[发明专利]一种通过电磁执行器延缓转子裂纹扩展方法

说明书

技术领域

 本发明涉及延缓旋转机械转子裂纹扩展的方法，特别是一种通过电磁执行器延缓转子裂纹扩展方法。

背景技术

在旋转机械运转中，由于转子材料的缺陷或微裂纹的存在，以及转子通常工作在多耦合场（高温、高压、高负荷）和周期性交变载荷共同作用的恶劣环境下，并伴随着高速旋转，因此非线性转子系统易诱发裂纹萌生与扩展，该问题所引起的故障对整个机械系统来说是极其危险的。国内外许多学者研究了裂纹转子的振动特性，寻找转子裂纹的在线诊断方法。通过监测旋转机械的运转状况，在转子发生灾难性事故之前及早发现裂纹，监测裂纹的扩展，实现合理维修，防患于未然。在过去的三十年中，对转子裂纹的在线诊断研究已经取得了一些成果。这些研究主要围绕着裂纹模型，裂纹转子动力学模型，裂纹转子的动力学特性分析和裂纹诊断方法等进行了理论和实验研究，针对裂纹诊断主要采用了傅立叶频谱分析、连续小波变换、希尔伯特理论和声发射等方法。在机械结构的监测和系统维护的前提下，期望转子裂纹能够早期发现、排除隐患和安全运行。现有的监测和检测方法只能够发现转子裂纹的存在，防止灾难性事故的发生，但是无法对转子裂纹的扩展进行控制。尽管轴承-转子动力学模型以及电磁轴承对转子系统的主动振动控制得到了广泛研究，但该类型研究中并没有考虑转子系统的非线性因素以及转子裂纹的存在。现有的延缓裂纹扩展方法仅仅是通过改变材料的组成成分，如添加特殊元素，改变材料的组成比例等，或者是改变系统的机械结构等被动延缓方法。

发明内容

本发明的目的是针对上述存在问题，提供一种通过电磁执行器延缓转子裂纹扩展方法，该方法不仅能够对非线性裂纹转子进行振动控制，而且能够在整个转子工作转速范围内对转子裂纹开闭实现良好的控制，保证裂纹转子安全稳定运行。

本发明的技术方案：

一种通过电磁执行器延缓转子裂纹扩展方法，步骤如下：

1）在非线性裂纹转子运行过程中，控制系统的位置检测装置实时采集所述非线性裂纹转子在x-y方向的振动位置信号并传输给信号放大器进行放大处理，同时实时采集编码器指示的转子旋转速度和旋转脉冲传感器指示的旋转基准信号，将所述放大处理后的振动位置信号、旋转速度信号和旋转基准信号传输给A/D转换装置并将其转换成对应的数字信号传输给控制系统中的计算机；

2）所述计算机中的C语言编写的计算控制软件将实时存储振动位置信号，并将所述振动位置信号进行快速傅立叶变换得到转子系统的振动频谱，根据窗口选择技术实时显示选择区域中的转子幅频特性曲线，根据振动位置信号实时显示转子的振动轨迹；

3）所述计算机中的计算控制软件将所述转子振动位置信号变换为对应地速度和加速度信号，根据外乱观测器原理实时计算电磁执行器控制参数；

4）控制系统将所述电磁执行器控制参数传输给D/A转换装置，D/A转换装置将所述数字信号转换成模拟信号传输给电流源控制放大器，电流源控制放大器根据所述模拟信号产生对应的电流控制信号传输给电磁执行器，电磁执行器产生相应的电磁力，控制裂纹转子系统的振动不超过预设稳定工作阈值，保持非线性转子裂纹时刻处于闭合状态。

本发明的有益效果是：该方法不仅能够对非线性裂纹转子进行振动控制，而且能够在整个转子工作转速范围内对转子裂纹开闭实现良好的控制，保证裂纹转子安全稳定运行。

 

附图说明

图1是非线性裂纹转子系统实验装置示意图。

图中：1.编码器  2.柔性联轴器  3.单列深沟球轴承  4.弹性转轴 5.裂纹，6.电磁执行器  7.圆盘  8.测试圆盘  9.测试磁膜  10.双列自动调心球轴承 11.旋转脉冲传感器  12.激光位置传感器  13.信号放大器 14.电流源控制放大器  15.A/D转换装置  16.D/A转换装置  17.PC机  18.电机传动装置

图2是电磁执行器局部放大结构示意图。

图3是电磁执行器作用前后对应转子振动幅频特性曲线。

图4是电磁执行器作用前转子裂纹开闭状态图。

图5是电磁执行器作用后转子裂纹开闭状态图。

具体实施方式

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

实施例：

本发明通过电磁执行器延缓转子裂纹扩展方法的实验装置如图1、2所示。