[发明专利]柴油机连接轴系不对中故障自愈调控方法

说明书

本发明涉及柴油机连接轴系不对中故障自愈调控方法。不对中常发生在两相邻转子之间，该故障轻则引发轴承碰磨、导致轴系发生异常振动，重则引发齿轮断裂、联轴器断裂等严重事故。首先，通过设置临界不对中状态获得机组的临界不对中范围；其次，通过监测输出轴轴向不同截面中心的径向振动位移，初步通过几何关系判断不对中方向和不对中量；最后，对实际运行过程中稳定运行周期，提取特征倍频幅值特征，利用Grubbs算法去除异常值，得到实际运行状态的特征倍频幅值均值，与临界幅值判断，确定调整速度。针对对柴油机周期动力运行与结构紧凑的特点，设计了基于位移传感器与振动传感器的调控策略方案，利用特征频率微调模式，使设备向对中状态单向缓变调整，经试验验证有效可靠。

技术领域

本发明涉及柴油机连接轴系不对中故障自愈调控方法

背景技术

柴油机曲轴输出端与负载传动轴通过联轴器连接，静态安装过程中完成对中校准和固定。连接轴系不对中故障因初始安装误差大、长期运行中安装基础下沉或偏移、工况多变导致轴系受力复杂等而频繁发生。由连接轴系不对中会极大影响关键运动部件的受力情况，可能导致破坏力较大的恶性重大故障。针对轴系不对中故障，在旋转机组中研究较多，一般通过位移传感器监测轴位移信号，并以转子倍频成分作为故障特征。检测出轴系不对中之后主要是停机重新对中，不停机在线调整对中的研究很少，且未见相关应用报道。柴油机属于典型的往复机械，其轴系连接和受力状态与旋转机械有显著区别，针对柴油机连接轴系不对中故障的在线检测方法和自愈调控方法均鲜有报道。

因此，对于上述问题，本发明针对柴油机周期动力运行与结构紧凑的特点，设计了基于位移传感器与振动传感器的调控策略方案，利用特征频率微调模式，使设备向对中状态单向缓变调整。该方法考虑轴系静态沉降的影响，落脚于设备的稳定运行频谱状态，进行调控。

发明内容

本发明内容的目的在于为柴油机等旋转设备提供一种实时轴系不对中状态自愈调控方法。发明了基于位移信号结合振动信号调控的优化策略，通过监测输出轴轴向不同截面中心的径向振动位移，初步通过几何关系判断轴系不对中方向和轴系不对中量，在初步判断故障的基础上，对采集信号的故障特征信号进行频谱分析，通过特征频率的比率关系，确定调整速度，以缓变调整方法对负载端进行位移调整。本发明在实时监测的基础上，根据当前的故障状态调整自愈方法，具有检测精度高、策略性全面、高安全稳定性等特点。

本发明的目的通过以下技术方案实现：本发明首先通过沿柴油机输出轴平行截面布置的位移传感器与飞轮端布置的振动位移传感器，分别获得负载轴空间状态与柴油机飞轮端加速度振动；其次，通过调整负载端的状态，分别设置在允许最大平行不对中和偏角不对中量，测得的多周期时域信号通过傅里叶变换得到频域，以频域下特征倍频幅值均值作为对中临界幅值；然后，通过EMD方法对采集的负载轴位移振动信号分解，重构低频段本征模态分量，利用几何关系初步计算轴系不对中状态；最后，对实际运行过程中稳定运行周期，提取特征倍频幅值特征，利用Grubbs算法去除异常值，得到实际运行状态的特征倍频幅值均值，与临界幅值判断，通过特征频率的比率关系，确定调整速度，进而缓变精确调整。

柴油机连接轴系不对中故障自愈调控方法，包括以下步骤：

第一步：确定轴系不对中状态振动特征阈值。轴系不对中故障会导致轴系产生二倍频振动或增大一倍频振动，因此可利用轴系径向振动的频率特征作为轴系不对中故障的判断方法，所以本发明以处理后的曲轴振动位移信号特征作为判断依据之一；

1.1设置轴系不对中临界值。实现临界轴系不对中量的设置的方法为：通过负载端的六自由度平台进行调整，直至激光对中检测为临界轴系不对中量，六自由度平台为在空间中可在直角坐标系的三个方向进行平移和旋转的高精度平台；故障特征阈值信号检测方式为：利用电涡流位移传感器采集曲轴振动位移信号，通过键相信号进行整周期截取。分别通过设置平行不对中和偏角不对中情况下联轴器公差范围所允许的最大轴系不对中量；