[发明专利]一种便携式全封闭压缩机高精度转速测量方法及装置

说明书

一种便携式全封闭压缩机高精度转速测量方法，包括以下步骤：1)围绕电机转子结构特征，构建电机转子失圆对输入电流信号的耦合模型；2)获取全封闭压缩机失圆谐波叠加后的供电电流信号，并根据预设的采样率对获取的信号进行采样，得到1024个时域数据；3)将所采集到的1024个的数据与前3072个数据叠加组成4096个数据；4)对采集的并迭代后的4秒的数据作Hilbert变换再作正交变换，对其进行分离、筛选、提取电流信号中的失圆谐波；5)利用复调制细化方法ZFFT对该信号进行频谱细化，得到精确的频值，进一步得出压缩机转速。以及提供一种便携式全封闭压缩机高精度转速测量装置。本发明测量精度较高，测量设备简化。

技术领域

本发明涉及全封闭压缩机转速的测量技术领域。具体涉及数据采 集、数据存储、算法应用、数字信号处理、电流测量以及转速测量等 领域。

背景技术

全封闭压缩机非介入式高精度的转速测量当前困扰着相关产业行 业。非介入式高精度转速测量方法的研究突破，是行业中急需解决的 一个瓶颈性科学问题。由于压缩机是全封闭的钢体，在不破坏其壳体 和结构前提下无法直接对其转速进行测量，需采用间接法。用间接法 进行转速测量，有介入和非介入2种。非介入方法中较为成熟，并实 际使用的为基于压缩机外壳振动的方法，经过不断完善发展，采样周 期3s时，测量误差为±5rpm左右。由于振动的测量方法对安装底座 的材料和测试环境要求较高，当安装底座的刚度较小时，外壳的大量 振动能量会被底座吸收，致使传感器无法精确捕捉测量信号，其精度 再要提高已经很难。介入式有排气压力脉动法、吸气压力脉动法等方 法。该方法主要适用于往复式全封闭压缩机的转速测量，不具有普遍 性。

发明内容

为了克服已有全封闭压缩机的测量精度不高和测量设备复杂的不 足,本发明提供了一种便携式全封闭压缩机高精度转速测量方法及装 置，测量精度较高，测量设备简化。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种便携式全封闭压缩机高精度转速测量方法，包括以下步骤：

1)围绕电机转子结构特征，构建电机转子失圆对输入电流信号的 耦合模型；

2)获取全封闭压缩机失圆谐波叠加后的供电电流信号，并根据预 设的采样率对获取的信号进行采样，得到1024个时域数据；

3)数据更新：通过设计一个更新函数，每当采样程序采完1024 个数据后，将所采集到的1024个数据与前3072个数据叠加组成4096 个数据，以此方式不断迭代更新数据；

4)对叠加后的4秒的数据作Hilbert变换再作正交变换，对其进 行分离、筛选、提取电流信号中的失圆谐波，即得到转速相关信号；

5)频谱细化:利用复调制细化方法ZFFT对该信号进行频谱细化， 得到精确的频值，进一步得出压缩机转速。

进一步，所述步骤1)中，所述信号耦合模型中，令转子的半径 与角度的关系为f(θ)，由于周期函数可以傅里叶展开成无穷级数，表 示如下：

由于，磁场在空气中会衰减，转子表面距离定子越远，磁场越弱， 产生的感生电动势也越弱，定子转子的间隙表示为：

进一步抽象为：

bsinθ+ccosθ+τ (4)

由式(4)可知，转子的径向尺寸呈三角函数状态波动，因此可知 转子和定子间的间隙也成三角函数状态波动；

因此，；将供电电流的成分抽象为下式：

asin(2πf₀t)+bsin(2πf₁t)c+ccos(2πf₁t) (5)