gè)轉(zhuǎn)子上至少安裝一個(gè)輪盤和一個(gè)扭振測(cè)量盤，直流電機(jī)和轉(zhuǎn)子由軸承座支撐，軸承座安裝在底座上；所述的轉(zhuǎn)子扭振激勵(lì)裝置包括直流穩(wěn)壓線性電源、信號(hào)發(fā)生器、功率放大器和變壓器，信號(hào)發(fā)生器輸出的交變信號(hào)經(jīng)過(guò)功率放大器和變壓器放大后與直流穩(wěn)壓線性電源的輸出信號(hào)疊加產(chǎn)生交變激勵(lì)載荷，輸入到直流電機(jī)，使直流電機(jī)輸出波動(dòng)扭矩；所述的振動(dòng)監(jiān)測(cè)與分析系統(tǒng)包括位移傳感器、扭振傳感器、鍵相傳感器、含有數(shù)據(jù)分析軟件的計(jì)算機(jī)及實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)；位移傳感器布置在軸承座附近，分別沿X方向和Y方向布置；鍵相傳感器布置在鍵相器附近，鍵相器安裝在靠近直流電機(jī)輸出軸的轉(zhuǎn)子上；扭振傳感器布置在扭振測(cè)量盤附近；橫向振動(dòng)信號(hào)和鍵相信號(hào)分別由位移傳感器和鍵相傳感器采集，經(jīng)前置器、隔直箱處理由低速數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后輸入到計(jì)算機(jī)中進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、實(shí)時(shí)顯示和存儲(chǔ)，扭轉(zhuǎn)振動(dòng)信號(hào)由扭振傳感器采集經(jīng)過(guò)高速同步數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后輸入到計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、實(shí)時(shí)顯示和存儲(chǔ)。
[0007]上述技術(shù)方案中，所述的信號(hào)發(fā)生器輸出交變信號(hào)為正弦信號(hào)，輸出頻率范圍IHz?1kHz，輸出電壓IOmV?IOV ;功率放大器輸出功率I?200W、頻率范圍5?1kHz，失真度小于3% ;變壓器為單相變壓器，輸入電壓O?220V，調(diào)率O?50 ;直流電機(jī)輸入電壓O?220V，輸入電流O?2A，額定功率300W ;直流穩(wěn)壓線性電源輸出電壓O?300V，輸出電流O?3A。
[0008]本發(fā)明所述的轉(zhuǎn)子直徑為10?20mm、長(zhǎng)度為350?550mm ;輪盤直徑為50?70mm、厚度10?20mm ;聯(lián)軸器為彈性聯(lián)軸器。
[0009]本發(fā)明所述的扭振測(cè)量盤為外緣帶有齒形的輪盤，齒數(shù)至少為60個(gè)。
[0010]本發(fā)明所述的位移傳感器采用電渦流傳感器；扭振傳感器采用霍爾傳感器。
[0011]本發(fā)明所述的低速數(shù)據(jù)采集器至少具有12通道，采樣率至少為IOkHz ;高速同步數(shù)據(jù)采集器至少具有4個(gè)同步通道，每個(gè)通道采樣率至少為4MHz ;低速數(shù)據(jù)采集器和高速數(shù)據(jù)采集器通過(guò)同步線實(shí)現(xiàn)信號(hào)的同步采樣。
[0012]本發(fā)明與現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點(diǎn)及突出的效果:①本發(fā)明通過(guò)在轉(zhuǎn)子的驅(qū)動(dòng)端加入交變激勵(lì)載荷實(shí)現(xiàn)扭振激勵(lì)，該系統(tǒng)易于在實(shí)驗(yàn)室條件下實(shí)現(xiàn)，成本較低。②轉(zhuǎn)子扭振激勵(lì)裝置便于調(diào)節(jié)扭振激勵(lì)的頻率和幅值，能夠模擬不同扭振激勵(lì)載荷對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的作用。③振動(dòng)監(jiān)測(cè)與分析系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)子的橫向振動(dòng)和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，也可以進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和回放，便于研究扭振激勵(lì)下轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的橫振和扭振特征以及橫振和扭振的耦合關(guān)系。