[發明專利]一種旋轉機械無鍵相無試重動平衡方法和分析裝置

在審

• 申請號: 201910770998.6
• 申請日: 2019-08-20
• 公開（公告）號: CN110646138A
• 公開（公告）日: 2020-01-03
• 發明（設計）人: 王維民;李維博;邵星;趙芳慧
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: G01M1/16
• 分類號: G01M1/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種旋轉機械無鍵相無試重動平衡方法，其特征在于，不需要引入鍵相，而是選取特定葉片作為“虛擬鍵相”，以此作為參考進行旋轉機械轉子無試重動平衡，包括以下步驟：

將脈沖信號傳感器與振動傳感器相結合，對旋轉機械進行實時監測，在工作轉速范圍內的某一特定轉速R下，采集轉子系統工作過程中的相關信號，包括脈沖信號和振動信號等；

根據采集到脈沖信號確定所述旋轉機械上一特定旋轉葉片作為參考葉片，以及所述旋轉機械上除所述參考葉片之外的旋轉葉片為常規葉片。將所述參考葉片作為“虛擬鍵相”；

對采集到所述脈沖信號進行處理，得到軸每轉一周所述參考葉片產生的鍵相信號，即所述“虛擬鍵相”產生的脈沖信號；

對比所述鍵相信號與振動信號，確定振動信號同步分量的正峰值點相對所述振動傳感器探頭的相位角，即為不平衡振動相位角θ₁；

結合無試重現場動平衡方法進行動平衡并驗證配重效果：根據所得最大振幅值A₁以及不平衡振動相位角θ₁，計算獲得所需配重質量M及配重相位角停車完成配重；

啟車，至特定轉速R進行運轉檢測，驗證配重效果。

2.根據權利要求1所述的一種旋轉機械無鍵相無試重動平衡方法，其特征在于，所述“虛擬鍵相”的確定：轉子每轉過一周，所得脈沖信號脈沖數與旋轉葉片數n相同，轉子完全停止后若脈沖信號傳感器正對旋轉葉片，則所得信號為一持續高電壓信號，若脈沖信號傳感器與旋轉葉片錯開則為一低電壓信號；若完全停止后所得信號為一持續高電壓信號，則選取與脈沖信號傳感器正對的旋轉葉片為參考葉片，即“虛擬鍵相”，若完全停止后為一低電壓信號，則選取上一個脈沖信號所對應旋轉葉片為參考葉片，即“虛擬鍵相”。

3.根據權利要求1所述的一種旋轉機械無鍵相無試重動平衡方法，其特征在于，所述鍵相信號的獲取：對采集到脈沖信號進行處理，確定“虛擬鍵相”的脈沖信號作為起始脈沖并進行數據回溯，消去所述常規葉片產生的(n-1)個脈沖信號，得到軸每轉一周所述參考葉片產生的鍵相信號，即所述“虛擬鍵相”產生的脈沖信號。

4.根據權利要求1所述的一種旋轉機械無鍵相無試重動平衡方法，其特征在于，所述不平衡振動相位的獲取：所得鍵相信號與振動信號，將所述鍵相信號作為0°基準，依據同步時間點進行對應，進而確定所述振動信號同步分量的正峰值點相對所述同步振動傳感器探頭的相位角，即為不平衡振動相位角θ₁。

5.根據權利要求1所述的一種旋轉機械無鍵相無試重動平衡方法，其特征在于，所述的無試重現場動平衡方法為：

啟車，至工作轉速范圍內的某一特定轉速R并保持，記錄振動最高點的振幅A₁和相位角θ₁。θ₁為測量儀器所測得的轉子同頻振動相位，即不平衡振動相位。

建立旋轉機械轉子軸承系統有限元模型，根據轉子振型及不平衡響應分析判斷振動點的不平衡量敏感位置作為平衡平面；

通過修正轉子-軸承有限元模型中軸承的剛度和阻尼對轉子-軸承系統進行修正，使得所計算的轉子有限元模型臨界轉速與實際轉子臨界轉速具有較高吻合度；

在有限元模型對應平衡平面節點上施加質量為mg·mm∠0°的不平衡量；

仿真計算得到實際振動測點處振動隨轉速的變化，得到實際振動測點在轉速R時相應的振動幅值A₂和振動相位角θ₂，振動相位角θ₂即為滯后角；

激振力相位等于振動位移矢量相位角θ₁與滯后角θ₂之和，即

配重相位與激振力相位相反，即

根據轉子實際配重半徑r及振幅線性關系計算配重質量M，即

停車，根據實際情況選擇配重質量。