基于最小二乘法的转子不平衡振动信号的提取

不平衡振动是旋转机械失效的重要原因,实现精确平衡必须从强噪声中提取出与主轴转速同频的不平衡量振动信号,因此,不平衡振动信号的准确提取是进行转子动平衡的前提。基于最小二乘法的原理,通过建立提取转子振动不平衡信号的数学模型,提出了一种准确提取转子不平衡振动信号的方法。基于该方法,并通过Matlab仿真分析,有效提取了转子振动不平衡信号。研究表明,基于最小二乘法的转子振动不平衡信号提取方法能够准确提取转子不平衡振动的幅值和相位信息,该方法可用于转子不平衡振动监测及动平衡等方面。     

基于非平稳信息的转子瞬态动平衡方法

有效控制转子系统过临界时的振动幅值是保障系统安全运行的重要手段,针对现有转子动平衡方法处理非平稳数据的不足,提出了基于非平稳信息的转子瞬态动平衡方法。该方法基于模态平衡法的思想,利用经验模态分解(empirical mode decomposition,简称EMD)从转子起车加速瞬态响应数据中提取临界转速附近的转频振动信息,借助于键相信号获取平衡转速下的初相点信息。通过添加合理的试重,用全息动平衡实现了转子系统的模态平衡,避免了传统模态平衡法需要获取临界前后稳态数据的风险,使转子系统可以顺利地通过临界共振区。实验结果表明,该方法可以有效降低转子系统的一阶临界振动,同时有效减少平衡过程中的起车次数。     

力自由不平衡控制下的高速磁悬浮飞轮系统在线动平衡

针对高速磁悬浮飞轮转子的不平衡问题,提出了一种在力自由不平衡控制下的在线动平衡方法,用空气环境下低转速的在线动平衡替代真空环境下的高转速在线动平衡,以实现兼顾高效率和高精度的在线动平衡。通过分析磁悬浮转子系统的不平衡模型和比较各不平衡控制模式下校正质量的求解方法,得出在力自由控制模式下,磁轴承的同频控制电流为零,电磁力在线性化范围内仅是转子位移的线性函数。因此根据转子的同频位移响应可解算动平衡校正质量。通过所设计的磁轴承力自由不平衡控制器使转子绕其惯性主轴旋转,获得了转子同频位移响应。由于系统参数的理论值与实际值存在一定误差,通过一次试重对转换系数矩阵进行了校正。实验结果表明,通过一次试重校正转换系数矩阵,再经过两次试转后即可实现高精度动平衡。另外,转子轴心轨迹显著减小、转子两端同频位移响应分别下降了77.29%和94.14%;在真空环境下,试验转子升速至500Hz时,转子的运行状况与低速状态一致,进一步验证了本文提出方法的有效性。     

柔性转子全息现场动平衡技术及其应用

本项目主要研究了柔性转子全息现场动平衡理论及其在电力、石化、化工等行业中大型回转设备的失衡问题进行识别、 平衡和平衡过程模拟中的应用,主要成果如下: (1)基于全息谱理论,首次阐明了转子平衡过程在全息谱上的表现:转频椭圆上初相点的行为和作用;提出了移相椭圆 的概念和利用移相椭圆预测平衡效果的技术。“转子全息动平衡方法”获得国家发明专利(ZL97108694．X)。     

国家自然科学基金重点资助项目成果简介——柔性转子全息现场动平衡技术及其应用

本项目主要研究了柔性转子全息现场动平衡理论及其在电力、石化、化工等行业中大型回转设备的失衡问题进行识别、平衡和平衡过程模拟中的应用,主要成果如下。 (1)基于全息谱理论,首次阐明了转子平衡过程在全息谱上的表现:转频椭圆上初相点的行为和作用;提出了移相椭圆的概念和利用移相椭圆预测平衡效果的技术。获得了"转子全息动平衡方法"的国家发明专利(ZL97108694.X)。     

自适应整周期采样和相关滤波在转子动平衡中的应用

针对模拟带通跟踪滤波和零相移数字滤波等不平衡信号提取方法对转子动平衡高精度测试要求不满足的问题,提出了一种自适应整周期采样和相关滤波结合的转子不平衡信号提取方法。首先使用自适应整周期采样算法对振动信号进行补偿,使其逼近理想抽样序列,然后利用相关滤波法提取出不平衡信号,最后用快速傅立叶变换法准确提取出不平衡信号的幅值和相位。仿真和实验表明该方法能够满足高精度动平衡测试要求,在转子动平衡中具有较好应用价值。     

