[发明专利]一种大幅摆动下转轴振动测量误差的补偿算法

说明书

技术领域

本发明涉及一种针对转轴在大幅摆动下振动测量误差的补偿算法，尤其涉及小直径、大摆动转轴的振动测量，该补偿算法可以消除因转轴的大幅摆动后偏离正对轴心的测量位置而带来振动量的测量误差。主要应用领域包括：电力、能源、化工、国防等领域内大型旋转机械。

背景技术

转轴作为旋转机械的核心部件，在电力、石化、能源以及国防领域中有着无可替代的作用。旋转机械经常因为各种原因造成不能正常工作，降低生产效率。随着生产的发展，人们对转轴的稳定性有了越来越高的要求。转轴的振动量大小是评价转轴在旋转过程中稳定性的一个非常重要的参数。在生产试验中，通常是在转轴的同一截面处布置相互垂直的位移传感器来监测转轴的振动量。

在对小直径、大摆动转轴进行振动测量时，位移传感器所采集的振动信号往往不是转轴的真实振动信号，这是因为小直径转轴在旋转过程中转轴轴心会偏离静止状态下转轴的轴心位置，使得位移传感器的探头不是正对转轴的轴心位置，造成测量误差。对于小直径转轴，这种测量误差往往是不能忽略的。如图1所示为测量误差示意图，转轴在X方向有振动，在Y方向无振动，即转轴在X方向有位移，在Y方向无位移。但在测量过程中，由于传感器的位置是固定不变的，所以Y方向的位移传感器会测出转轴在Y方向上存在位移，这样就产生了测量误差，从而错误地认为转轴在Y方向上有振动。因为转轴在运动过程中的摆动是无法避免的，而位移传感器的位置是固定不变的，所以这种振动测量误差的存在是不可避免的。所以必须对位移传感器所采集的振动信号进行后处理，使处理后的振动信号更接近转轴的真实振动信号。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中所存在的振动测量误差，本发明提出了一种误差补偿算法。该方法设计了一种迭代计算模型，根据采集的振动信号对测量误差进行迭代补偿，最终消除测量误差，得到真实的振动信号。该方法操作简单，无需对现有的振动测量系统进行改造，只需对振动信号进行简单的后处理即可消除测量误差。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供的大幅摆动下转轴振动测量误差的补偿算法，包括以下步骤：

步骤1，基于转轴在偏摆状态下转轴的实际振动量、振动测量值和转轴尺寸的数量关系构造迭代计算式；

步骤2，根据位移传感器采集的振动量进行迭代计算，得到转轴实际振动量的近似值；

具体地，所述步骤1中，根据摆动状态下转轴的实际振动量、振动测量值和转轴尺寸的数量关系得到如下关系式：

y′-y=r-r2-x2---(1)]]>

x′-x=r-r2-y2---(2)]]>

式中：x为转轴在X轴方向的真实振动位移；y为转轴在Y轴方向的真实振动位移；x′为转轴在X轴方向振动量的测量值；y′为转轴在Y轴方向振动量的测量值；x′、y′和r是已知量；

整理后得到以下迭代计算式：