[发明专利]一种动密封实验台机械振动特性试验识别方法

说明书

本发明公开了一种动密封实验台机械振动特性试验识别方法，包括以下步骤：(1)选取能够覆盖待研究频率区间的激振频率序列；(2)对于各个激振频率进行两次激振实验，记录频域下的静子涡动参数；(3)给定静子质量矩阵初值，计算实验台机械阻抗系数和其实部关于激振角频率的线性拟合函数斜率；(4)以线性拟合函数斜率绝对值等于0为优化目标，优化静子质量矩阵；(5)采用实际静子质量矩阵求解各个激振频率下的实验台机械阻抗系数。本发明用实际静子质量矩阵代替静子称量质量，修正了动密封实验台质量不平衡或静态不对中问题产生的测量误差，能够准确识别动密封实验台机械阻抗系数，为深入开展动密封转子动力特性研究提供了可靠支撑。

技术领域

本发明属于旋转机械动密封技术领域，特别涉及一种动密封实验台机械振动特性试验识别方法。

背景技术

旋转机械是现代工业体系中最重要的动力装备之一，广泛应用于航空航天、能源化工、国防军工等事关国民经济和国防安全的领域中。动密封装置作为燃气轮机、航空发动机等旋转机械中的关键部件之一，通常被安装在旋转机械动静间隙处来限制高低压区域间的泄漏流动，从而降低泄漏量，提高旋转机械运行效率。此外，动密封装置内气流激振诱发的自激振动是导致旋转机械轴系失稳的重要原因之一，限制了旋转机械出力，并严重威胁旋转机械的安全稳定运行。因此，通过实验深入开展动密封装置转子动力特性研究，对发展高性能动密封装置、提高旋转机械运行的经济性、安全性和可靠性具有重要的工程实际价值。

谐波激励机械阻抗法是一种可以准确高效地测量动密封装置频率相关转子动力特性系数的实验方法，该方法通过将目标工况下实验台系统阻抗系数减去实验台机械阻抗系数来获得所测量的动密封阻抗系数，进而获得动密封转子动力特性系数。因此，获得准确的动密封实验台机械振动特性，即实验台机械阻抗系数，是准确测量动密封转子动力特性系数的基础。

静子质量矩阵是识别动密封实验台机械阻抗系数过程中的重要参数，目前通常用静子称量质量来表示。然而，在实验台制造、安装和运行过程中难免会存在质量不平衡或静态不对中的问题，导致使用静子称量质量代替静子质量矩阵获得的实验台机械阻抗系数的精度难以满足实验精度要求，亟需一种新的动密封实验台机械振动特性试验识别方法。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种动密封实验台机械振动特性试验识别方法，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本发明可以准确确定静子质量矩阵并识别动密封实验台机械阻抗系数，为准确测量动密封转子动力特性系数、深入开展动密封转子动力特性研究提供了可靠支撑。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种动密封实验台机械振动特性试验识别方法，包括以下步骤：

步骤1，对于动密封实验中所研究的激振频率范围，选取能够覆盖整个频率区间的激振频率序列f_i(i＝1,…,N)；依次启动测量系统和激振系统，对于各个激振频率f_i重复步骤2和步骤3；

步骤2，通过计算机发出一对谐波激励信号使一对激振器激振静子；待静子涡动轨迹稳定后，同步采集静子涡动参数，并利用快速傅里叶变换转换为频域下的物理量，得到频域下的静子动力学参数；

步骤3，通过计算机发出一对与步骤2中的谐波激励信号幅值互不相关的谐波激励信号，并重复激振试验，得到又一组频域下的静子动力学参数；

步骤4，给定静子质量矩阵初值M_s0，将步骤1至步骤3中测得的N个激振频率f_i(i＝1,…,N)对应的频域下的物理量分别代入频域下的静子动力学方程组，求解方程组得到各个激振频率下的实验台机械阻抗系数H_bl,ij，计算其实部Re(H_bl,ij)关于激振角频率Ω的线性拟合函数斜率k_ij；