[发明专利]旋转机械转轴弯曲振动和扭转振动同时测试的方法及装置

说明书

本发明公开了一种旋转机械转轴弯曲振动和扭转振动同时测试的方法及装置，将所述齿轮盘安装至待测转轴上，利用待测转轴带动所述齿轮盘旋转，通过所述涡流传感器输出交流电压信号，并通过所述软件部分转化为数字信号，从而得到原始振动信号，采用两次极大值找点提取转轴弯曲振动和扭转振动，通过上述方法，可以实现转轴扭转振动和弯曲振动的同时测试，两类振动测试采取同一套传感器和仪表，成本较低。

技术领域

本发明涉及转轴振动检测技术领域，特别是涉及一种旋转机械转轴弯曲振动和扭转振动同时测试的方法及装置。

背景技术

扭转振动和弯曲振动对旋转机械安全稳定运行的影响较大，是机组状态监测的重点，因为转轴处于旋转状态，旋转机械转轴振动检测大多采用非接触式测量方法，目前的检测仪表不能实现扭转振动和弯曲振动的同时测试，需要配备各自专用的分析仪表，成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种旋转机械转轴弯曲振动和扭转振动同时测试的方法及装置，旨在解决现有技术中检测仪表不能实现扭转振动和弯曲振动的同时测试，需要配备各自专用的分析仪表，成本较高的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种旋转机械转轴弯曲振动和扭转振动同时测试装置，包括传感部分、硬件部分和软件部分，所述传感部分包括齿轮盘和涡流传感器，所述齿轮盘与待测转轴可拆卸连接，并位于待测转轴的外侧壁，所述硬件部分包括信号前处理器和高速数据采集卡，所述涡流传感器与所述信号前处理器电性连接，并位于所述齿轮盘的侧面，所述高速采集卡与所述信号前处理器电性连接，并用于采集所述涡流传感器输出的交流电压信号，所述软件部分包括数据采集软件和信号分析软件，所述数据采集软件用于采集交流电压信号，所述信号分析软件将所述涡流传感器输入的交流电压信号转化为数字信号。

其中，所述信号前处理器包括24V直流电源模块和信号调理模块，所述24V直流电源模块提供所述涡流传感器测试所需的-24V直流电源，所述信号调理模块将交流电压信号的幅值调理到±10V内，满足所述高速数据采集卡对输入信号幅值的要求。

本发明还提供一种采用上述的旋转机械转轴弯曲振动和扭转振动同时测试装置的测试方法，包括如下步骤：

将所述齿轮盘安装至待测转轴上，将所述涡流传感器沿弯曲振动测量方向正对着所述齿轮盘安装，并将将涡流传感器与所述硬件部分连接；

利用待测转轴带动所述齿轮盘旋转，通过所述涡流传感器输出交流电压信号，并通过所述软件部分转化为数字信号，从而得到原始振动信号；

从原始振动信号中找极大值点，并得到弯曲振动信号，从原始振动信号中扣除弯曲振动信号，得到不含弯曲振动影响在内的传感器输出信号；

从传感器输出信号再次找极大值点，并得到扭转振动角速度信号。

其中，在将所述齿轮盘安装至待测转轴上，将所述涡流传感器沿弯曲振动测量方向正对着所述齿轮盘安装，并将将涡流传感器与所述硬件部分连接的步骤中：

所述数据采集卡的采样速率要求fs≥1MHz，fs为采样频率。

其中，在利用待测转轴带动所述齿轮盘旋转，通过所述涡流传感器输出交流电压信号，并通过所述软件部分转化为数字信号，从而得到原始振动信号的步骤中：

转轴没有弯曲振动和扭转振动时，所述涡流传感器的输出信号是一组频率恒定、信号稳定的正弦信号，记为y(t)，可以写为：

y(t)＝α·h·sin[2π·(nf)·t] (1)

式中，α为传感器灵敏度，h为所述齿轮盘的齿高，n为齿数，f为转动频率，为采样时间；

转轴发生扭转振动时，所述齿轮盘的齿顶和齿谷通过所述涡流传感器时的瞬时角速度不再是一个常数，会出现与扭转振动频率相同的波动，式(1)变为：