[发明专利]密封动力特性系数试验识别方法

权利要求书

1.一种密封动力特性系数试验识别方法，其特征在于，

步骤1：

轴处于静态时，在气缸的第1端面和第2端面分别沿铅垂方向和水平方向并在13Hz～100Hz激振频率f下施加径向激振力F_1⊥、F_1-、F_2⊥、F_2-，得到气缸对应激振频率下的影响系数矩阵A，即：

A=α1⊥,1⊥α1-,1⊥α2⊥,1⊥α2-,1⊥α1⊥,1-α1-,1-α2⊥,1-α2-,1-α1⊥,2⊥α1-,2⊥α2⊥,2⊥α2-,2⊥α1⊥,2-α1-,2-α2⊥,2-α2-,2-]]>

其中：

表示在第1端面铅垂方向施加激振力F_1⊥对第1端面铅垂方向振动变化Y_1⊥，1⊥的影响系数，第1端面铅垂方向振动变化Y_1⊥，1⊥由安装在第1端面铅垂方向上的速度传感器测得；

α_1⊥，1-表示在第1端面铅垂方向施加激振力F_1⊥对第1端面水平方向振动变化X_1⊥，1-的影响系数，第1端面水平方向振动变化X_1⊥，1-由安装在第1端面水平方向上的速度传感器测得；

α_1⊥，2⊥表示在第1端面铅垂方向施加激振力F_1⊥对第2端面铅垂方向振动变化Y_1⊥，2⊥的影响系数；第2端面铅垂方向振动变化Y_1⊥，2⊥由安装在第2端面铅垂方向上的速度传感器测得；

α_1⊥，2-表示在第1端面铅垂方向施加激振力F_1⊥对第2端面水平方向振动变化X_1⊥，2-的影响系数；第2端面水平方向振动变化X_1⊥，2-由安装在第2端面水平方向上的速度传感器测得；

α_1-，1⊥表示在第1端面水平方向施加激振力F_1-对第1端面铅垂方向振动变化Y_1-，1⊥的影响系数；第1端面铅垂方向振动变化Y_1-，1⊥由安装在第1端面铅垂方向上的速度传感器测得；

α_1-，1-表示在第1端面水平方向施加激振力F_1-对第1端面水平方向振动变化X_1-，1-的影响系数；第1端面水平方向振动变化X_1-，1-由安装在第1端面水平方向上的速度传感器测得；

α_1-，2⊥表示在第1端面水平方向施加激振力F_1-对第2端面铅垂方向振动变化Y_1-，2⊥的影响系数；第2端面铅垂方向振动变化Y_1-，2⊥由安装在第2端面铅垂方向上的速度传感器测得；

α_1-，2-表示在第1端面水平方向施加激振力F_1-对第2端面水平方向振动变化X_1-，2-的影响系数；第2端面水平方向振动变化X_1-，2-由安装在第2端面水平方向上的速度传感器测得；

α_2⊥，1⊥表示在第2端面铅垂方向施加激振力F_2⊥对第1端面铅垂方向振动变化Y_2⊥，1⊥的影响系数；第1端面铅垂方向振动变化Y_2⊥，1⊥由安装在第1端面铅垂方向上的速度传感器测得；

α_2⊥，1-表示在第2端面铅垂方向施加激振力F_2⊥对第1端面水平方向振动变化X_2⊥，1-的影响系数；第1端面水平方向振动变化X_2⊥，1-由安装在第1端面水平方向上的速度传感器测得；

α_2⊥，2⊥表示在第2端面铅垂方向施加激振力F_2⊥对第2端面铅垂方向振动变化Y_2⊥，2⊥的影响系数；第2端面铅垂方向振动变化Y_2⊥，2⊥由安装在第2端面铅垂方向上的速度传感器测得；

α_2⊥，2-表示在第2端面铅垂方向施加激振力F_2⊥对第2端面水平方向振动变化X_2⊥，2-的影响系数；第2端面水平方向振动变化X_2⊥，2-由安装在第2端面水平方向上的速度传感器测得；

α_2-，1⊥表示在第2端面水平方向施加激振力F_2-对第1端面铅垂方向振动变化Y_2-，1⊥的影响系数；第1端面铅垂方向振动变化Y_2-，1⊥由安装在第1端面铅垂方向上的速度传感器测得；

α_2-，1-表示在第2端面水平方向施加激振力F_2-对第1端面水平方向振动变化X_2-，1-的影响系数；第1端面水平方向振动变化X_2-，1-由安装在第1端面水平方向上的速度传感器测得；

