[發明專利]液體式在線自動平衡裝置的靶向控制方法及控制系統

有效

• 申請號: 201310069501.0
• 申請日: 2013-03-05
• 公開（公告）號: CN103148164A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 潘鑫;吳海琦;高金吉
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: F16F15/16
• 分類號: F16F15/16;F16F15/32
• 代理公司: 北京雙收知識產權代理有限公司 11241
• 代理人: 路遠

技術領域

本發明涉及一種控制系統和控制方法，特別是涉及液體式自動平衡裝置的控制系統和控制方法。?

背景技術

旋轉機械在運行過程中，轉子不平衡是其最常見的故障之一。為解決該類故障，常常需要不斷地停機對設備進行動平衡。傳統的動平衡方法利用動平衡機進行動平衡或進行現場整機動平衡，但兩種方法均需花費大量的時間和人力、財力，使用不便。在線自動平衡技術是一種無需設備停車即可在線消除設備不平衡故障的技術，理論上該技術不僅能及時、快速地降低設備因不平衡帶來的振動，而且可在設備的長周期運行期間，隨時調整其不平衡狀態，使設備一直運行在良好的平衡狀態下。目前該技術已在高精度磨床領域得到了廣泛應用，主要的自動平衡裝置包括機電式和液體注液式兩種。?

機電式平衡裝置內部裝有兩臺微電機，通過精密齒輪系統驅動2個質量補償平衡塊進行轉動，兩微電機各自地旋轉方向和角度均可由微機按振動信號進行控制。該類裝置因平衡速度快、具有停機平衡量保持功能等優點，應用較廣，但因平衡裝置內部有非對稱的質量塊和復雜的機械傳遞機構，不適合高速的場合，且因該裝置對加工精度的高要求，使得制造困難。?

液體注液式平衡裝置，例如專利號為US3950897的注液式平衡裝置，和申請號為201110020818.6的注液式在線動平衡頭，通過向和設備同步旋轉的平衡裝置儲液腔中注入適量的液體，達到自動平衡的目的。該類裝置結構簡單，適合于高速的場合，但平衡能力隨平衡次數的增加而減少，不具備停機保持功能，注液時的液體飛濺也對環境有影響，這幾方面的缺點限制了該類裝置的發展。由于現有的平衡裝置均有由自身結構決定的無法避免的缺陷，限制了它們的使用場合。?

針對上述結構缺陷，存在一種改進的氣壓液體式平衡裝置，該裝置的基本工作原理為利用壓縮空氣驅動平衡液體在液腔間流動轉移，工作時，平衡裝置與被測設備同步旋轉，當被測設備的振動值超出許用值時，平衡裝置啟動，以壓縮空氣為動力源，驅動平衡液經連通管在儲液腔之間作可控性流動，以改變平衡裝置自身質量分布的方式，在線平衡被測設備，實?現被測設備的質量平衡。平衡過程中無需被測設備停車，當被測設備的振動值降低至允許值以下后，平衡裝置停止動作，直至被測設備的振動幅值再次超標。?

例如申請號為201110457792.1的氣壓液體式轉子在線自動平衡執行器，如圖1和圖2所示，主要由平衡盤和氣源分配器兩部分組成，圓形的平衡盤底盤上沿圓周周邊均布扇面形的儲液腔（即儲液室），內充平衡液，平衡盤隨被測設備同步旋轉，而氣源分配器靜止不動，用于將壓縮空氣導入旋轉部件中。壓縮空氣驅動平衡液在位置相對的兩個儲液腔之間按指定方向轉移流動，實現旋轉被測系統的自動平衡。?

對于注液式或氣壓液體式自動平衡裝置的控制方式，目前較常用的方法為尋優法。以注液式平衡裝置為例，其基本原理為：先向某一容腔試噴液體，看振幅增大還是減小，如振幅增大，則說明該方向不對，試噴儲液腔改變，按順序向下一個相鄰的容腔噴液；如振幅減小，則說明有平衡效果，繼續在此容腔噴液，一直到振幅再次變大時，再向下一個相鄰的容腔噴液。如此循環，一直達到要求的平衡精度為止。在此方法中，不預先計算不平衡量的量值和相位，雖然簡便易行，但運行效率低，平衡時間較長，需要向多個儲液腔進行試液操作，不可避免的存在多次錯調的現象，不利于設備的安全運行。?

如果平衡裝置在執行命令前，已經精準地定位出不平衡量的量值和相位，系統即可有確定目標的的進行注液或注氣操作，和上述尋優法相比，不僅省去了多次試噴的過程，縮短了平衡時間，使得執行效率更高，而且在這種靶向抑制不平衡故障的過程中，系統振動幅值將單調下降，避免了錯調現象的發生。?

發明內容

本發明的目的是提供一種控制方法，解決液體式在線自動平衡裝置不能準確定向消除不平衡量帶來的振動的技術問題。?

本發明的另一個目的是提供一種靶向控制系統，解決液體式在線自動平衡裝置中注液或注氣的順序、時長與旋轉設備動平衡狀態難以準確匹配的技術問題。?

本發明的液體式在線自動平衡裝置的靶向控制方法，包括以下步驟：?

從接收的實時振動信號中，提取被測設備的一倍頻信號；?

利用所述一倍頻信號計算所述被測設備的不平衡量的量值和相位；?

將所述不平衡量的所述量值轉換為平衡裝置抵消所述不平衡量時儲液腔中液體的分布數據，并形成液體注入或氣體驅動儲液腔中液體轉移的時間控制量；?

根據所述不平衡量的量值和相位，將所述時間控制量分解為相應所述儲液腔的控制時長；?