现场设备诊断技术讲座第四讲 旋转机械分类诊断及常见故障判别

一、旋转机械的特点及分类诊断 旋转机械的转子系统,包括转轴及零部件。按转子的工作转速分为柔性转子和刚性转子。前者运行转速高于转子本身一阶自娠频率(即固有频率),后者运行转速低于一阶自振频率。旋转机械产生的振动信号大多是一些周期信号、准周期信号或平衡随机信号。旋转机械的故障特征频率都与转子的转速(或转频)有关,是转子的回转频率及其倍频、分频。因此,重视振     

高速平衡下大型储能飞轮转子系统的影响系数法研究

转子的不平衡所引起的振动是造成旋转机械故障的主要因素之一,动平衡技术是抑制或减小转子不平衡振动的重要措施。针对正在研发的大型储能飞轮转子系统,为了减少在高速运转时的不平衡,选取轮毂两端面为平衡平面,采用双面影响系数法对高速平衡下飞轮转子系统进行了研究,得到该转子系统双面不平衡量的分配,为大型储能飞轮转子系统的动平衡研究提供一种理论分析方法。     

现场动平衡技术在旋转机械维修中的应用

旋转机械失衡的直接后果是造成机器的剧烈振动,并导致轴承、传动件使用寿命的急剧下降,使机械运行状况恶化,甚至影响生产。解决此问题最有效的方法是在生产现场,对旋转机械实施整机平衡。这种平衡方法不需动平衡机,也不需将转子从机器上拆下来进行平衡,而只需将测振传感器置于旋转机械的某几个测点,将实际运转条件下获得的振动信号,通     

柔性转子无试重模态动平衡方法与试验

为解决影响系数法和模态平衡法需添加试重的问题,进一步提高转子动平衡效率,在模态平衡理论的基础上,推导出一种高速柔性转子无试重模态动平衡方法.该方法利用有限元软件对转子进行动力学特性数值模拟,从中获取转子的各阶模态振型函数.结合实时测得的转子不平衡瞬态响应数据,利用建立的无试重模态动平衡方法计算出转子的不平衡量大小及方位.为验证该方法的正确性,在一高速柔性模拟转子试验器上进行了无试重动平衡试验,一次平衡后转子过临界时振幅平均降低70％以上.试验结果表明,该方法能有效、准确、快速地获取柔性转子的不平衡量大小及方位.     

同轴式微速差双转子系统整机动平衡方法研究

同轴式微速差双转子系统的不平衡振动信号是由内、外转子各自不平衡振动叠加而成的拍振,通过研究拍振波形的特征,提出不通过解拍,有效分离内、外转子各自不平衡振动响应的方法;通过理论分析和试验研究发现内、外转子不平衡振动之间的相互影响很小,提出用8影响系数法实现该类转子动平衡的方法。通过对双转子系统进行外转子单独平衡和内、外转子同时平衡的成功实践,证明8影响系数法能在保证足够高的平衡精度下,快速、高效地解决同轴式微速差双转子系统的动平衡问题,具有十分重要的工程应用价值。     

Automatic balancing of flexible vertical rotors using a guided ball

Automatic balancing of flexible vertical rotors using a ball guided to move freely in a circular groove housed in the rotor disk is studied. The dynamic interaction between the balancing ball and the rotor is investigated using an undamped three-degrees-of-freedom system model in a rotating reference frame. The centrifugal force on the balancing-ball moves it to a relative rest position in the groove and thereby modifies the effective rotor unbalance. The stability of balancing ball position during the rotor whirling motion is analyzed and the conditions under which the unbalanced rotor vibration can be neutralized by the automatic balancer are identified. The stability results are presented graphically to facilitate an effective automatic balancer design. The results show that the automatic balancer can neutralize the unbalance whirling motion of the rotor, when operated at speeds higher than its critical speed.     

微速差双转子系统振动信号分离法研究

为了有效地对旋转机械进行现场动平衡，降低机器异常振动，需要准确得到不平衡量大小和相位。采用常规的解“拍”方法分离具有内外双转子系统的振动信号是十分困难的，尤其是转子间存在微小速差的情况。研究采用基准信号作触发，分别对内外转子进行同步采样，提出了一种不用解“拍”就可直接获取各转子振幅和相位的信号分离法。结合DSP技术，该方法成功地应用于双校正面双转子系统的现场整机动平衡。     

卧螺离心机不解拍整机动平衡方法及拍振信号的提取与处理

卧螺离心机是一种具有微小速差的双转子系统 ,它的不平衡振动信号是一个拍振。本文介绍了一种不需要解拍的整机动平衡原理和方法 ,根据拍振信号对动平衡的影响 ,从硬件和软件角度详细论述了拍振信号的提取和处理。     