α_2-，2⊥表示在第2端面水平方向施加激振力F_2-对第2端面铅垂方向振动变化Y_2-，2⊥的影响系数；第2端面铅垂方向振动变化Y_2-，2⊥由安装在第2端面铅垂方向上的速度传感器测得；

α_2-，2-表示在第2端面水平方向施加激振力F_2-对第2端面水平方向振动变化X_2-，2-的影响系数，第2端面水平方向振动变化X_2-，2-由安装在第2端面水平方向上的速度传感器测得，

步骤2：

轴在13Hz～100Hz转速频率范围内运转时，使用分别安装在气缸第1端面及第2端面上的速度传感器，测得充气后气缸第1端面及第2端面铅垂和水平方向振动变化Y₁、X₁、Y₂、X₂，并由下式求出2个端面垂直和水平方向上的气流力F：

A·F=α1⊥,1⊥α1-,1⊥α2⊥,1⊥α2-,1⊥α1⊥,1-α1-,1-α2⊥,1-α2-,1-α1⊥,2⊥α1-,2⊥α2⊥,2⊥α2-,2⊥α1⊥,2-α1-,2-α2⊥,2-α2-,2-F1⊥F1-F2⊥F2-=Y1X1Y2X2---(1)]]>

F=A-1·Y1X1Y2X2,]]>

其中：F=F1⊥F1-F2⊥F2-,]]>

步骤3：

通过安装在气缸横截面上的电涡流传感器，测得q组横截面上的密封的水平和铅垂方向上的相对振动ΔX_k，ΔY_k后，对第k组密封而言，在平衡点附近将水平和铅垂方向气流力F_k，x，F_k，y线性化展开后得到：

Fk,xFk,y=KxxKxyKyxKyyΔXkΔYk+CxxCxyCyxCyyΔX.kΔY.k=HxxHxyHyxHyyΔXkΔYk---(2)]]>

其中：

K_xx表示水平方向即x向直接刚度系数；

K_yy表示铅垂方向即y向直接刚度系数；

K_xy表示水平方向即x向对铅垂方向即y向的交叉刚度系数；

K_yx表示铅垂方向即y向对水平方向即x向的交叉刚度系数；

C_xx表示水平方向即x向直接阻尼系数；

C_yy表示铅垂方向即y向直接阻尼系数；

C_xy表示水平方向即x向对铅垂方向即y向的交叉阻尼系数；

C_yx表示铅垂方向即y向对水平方向即x向的交叉阻尼系数；

表示第k组密封水平方向上的相对振动一阶导数；

表示第k组密封铅垂方向上的相对振动一阶导数；

H_xx＝K_xx+iωC_xx，H_xx表示水平方向即x向直接阻抗；

H_yy＝K_yy+iωC_yy，H_yy表示铅垂方向即y向直接阻抗；

H_xy＝K_xy+iωC_xy，H_xy表示水平方向即x向对铅垂方向即y向的交叉阻抗；

H_yx＝K_yx+iωC_yx，H_yx表示铅垂方向即y向对水平方向即x向的交叉阻抗；

ω为转子工作频率，

按照力和力偶相等的原则，将气流力F_k，x，F_k，y等效到气缸两个端面上去，得到：

Fk,xFk,y1=Lk,2LHxxHxyHyxHyyΔXkΔYk,]]>Fk,xFk,y2=Lk,1LHxxHxyHyxHyyΔXkΔYk---(3)]]>

其中：

L为气缸总长度，L_k，1，L_k，2分别为第k组密封到气缸第1端面及第2端面的距离，q组密封所产生的两个端面上等效气流力F_x，F_y为：

FxFy1=HxxHxyHyxHyyΣk=1qLk,2LΔXkΣk=1qLk,2LΔYk,]]>FxFy2=HxxHxyHyxHyyΣk=1qLk,1LΔXkΣk=1qLk,1LΔYk---(4)]]>

气缸两侧气流力通过步骤2求出后，即可由(4)式求出阻抗H_xx，H_yy，H_xy，H_yx，各阻抗H_xx，H_yy，H_xy，H_yx的实部分别为密封刚度系数K_xx，K_yy，K_xy，K_yx，虚部分别为ωC_xx，ωC_yy，ωC_xy，ωC_yx，q为密封组数，密封动力特性系数即为：

K_xx＝real(H_xx)，K_yy＝real(H_yy)，K_xy＝real(H_xy)，K_yx＝real(H_yx)

C_xx＝imag(H_xx)/ω，C_yy＝imag(H_yy)/ω，C_xy＝imag(H_xy)/ω，C_yx＝imag(H_yx)/ω。