[發明專利]一種轉子系統動平衡激勵識別方法

有效

• 申請號: 201710563533.4
• 申請日: 2017-07-12
• 公開（公告）號: CN107389267B
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發明（設計）人: 陳美龍;李玩幽;王東華;黃健哲;趙濱;高奇;劉凱旋;劉震;樂帥
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01M1/16
• 分類號: G01M1/16;G01M1/22;G01M5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種轉子系統動平衡激勵識別方法,進行實驗測定，采集轉軸上電渦流傳感器的輸出，得到轉子振動響應的實測值；電機停轉，采集轉子系統的幾何參數和材料參數，建立轉子系統的有限元模型；由有限元仿真，得到轉子振動響應的仿真值；設置轉子系統動平衡激勵識別目標函數和最優化模型；采用最優化算法進行迭代求解，得到轉子系統的初始不平衡量、軸承剛度和阻尼參數。本發明方法利用仿真結果與實驗結果進行優化，可以基于部分實驗數據通過具有良好魯棒性和識別精度的轉子系統動平衡激勵進行有效識別，易在工程實際中運用，受設備結果和測試條件限制小。

技術領域

本發明屬于機械振動領域，特別是一種轉子系統動平衡激勵識別方法。

背景技術

旋轉機械的不平衡激勵力識別問題，與轉子系統的動平衡理論緊密相關。目前，轉子動平衡過程主要在動平衡機上實現，只有部分船舶機械，例如汽輪機、發電機等大型設備會有現場動平衡的技術要求，而對輔助動力設備，很少進行現場動平衡操作，對運行過程中的不平衡激勵力也缺乏有效的定量分析手段。

工程實踐表明，電機驅動的離心泵、螺桿泵等立式機械設備在運行過程中的轉子不平衡激勵，對機腳的振動響應帶來嚴重影響，因此需要探索不平衡激勵的獲取方法，為設備的減振降噪提供有力的技術支撐。

針對一般旋轉設備，目前主要的平衡方法有影響系數法、模態平衡法、無試重平衡法等。影響系數法的缺點是為了獲得影響系數矩陣需要多次加試重，反復啟停。該類方法的缺點是需要對待平衡的轉子結構的動力學特性有深入的了解，對平衡人員的要求較高，且復雜轉子系統的振型較為復雜，不易得到較好的平衡效果，因而不適合對振型復雜的轉子系統進行平衡。現場平衡時，可供使用的平衡校正面數受到限制，一般多為兩個校正面；使用此方法要想獲得理想的平衡效果必須使轉子在各階臨界轉速附近運轉。該方法主要是基于轉子系統的有限元模型進行的,模型的精度對不平衡激勵的識別效果有直接的影響，因此需要事先對仿真模型進行必要的模型修正，使仿真與試驗模型吻合良好。

綜上所述，各種動平衡方法均存在一定的缺點和局限性。目前，船用電機驅動的離心泵、螺桿泵等立式泵類設備，對現場動平衡需求考慮不足，導致可加配重位置和方式嚴重受限，轉子振動的測量位置也很有限，增大了轉子不平衡激勵力的獲取難度，因此，不平衡力和不平衡扭矩的獲取、識別方法仍然是亟需解決的技術難題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能夠精確獲取不平衡力和不平衡扭矩、魯棒性好的轉子系統動平衡激勵識別方法。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的，包括如下步驟：

步驟一.在轉軸上安裝電渦流傳感器；

所述的電渦流傳感器成對分布與轉軸的對稱位置；電渦流傳感器有2～3對；

步驟二.驅動電機開機，待轉子達到預定轉速且穩定后，采集電渦流傳感器的輸出，得到轉子振動響應的實測值；

步驟三.電機停轉，采集轉子系統的幾何參數和材料參數，建立轉子系統的有限元模型；

步驟四.由有限元仿真，得到轉子振動響應的仿真值；

步驟五.設置轉子系統動平衡激勵識別目標函數和最優化模型；

步驟六.采用最優化算法進行迭代求解，得到轉子系統的初始不平衡量、軸承剛度和阻尼參數。

本發明還可以包括：

1.所述轉子系統動平衡激勵識別目標函數以轉子振動響應的實測值和仿真值的差值最小為原則。

2.所述轉子系統動平衡激勵識別最優化模型為

Minimize f(Ω,x₁,x₂,x₃)