④本發(fā)明具有很好的開(kāi)放性、擴(kuò)展性、通用性和可操作性:轉(zhuǎn)子扭振激勵(lì)裝置可以應(yīng)用于同類型轉(zhuǎn)子試驗(yàn)臺(tái)的扭振激勵(lì)；振動(dòng)監(jiān)測(cè)與分析系統(tǒng)可以適用于同類型轉(zhuǎn)子試驗(yàn)臺(tái)的橫振和扭振監(jiān)測(cè)和分析；多跨轉(zhuǎn)子試驗(yàn)臺(tái)可以擴(kuò)展為不同連接形式、不同支撐形式，轉(zhuǎn)子和軸承均可更換，可以模擬不同類型轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的橫振和扭振特性；本發(fā)明的系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，可以方便地調(diào)節(jié)扭振激勵(lì)以觀測(cè)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的振動(dòng)響應(yīng)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1:轉(zhuǎn)子扭振激勵(lì)與振動(dòng)分析實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2:轉(zhuǎn)子扭振激勵(lì)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖3:多跨轉(zhuǎn)子試驗(yàn)臺(tái)與傳感器布置實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖4:振動(dòng)監(jiān)測(cè)與分析系統(tǒng)的流程圖。
[0017]圖5:扭振測(cè)量和分析方法。[0018]圖中:1-轉(zhuǎn)子扭振激勵(lì)裝置；2-多跨轉(zhuǎn)子試驗(yàn)臺(tái)；3_振動(dòng)監(jiān)測(cè)與分析系統(tǒng)；4-底座；5_第一電機(jī)支座；6_直流電機(jī)；7_電機(jī)連接線纜；8_第二電機(jī)支座；9-電機(jī)和第一跨轉(zhuǎn)子聯(lián)軸器；10_第一個(gè)Y方向電潤(rùn)流傳感器；11_第一霍爾傳感器；12_第一輪盤；13_第二個(gè)Y方向電渦流傳感器；14-第一跨轉(zhuǎn)子和第二跨轉(zhuǎn)子聯(lián)軸器；15-第三個(gè)Y方向電渦流傳感器；16-第二輪盤；17-第三輪盤；18-第二霍爾傳感器；19_第四個(gè)Y方向電渦流傳感器；20_第四滑動(dòng)軸承座；21_第四個(gè)X方向電渦流傳感器；22_第二扭振測(cè)量盤；23_第二跨轉(zhuǎn)子；24_第三個(gè)X方向電渦流傳感器；25_第三滑動(dòng)軸承座；26_第二滑動(dòng)軸承座；27—第二個(gè)X方向電渦流傳感器；28_第一跨轉(zhuǎn)子；29_第一扭振測(cè)量盤；30—第一個(gè)X方向電渦流傳感器；31_第一滑動(dòng)軸承座；32_電機(jī)輸出軸；33_連接線纜；34_調(diào)節(jié)電阻；35-直流穩(wěn)壓線性電源；36_信號(hào)發(fā)生器；37_功率放大器；38_變壓器；39_鍵相傳感器；40-鍵相器。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明轉(zhuǎn)子扭振激勵(lì)與振動(dòng)分析實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工作原理和工作過(guò)程作詳細(xì)說(shuō)明。
[0020]圖1為轉(zhuǎn)子扭振激勵(lì)與振動(dòng)分析實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)示意圖，該系統(tǒng)包括多跨轉(zhuǎn)子試驗(yàn)臺(tái)2、轉(zhuǎn)子扭振激勵(lì)裝置I和振動(dòng)監(jiān)測(cè)與分析系統(tǒng)3 ;其中轉(zhuǎn)子扭振激勵(lì)裝置是轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)部分，在本發(fā)明中也是扭振激勵(lì)的產(chǎn)生裝置。多跨轉(zhuǎn)子試驗(yàn)臺(tái)是該系統(tǒng)主要的機(jī)械部分，振動(dòng)監(jiān)測(cè)與分析系統(tǒng)是實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的測(cè)量和數(shù)據(jù)分析部分。其工作原理:信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生交變信號(hào)(頻率和幅值可調(diào)節(jié))，經(jīng)過(guò)功率放大器和變壓器作用后加入到直流穩(wěn)壓線性電源、直流電機(jī)和調(diào)節(jié)電阻的電路中，實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電機(jī)輸入功率的交變激勵(lì)，多跨轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在直流電機(jī)交變驅(qū)動(dòng)力的激勵(lì)下發(fā)生扭振，振動(dòng)監(jiān)測(cè)與分析系統(tǒng)測(cè)量轉(zhuǎn)子不同部位的橫向振動(dòng)和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，橫向振動(dòng)通過(guò)位移傳感器測(cè)量，扭轉(zhuǎn)振動(dòng)通過(guò)霍爾傳感器測(cè)量，原始信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)采集器完成模數(shù)轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)中，數(shù)據(jù)分析軟件處理橫振和扭振測(cè)量結(jié)果，由實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)進(jìn)行顯示。
