[发明专利]一种振动信号提取风机结构动特性的方法

权利要求书

1.一种振动信号提取风机结构动特性的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、测点布置优化：对风机的典型工况进行振动噪声测试，对比不同的测量方案，采用主成分分析方法形成优化后的测点布置；

S2、静态测量与数值计算：建立风机蜗壳的有限元模型，开展风机蜗壳在静止状态下的固有频率的测量，运用模态参数识别方法获取静止状态下风机蜗壳的固有频率及振型，并与有限元计算结果进行比对，修正风机蜗壳的有限元模型；

S3、施加约束：考虑约束条件对结构固有频率及振型的影响，对修正后的有限元模型进行约束的施加，最终形成风机蜗壳的标准有限元模型和约束条件；

S4、动态测量：开展风机升速/降速振动测试，结合阶次分析、运行模态参数识别技术，对测试数据进行固有频率及振型的分离和识别；

S5、数据分析：对运行模态参数识别的动特性数据与附加了约束条件有限元模型的动态特性数据进行对比，参考静止与约束条件下结构的振型，提取风机蜗壳结构动特性数据。

2.根据权利要求1所述的振动信号提取风机结构动特性的方法，其特征在于，步骤S1中，采用主成分分析方法形成优化后的测点布置，具体包括以下步骤：

S1.1、在各点测得的振动信号为X＝{x₁,x₂,…,x_n}^T，E{X}＝μ，D{X}＝V≥0，其中，x_n为各个测点的信号，D为方差，V为方差值，E为有偏估计，μ为偏参数；

S1.2、寻求一组新的变量，首先找出X各分量的一个线性组合y₁，使y₁具有最大方差，从而尽可能多地反映X的变化信息；然后找出X各分量的第二线性组合y₂，为使y₂在与y₁不相关的条件下具有最大的方差，循环推进，直至X的信息基本提取完毕为止；

S1.3、上述新的变量y₁，y₂就称为X的主成分，通过求得主成分，即可获得提取有效信号特征的最优测点布置数量。

3.根据权利要求1所述的振动信号提取风机结构动特性的方法，其特征在于，步骤S2具体包括以下步骤：

S2.1、首先建立风机蜗壳的测试几何模型，并采用有限元方法建立数值模型；

S2.2、开展风机蜗壳在静止状态下的固有频率的测量，具体测量方式：使风机蜗壳处于弹性软连接吊挂状态，即静止自由状态，采用力锤多点激励的方法，获取激励力的力谱以及振动信号的相干函数和频响函数；

S2.3、以上述的力谱、相干函数、频响函数作为输入，运用模态参数识别方法进行模态参数识别，获取静止自由状态下风机蜗壳各个阶次的固有频率及振型；

S2.4、将获取的固有频率及振型与有限元模型计算结果进行比对，修正风机蜗壳的有限元模型。

4.根据权利要求3所述的振动信号提取风机结构动特性的方法，其特征在于，所述模态参数识别方法采用多参考LSCE法，该方法从系统的脉冲响应函数出发，根据脉冲响应函数与极点和留数之间的复指数关系，求出极点和留数，进而获得系统的模态参数。

5.根据权利要求1所述的振动信号提取风机结构动特性的方法，其特征在于，步骤S3具体包括以下步骤：

S3.1、将风机蜗壳、电机通过螺栓连接，电机机脚通过隔振器与基座连接，电机基座通过地脚螺栓与试验基础紧固，与风机在实际舰船上的安装状态保持一致；

S3.2、采用与S2相同的方法对风机蜗壳的固有频率及振型进行测量识别，获取约束条件变化引起的差异；

S3.3、以实际安装状态下的固有频率及振型为目标，对S2的有限元模型通过调整约束的形式和类别进行进一步的修正，最终形成标准有限元模型和约束条件。