旋转机械不平衡振动自愈调控原理与方法

针对旋转机械不平衡振动故障,搭建基于电磁驱动式自动平衡的不平衡故障模拟试验台,研究电磁驱动式自动平衡装置实现稳定的配重块自锁、配重块驱动原理及设计方法,根据设计条件分析控制极限影响因素,计算自动平衡系统的最大平衡能力、最小平衡能力和平衡精度。依此设计出一套可稳定工作的电磁驱动式自动平衡装置。通过建立不平衡振动故障转子诊断模型,从理论上分析不平衡振动产生机理,提出用轴心轨迹重构法进行不平衡振动辨识,分别采用水平方向、垂直方向和椭圆长轴方向振动矢量作为自动平衡控制输入信号,并在模拟试验台上进行试验验证。结果表明在相同条件下,三种信号输入方式均能实现降振,重构法提出的椭圆长轴矢量的控制相比较传统的单通道水平方向或者垂直方向控制输入,可以使自动平衡后的控制效果更好,降幅为74.84%,同比其他两种方式多下降约5%。     

多级深海输送电泵叶轮径向不平衡力研究

针对我国自主研发的深海输送电泵运行在非设计工况下这一客观情况,其内部的非定常流体径向力可能会导致泵的振动甚至给整个采矿系统带来危害,目前还无法直接通过理论公式准确计算该径向力,故采用数值模拟的方法研究径向力的产生机理及作用规律。通过输送电泵的水力性能试验验证了数值模拟方法的准确性,研究六级深海输送电泵内的压力分布云图以及各级泵内的流体径向力分布情况和产生机理。对比分析不同流量下两级深海输送电泵的径向力分布规律。结果表明,各级叶轮内的流体径向力均呈周期性规律变化,且越到末级规律性越强;各级叶轮内的流体径向力的变化周期均与叶轮的叶片数相关;在其他参数不变的情况下,流量越小,径向力越大,径向力的不平衡特征越严重。     

混流泵起动过程转子轴心轨迹的试验研究*

混流泵起动过程中的振动失稳严重威胁着泵机组的安全,研究起动过程中的轴心轨迹,可以全面、直观地反映瞬态效应对机组运行稳定性的影响,掌握非调节工况下转子的振动状态。基于本特利408数据采集系统,测量获得了起动加速过程中不同转速下转子的轴心轨迹图和时域图,分解提纯一倍频和二倍频轴心轨迹图及其时域图,解析起动过程不同转速下的频谱图。研究结果表明,加速过程中,一倍频轴心轨迹由长短轴相差不大的椭圆逐渐变为圆形,可以判断转子存在弓状回转涡动且涡动不断加剧;二倍频轴心轨迹由近似水平线段逐渐变化为水平方向扁平的椭圆,可以判断转子存在不对中现象且水平方向的振动不断加剧。结合瞬态外特性曲线,研究发现随着转速的逐渐增大,转子系统的瞬时水力冲击逐渐增大,转子不平衡量和径向偏移量逐渐增大,振动情况逐渐加重,当转速达到最大值时,轴系振动出现一个峰值并随转速稳定有所降低并逐渐趋于稳定。加速是引起轴系振动的主要原因,瞬态效应是影响振动故障恶化的重要因素。研究成果对于实时评估混流泵起动过程中的轴系运行状态、有效降低或防止振动故障的恶化具有重要的工程应用价值和理论指导作用。     

基于DSP技术实现的微速差双转子动平衡仪

提出了一种新的数字信号处理方法，分离有微小速差双转子系统的内、外转子合成振动信号。采用基准信号作触发，分别对内、外转子进行同步采样，就可直接获取各转子相应的振动幅值和相位。结合DSP技术，该方法被成功应用于双校正面双转子系统的现场整机动平衡仪开发。     

SQP algorithms in balancing rotating machinery

Increased running speeds and the requirement for rotating machinery to operate within specified levels of vibration mean that the control of machinery vibration is essential in today's industry. In this paper, the flexible rotor balancing problem based on the influence coefficient method and holospectrum technique is formulated as a minimax optimisation problem. This formulation can solve the minimax high-speed rotating machinery's balancing problem under practical balancing constraints effectively while ensuring the balancing machinery runs up safely. Sequential Quadratic Programming (SQP) method is employed to solve the minimax balancing problem. An experimental and a real world balancing example are given to demonstrate the effect of this formulation. The performance of SQP is compared with that of other established approaches; some conclusions are derived.     

全矢动平衡方法平衡精度的动力学研究

首先依据全矢谱理论,介绍了全矢动平衡方法的基本思想;然后从分析单圆盘转子模型的振动入手,得出转子水平和垂直方向不平衡响应与转子系统特征参数之间的关系;接着从不平衡灵敏度的角度,推导出了全矢动平衡方法与传统动平衡方法各自的不平衡灵敏度表达式,因为不平衡灵敏度高的转子平衡精度较高,通过比较全矢动平衡方法与传统单通道动平衡方法各自的不平衡灵敏度,证明了全矢动平衡方法具有较高的平衡精度,最后通过实验验证了文中理论分析的结论。