[0021]圖2為轉(zhuǎn)子扭振激勵(lì)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，包括直流穩(wěn)壓線性電源35，信號(hào)發(fā)生器36，功率放大器37，變壓器38，調(diào)節(jié)電阻34和連接線纜33。扭振激勵(lì)通過(guò)信號(hào)發(fā)生器36產(chǎn)生設(shè)定頻率和幅值的交變信號(hào)，依次經(jīng)過(guò)功率放大器37和變壓器38放大后與直流穩(wěn)壓線性電源的輸出信號(hào)疊加產(chǎn)生交變激勵(lì)載荷，輸入到直流電機(jī)6,使直流電機(jī)輸出波動(dòng)扭矩，實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的扭振激勵(lì)。信號(hào)發(fā)生器輸出交變信號(hào)優(yōu)選為正弦信號(hào)，輸出頻率范圍IHz?1kHz，輸出電壓IOmV?IOV ;功率放大器輸出功率I?200W、頻率范圍5?1kHz，失真度小于3% ;變壓器為單相變壓器，輸入電壓O?220V，調(diào)率O?50 ;直流電機(jī)輸入電壓
O?220V，輸入電流O?2A，額定功率300W ;直流穩(wěn)壓線性電源輸出電壓O?300V，輸出電流O?3A。本發(fā)明的轉(zhuǎn)子扭振激勵(lì)裝置，采用從驅(qū)動(dòng)端施加扭振激勵(lì)載荷的方式，便于在實(shí)驗(yàn)室條件下實(shí)現(xiàn)，設(shè)備易于獲得，避免采用三相交流電機(jī)作為扭振激勵(lì)源而增加的系統(tǒng)復(fù)雜性以及操作上的不便。
[0022]所述的多跨轉(zhuǎn)子試驗(yàn)臺(tái)包括至少兩個(gè)轉(zhuǎn)子、底座4和直流電機(jī)6，直流電機(jī)和轉(zhuǎn)子之間以及轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子之間通過(guò)聯(lián)軸器連接，在每個(gè)轉(zhuǎn)子上至少安裝一個(gè)輪盤和一個(gè)扭振測(cè)量盤，直流電機(jī)和轉(zhuǎn)子由軸承座支撐，軸承座安裝在底座上。轉(zhuǎn)子直徑一般為10?20mm、長(zhǎng)度為350?550mm ;輪盤直徑為50?70mm、厚度10?20mm ;聯(lián)軸器為彈性聯(lián)軸器。扭振測(cè)量盤為外緣帶有齒形的輪盤，齒數(shù)至少為60個(gè)。圖3多跨轉(zhuǎn)子試驗(yàn)臺(tái)與傳感器布置實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，多跨轉(zhuǎn)子試驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)布置如圖3所示。直流電機(jī)6的輸出軸通過(guò)聯(lián)軸器9與第一跨轉(zhuǎn)子28相連，第一跨轉(zhuǎn)子28通過(guò)第一跨轉(zhuǎn)子和第二跨轉(zhuǎn)子聯(lián)軸器14與第二跨轉(zhuǎn)子23相連，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)部件的驅(qū)動(dòng)。第一跨轉(zhuǎn)子28由第一滑動(dòng)軸承座和第二滑動(dòng)軸承座支撐，第二跨轉(zhuǎn)子23由第三滑動(dòng)軸承座和第四滑動(dòng)軸承座支撐。第一跨轉(zhuǎn)子28上布置有第一輪盤12，第二跨轉(zhuǎn)子23上布置有第二輪盤16和第三輪盤17。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，直流電機(jī)通過(guò)電機(jī)和第一跨轉(zhuǎn)子聯(lián)軸器9帶動(dòng)第一跨轉(zhuǎn)子28旋轉(zhuǎn)，同時(shí)由第一跨轉(zhuǎn)子和第二跨轉(zhuǎn)子聯(lián)軸器14帶動(dòng)第二跨轉(zhuǎn)子23旋轉(zhuǎn)，第一跨轉(zhuǎn)子28上的輪盤12和第二跨轉(zhuǎn)子23上的第二輪盤16、第三輪盤17隨轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)。由轉(zhuǎn)子扭振激勵(lì)裝置產(chǎn)生扭振激勵(lì)信號(hào)后，通過(guò)直流電機(jī)6產(chǎn)生轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)力矩的波動(dòng)，從而形成轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的扭振激勵(lì)。