[发明专利]一种基于复合矢量的转子系统全息动平衡方法

说明书

一种基于复合矢量的转子系统全息动平衡方法，包括：利用传感器采集转子两测振面的振动数据，利用全息谱技术判断振动数据是否为不平衡故障数据；采用全息谱技术将具有不平衡故障的转子振动数据提取两个相互独立的参数，构成复合矢量作为平衡目标，将复合矢量分解为力不平衡矢量和力偶不平衡矢量；在转子的两配重面上分别添加试重，得到此时的两振动复合矢量，并进行力与力偶分解；根据步骤二与步骤三中的计算结果，求得转子一阶振动的变化量和转子二阶振动的变化量；计算转子所需平衡配重的力不平衡矢量和力偶不平衡矢量；将步骤五中配重的力不平衡矢量和力偶不平衡矢量进行合成，即得到所需的平衡配重。本发明提高了动平衡效果。

技术领域

本发明涉及一种转子系统动平衡方法。特别是涉及一种基于复合矢量的转子系统全息动平衡方法。

背景技术

随着工业技术的迅猛发展，以各种风机、水轮机、燃气轮机等旋转机械为主要组成部分的各类大型装置被广泛地应用到了工业生产之中。作为关键生产设备，其长期稳定、安全以及高效的运行具有重要意义^[1]。因此，对旋转机械运行状态的监测以及故障诊断、处理技术的研究十分重要。其中，因转子不平衡在机组运行中产生激振力，进而造成的破坏事故频繁发生，因而对转子不平衡故障的诊断及其处理方法的研究备受关注。

传统的动平衡方法，如模态平衡法^[2]与影响系数法^[3]，以及基于这两类方法的融合与改进都是建立在转子系统模态振型呈平面分布以及各向刚度同性的假设上^[4]。而在现实应用中，这一假设通常不成立，转子系统中的阻尼以及负荷作用会使转子模态空间扭曲，并且其普遍存在刚度各向异性的情况^[5]。而西安交通大学的屈梁生院士所提出的全息动平衡技术借助于多传感器信息融合的思想，解决了传统方法中对转子振动信息利用不充分的问题^[6]。相较于每个测振面上仅配有单个传感器的现场动平衡方法，全息动平衡技术建立在转子支承系统各向异性的基础上，融合了单个测振面上两个传感器的信息，可以弥补单个传感器信息不完整的缺陷，全面地反映了转子在测振面上的振动情况^[7]。但传统全息动平衡技术存在的不足之处在于其平衡目标初相矢并不能彻底消除转子系统支承刚度各向异性对不平衡量的准确度测量所带来的影响，即若用传统初相矢来描述不平衡量信息会对平衡结果造成较大误差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，为克服现有技术的不足，提供一种能够提高动平衡效果的基于复合矢量的转子系统全息动平衡方法。

本发明所采用的技术方案是：一种基于复合矢量的转子系统全息动平衡方法，包括如下步骤：

步骤一、利用传感器采集转子两测振面的振动数据，利用全息谱技术判断振动数据是否为不平衡故障数据，是则进行后续的动平衡操作步骤；否则结束；

步骤二、采用全息谱技术将具有不平衡故障的转子振动数据提取两个相互独立的参数，构成复合矢量作为平衡目标，将所述的复合矢量分解为力不平衡矢量和力偶不平衡矢量；

步骤三、在转子的两配重面上分别添加试重，得到此时的两振动复合矢量，并将两试重与两振动复合矢量进行力与力偶分解；

步骤四、转子的工作转速位于一、二阶临界转速之间，转子一阶振动的变化量是由力不平衡矢量决定，转子二阶振动的变化量是由力偶不平衡矢量决定的，根据步骤二与步骤三中的计算结果，求得转子一阶振动的变化量和转子二阶振动的变化量；

步骤五、计算转子所需平衡配重的力不平衡矢量和力偶不平衡矢量；

步骤六、将步骤五中配重的力不平衡矢量和力偶不平衡矢量进行合成，即得到所需的平衡配重。

步骤二中所述的复合矢量的大小是以转频椭圆长半轴，即振动轨迹幅值的最高点来表示；复合矢量的方位以转频椭圆的初相角来表示。