[發明專利]一種基于復合矢量的轉子系統全息動平衡方法

在審

• 申請號: 202111517159.7
• 申請日: 2021-12-13
• 公開（公告）號: CN114427933A
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 山崧;蔡國娟;黃強;陳泓銘;高麗巖;劉景明;屈世棟;黃鑫;劉洋;王超;張重陽;姚曉燕;馮世杰
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司
• 主分類號: G01M1/16
• 分類號: G01M1/16
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 杜文茹

一種基于復合矢量的轉子系統全息動平衡方法，包括：利用傳感器采集轉子兩測振面的振動數據，利用全息譜技術判斷振動數據是否為不平衡故障數據；采用全息譜技術將具有不平衡故障的轉子振動數據提取兩個相互獨立的參數，構成復合矢量作為平衡目標，將復合矢量分解為力不平衡矢量和力偶不平衡矢量；在轉子的兩配重面上分別添加試重，得到此時的兩振動復合矢量，并進行力與力偶分解；根據步驟二與步驟三中的計算結果，求得轉子一階振動的變化量和轉子二階振動的變化量；計算轉子所需平衡配重的力不平衡矢量和力偶不平衡矢量；將步驟五中配重的力不平衡矢量和力偶不平衡矢量進行合成，即得到所需的平衡配重。本發明提高了動平衡效果。

技術領域

本發明涉及一種轉子系統動平衡方法。特別是涉及一種基于復合矢量的轉子系統全息動平衡方法。

背景技術

隨著工業技術的迅猛發展，以各種風機、水輪機、燃氣輪機等旋轉機械為主要組成部分的各類大型裝置被廣泛地應用到了工業生產之中。作為關鍵生產設備，其長期穩定、安全以及高效的運行具有重要意義^[1]。因此，對旋轉機械運行狀態的監測以及故障診斷、處理技術的研究十分重要。其中，因轉子不平衡在機組運行中產生激振力，進而造成的破壞事故頻繁發生，因而對轉子不平衡故障的診斷及其處理方法的研究備受關注。

傳統的動平衡方法，如模態平衡法^[2]與影響系數法^[3]，以及基于這兩類方法的融合與改進都是建立在轉子系統模態振型呈平面分布以及各向剛度同性的假設上^[4]。而在現實應用中，這一假設通常不成立，轉子系統中的阻尼以及負荷作用會使轉子模態空間扭曲，并且其普遍存在剛度各向異性的情況^[5]。而西安交通大學的屈梁生院士所提出的全息動平衡技術借助于多傳感器信息融合的思想，解決了傳統方法中對轉子振動信息利用不充分的問題^[6]。相較于每個測振面上僅配有單個傳感器的現場動平衡方法，全息動平衡技術建立在轉子支承系統各向異性的基礎上，融合了單個測振面上兩個傳感器的信息，可以彌補單個傳感器信息不完整的缺陷，全面地反映了轉子在測振面上的振動情況^[7]。但傳統全息動平衡技術存在的不足之處在于其平衡目標初相矢并不能徹底消除轉子系統支承剛度各向異性對不平衡量的準確度測量所帶來的影響，即若用傳統初相矢來描述不平衡量信息會對平衡結果造成較大誤差。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，為克服現有技術的不足，提供一種能夠提高動平衡效果的基于復合矢量的轉子系統全息動平衡方法。

本發明所采用的技術方案是：一種基于復合矢量的轉子系統全息動平衡方法，包括如下步驟：

步驟一、利用傳感器采集轉子兩測振面的振動數據，利用全息譜技術判斷振動數據是否為不平衡故障數據，是則進行后續的動平衡操作步驟；否則結束；

步驟二、采用全息譜技術將具有不平衡故障的轉子振動數據提取兩個相互獨立的參數，構成復合矢量作為平衡目標，將所述的復合矢量分解為力不平衡矢量和力偶不平衡矢量；

步驟三、在轉子的兩配重面上分別添加試重，得到此時的兩振動復合矢量，并將兩試重與兩振動復合矢量進行力與力偶分解；

步驟四、轉子的工作轉速位于一、二階臨界轉速之間，轉子一階振動的變化量是由力不平衡矢量決定，轉子二階振動的變化量是由力偶不平衡矢量決定的，根據步驟二與步驟三中的計算結果，求得轉子一階振動的變化量和轉子二階振動的變化量；

步驟五、計算轉子所需平衡配重的力不平衡矢量和力偶不平衡矢量；

步驟六、將步驟五中配重的力不平衡矢量和力偶不平衡矢量進行合成，即得到所需的平衡配重。

步驟二中所述的復合矢量的大小是以轉頻橢圓長半軸，即振動軌跡幅值的最高點來表示；復合矢量的方位以轉頻橢圓的初相角來表示。