由于電機(jī)-第一跨轉(zhuǎn)子聯(lián)軸器9和第一跨轉(zhuǎn)子和第二跨轉(zhuǎn)子聯(lián)軸器14為彈性聯(lián)軸器，電機(jī)輸出軸32、第一跨轉(zhuǎn)子28和第二跨轉(zhuǎn)子23的扭振各不相同，第一跨轉(zhuǎn)子28和第二跨轉(zhuǎn)子23的扭振通過(guò)第二扭振測(cè)量盤29和第一扭振測(cè)量盤22測(cè)量，同時(shí)測(cè)量第一跨轉(zhuǎn)子28和第二跨轉(zhuǎn)子23在軸承附近的橫向振動(dòng)(包括第一個(gè)Y方向電渦流傳感器10、第一個(gè)X方向電渦流傳感器30、第二個(gè)Y方向電渦流傳感器13、第二個(gè)X方向電渦流傳感器27、第三個(gè)Y方向電渦流傳感器15、第三個(gè)X方向電渦流傳感器24、第四個(gè)Y方向電渦流傳感器19和第四個(gè)X方向電渦流傳感器21)，相位測(cè)量通過(guò)鍵相傳感器39實(shí)現(xiàn)。
[0023]圖4振動(dòng)監(jiān)測(cè)與分析系統(tǒng)的流程圖，所述的振動(dòng)監(jiān)測(cè)與分析系統(tǒng)包括位移傳感器、扭振傳感器、鍵相傳感器、含有數(shù)據(jù)分析軟件的計(jì)算機(jī)及實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)；位移傳感器布置在軸承座附近，分別沿X方向和Y方向布置；鍵相傳感器布置在鍵相器附近，鍵相器安裝在靠近直流電機(jī)輸出軸的轉(zhuǎn)子上；扭振傳感器布置在扭振測(cè)量盤附近；橫向振動(dòng)信號(hào)和鍵相信號(hào)分別由位移傳感器和鍵相傳感器采集，經(jīng)前置器、隔直箱處理由低速數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后輸入到計(jì)算機(jī)中進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、實(shí)時(shí)顯示和存儲(chǔ)，扭轉(zhuǎn)振動(dòng)信號(hào)由扭振傳感器采集經(jīng)過(guò)高速同步數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后輸入到計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、實(shí)時(shí)顯示和存儲(chǔ)。位移傳感器采用電渦流傳感器；扭振傳感器采用霍爾傳感器。低速數(shù)據(jù)采集器至少具有12通道，采樣率至少為IOkHz ;高速同步數(shù)據(jù)采集器至少具有4個(gè)同步通道，每個(gè)通道采樣率至少為4MHz ;低速數(shù)據(jù)采集器和高速數(shù)據(jù)采集器通過(guò)同步線實(shí)現(xiàn)信號(hào)的同步采樣。
[0024]圖5為扭振測(cè)量和分析方法。以第一扭振測(cè)量盤29為例說(shuō)明扭振測(cè)量和分析方法。第一扭振測(cè)量盤29為外緣帶有齒形的輪盤，齒數(shù)為60，工作時(shí)通過(guò)鍵相傳感器39標(biāo)記每轉(zhuǎn)的起始位置，從而確定每個(gè)齒的通過(guò)時(shí)刻?；魻杺鞲衅?1由于第一扭振測(cè)量盤29齒高和齒底的差異而產(chǎn)生如圖5所示的脈沖系列。當(dāng)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行沒(méi)有扭振時(shí)，測(cè)得的脈沖時(shí)刻為如圖5所示上面的波形；當(dāng)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)受到扭振激勵(lì)時(shí)，瞬時(shí)轉(zhuǎn)速發(fā)生波動(dòng)，測(cè)得的脈沖為如圖5所示下面的波形，比較有無(wú)扭振激勵(lì)時(shí)的波形，可以得到扭振激勵(lì)下扭振測(cè)量盤29各個(gè)齒的瞬時(shí)到達(dá)時(shí)刻，基于瞬時(shí)到達(dá)時(shí)刻和無(wú)扭振時(shí)測(cè)得的扭振測(cè)量盤29的齒形，計(jì)算得到轉(zhuǎn)子的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速，瞬時(shí)轉(zhuǎn)速即反映了轉(zhuǎn)子的扭振，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子扭振的測(cè)量。
【權(quán)利要求】
