[发明专利]基于全矢谱的柔性转子动平衡方法

说明书

技术领域

本发明专利属于转子现场动平衡技术领域，具体地，涉及旋转机械故障诊断与振动控制领域。 

背景技术

目前，柔性转子现场动平衡方法很多，大致归为两大类，即振型平衡法和影响系数法，振型平衡法是基于平衡重量组与主振型正交的原理进行各阶振型的分别平衡，其具有高速平衡精度高，试验次数少等特点，然而，振型平衡法要求首先获得转子的各阶振型数据，同时这种方法要求操作者具有丰富的经验知识，且不大容易采用计算机辅助进行平衡工作，在实际应用中受到很大的限制。而影响系数法较少依赖于操作者的经验知识，整个操作均由试验来完成，能够采用计算机辅助和自动化，因而在许多场合大受欢迎。而影响系数法的缺点在于它对于转子的高阶振型的灵敏度不高，影响系数的计算主要依赖与振动幅值和相位测量的精确程度，一旦精度程度下降，可能导致其计算校正量很大，以致于现场无法实施。因此，各类平衡参数的测量和计算精度，特别是振动幅值与相位信息的准确获取对平衡质量尤为重要。但实际平衡中，由于平衡误差的产生及传递环节较多，且不易控制，少量的原始误差经积累最终可能会产生较大的平衡误差，从而导致平衡失败。 

发明内容

本发明专利目的在于提供一种基于全矢谱的柔性转子动平衡方法，该方法可以通过全矢谱分析方法客观真实地发现现场转子不平衡故障，通过测取 各测振截面上互相垂直的两个通道的振动原始信号，结合影响系数法进行现场动平衡，显著提高柔性转子动平衡的效率和精度， 

为了实现以上目的，本发明的技术方案为：一种基于全矢谱的柔性转子动平衡方法，该方法的步骤如下： 

1)依据全矢谱的主振矢图来识别转子是否存在不平衡故障，根据机组上转子一端截面上采集到的双通道电涡流信号，进行矢量谱分析，从分析图谱中直接判定该转子的转子不平衡故障；判别方法为：从矢量谱的主振矢图中可查找到幅值最高的一条谱线，如该谱线为转子的1倍频且明显高于其它谱线，参照国际振动标准其振值超标，则转子发生不平衡的可能性极大，然后从转子的另一端进行判断，若情况类似，则可判定为转子的不平衡故障，需要实施现场的转子动平衡； 

2)根据转子的结构选取至少两个加重平面；现场平衡时，根据平衡效果和实际条件来确定加重平面的个数和加重的位置。 

3)布置传感器，传感器的个数至少为加重平面数的2倍，在转子每侧至少布置一对振动传感器，每对振动传感器相互垂直放置于转子转动轴外表面近处，用于测取左、右轴承附近的水平和垂直的振动，另外还有一个键相传感器放置于其中一个加重平面的外圆周处，用于键相信号的测取； 

4)在每个加重平面上分别拟设加重半径，并加一试重，启机升至设定转速，并测得相应的主振矢； 

5)将各个主振矢利用影响系数法可以计算出应分别在各加重平面加的配重。 

进一步，该方法还有平衡验证的步骤。 

进一步，若仍存在不平衡，重复步骤4)、5)及平衡验证步骤，直至平衡达标。 

一般情况下，传感器对称布置在转子的两端，双加重平面转子动平衡的传感器为相互垂直放置于转子两端转动轴外表面近处，用于测取左、右轴承附近的水平和垂直的振动。 

振动传感器采用光电传感器或电涡流传感器来测取机器转子的转速并获取振动相位参考的脉冲信号，对于光电传感器，要求在轴上标记处粘上反射窄带，其余部分为黑区，或者相反；对于电涡流传感器，则要求轴上标记线处开一个键槽，将以上传感器信号线与动平衡仪相连。 

对于有两个加重平面的转子，平衡方法如下： 

a)启动机器，提升转速，启动动平衡仪测取两个平面的初始振动，并采用矢量滤波算法直接计算出两个平面的初始工频主振矢； 

b)对于两个加重平面，设定加重半径，在其中一个平面中加一试重Q₁，Q₁为矢量，其质量为q₁，相对转子上参考标记的方位角，逆旋转方向计算为 启机升至同一转速，并测得相应的主振矢； 

c)取走Q₁，在另一平面上加试重Q₂，可测得其相应的主振矢； 

d)利用影响系数法可以计算出应分别在两平面加的配重。 

本发明专利具有以下功能和特点： 

1、本方法提供矢量谱分析软件和相应图谱显示功能，矢量谱具有高分辨率，融合双通道的信号的特点，对于现场转子的不平衡故障的识别具有独特的优势。