1.一種轉(zhuǎn)子扭振激勵(lì)與振動(dòng)分析實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括多跨轉(zhuǎn)子試驗(yàn)臺(tái)(2)、轉(zhuǎn)子扭振激勵(lì)裝置(I)和振動(dòng)監(jiān)測(cè)與分析系統(tǒng)(3);所述的多跨轉(zhuǎn)子試驗(yàn)臺(tái)包括至少兩個(gè)轉(zhuǎn)子、底座(4)和直流電機(jī)(6)，直流電機(jī)和轉(zhuǎn)子之間以及轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子之間通過(guò)聯(lián)軸器連接，在每個(gè)轉(zhuǎn)子上至少安裝一個(gè)輪盤和一個(gè)扭振測(cè)量盤，直流電機(jī)和轉(zhuǎn)子由軸承座支撐，軸承座安裝在底座上；所述的轉(zhuǎn)子扭振激勵(lì)裝置包括直流穩(wěn)壓線性電源(35)、信號(hào)發(fā)生器(36)、功率放大器(37)和變壓器(38)，信號(hào)發(fā)生器(36)輸出的交變信號(hào)經(jīng)過(guò)功率放大器(37)和變壓器(38)放大后與直流穩(wěn)壓線性電源(35)輸出信號(hào)疊加產(chǎn)生交變激勵(lì)載荷，輸入到直流電機(jī)(6)，使直流電機(jī)輸出波動(dòng)扭矩；所述的振動(dòng)監(jiān)測(cè)與分析系統(tǒng)包括位移傳感器、扭振傳感器、鍵相傳感器、含有數(shù)據(jù)分析軟件的計(jì)算機(jī)及實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)；位移傳感器布置在軸承座附近，分別沿X方向和Y方向布置；鍵相傳感器布置在鍵相器附近，鍵相器安裝在靠近直流電機(jī)輸出軸的轉(zhuǎn)子上；扭振傳感器布置在扭振測(cè)量盤附近；橫向振動(dòng)信號(hào)和鍵相信號(hào)分別由位移傳感器和鍵相傳感器采集，經(jīng)前置器、隔直箱處理由低速數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后輸入到計(jì)算機(jī)中進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、實(shí)時(shí)顯示和存儲(chǔ)，扭轉(zhuǎn)振動(dòng)信號(hào)由扭振傳感器采集經(jīng)過(guò)高速同步數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后輸入到計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、實(shí)時(shí)顯示和存儲(chǔ)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種轉(zhuǎn)子扭振激勵(lì)與振動(dòng)分析實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:信號(hào)發(fā)生器輸出交變信號(hào)為正弦信號(hào)，輸出頻率范圍IHz?1kHz，輸出電壓IOmV?IOV ;功率放大器輸出功率I?200W、頻率范圍5?1kHz，失真度小于3% ;變壓器為單相變壓器，輸入電壓O?220V，調(diào)率O?50 ;直流電機(jī)輸入電壓O?220V，輸入電流O?2A，額定功率300W ；直流穩(wěn)壓線性電源輸出電壓O?300V，輸出電流O?3A。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種轉(zhuǎn)子扭振激勵(lì)與振動(dòng)分析實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:轉(zhuǎn)子直徑為10?20mm、長(zhǎng)度為350?550mm ;輪盤直徑為50?70mm、厚度10?20mm ;聯(lián)軸器為彈性聯(lián)軸器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種轉(zhuǎn)子扭振激勵(lì)與振動(dòng)分析實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:扭振測(cè)量盤為外緣帶有齒形的輪盤，齒數(shù)至少為60個(gè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1?4任一權(quán)利要求所述的轉(zhuǎn)子扭振激勵(lì)裝置與振動(dòng)分析實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:位移傳感器采用電渦流傳感器；扭振傳感器采用霍爾傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種轉(zhuǎn)子扭振激勵(lì)與振動(dòng)分析實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:低速數(shù)據(jù)采集器至少具有12通道，采樣率至少為IOkHz ;高速同步數(shù)據(jù)采集器至少具有4個(gè)同步通道，每個(gè)通道采樣率至少為4MHz ;低速數(shù)據(jù)采集器和高速數(shù)據(jù)采集器通過(guò)同步線實(shí)現(xiàn)信號(hào)的同步采樣。
【文檔編號(hào)】G01M7/02GK103558003SQ201310541227
【公開(kāi)日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月5日
【發(fā)明者】蔣東翔, 劉超 申請(qǐng)人:清華大學(xué)