[发明专利]一种振动信号提取风机结构动特性的方法

说明书

本发明涉及一种振动信号提取风机结构动特性的方法：S1、对风机典型工况进行振动噪声测试，形成优化后的测点布置；S2、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，修正风机蜗壳的有限元模型；S3、对修正后的有限元模型施加约束，形成标准有限元模型和约束条件；S4、开展风机升速/降速振动测试，对测试数据进行固有频率及振型的分离和识别；S5、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。本发明从运行状态(升、降速)风机结构的振动信号中提取动特性，克服了风机主要结构安装条件下动特性难以直接获取的难题。

技术领域

本发明属于舰船声隐身技术领域，具体涉及一种从风机结构振动信号提取结构动特性的方法。

背景技术

在舰船声隐身领域，针对旋转类设备振动线谱的测试分析技术已逐渐成熟，激励源的特征已逐渐被掌握，但是关于风机结构动特性数据提取方法较为薄弱，尚未形成判定结构动特性的方法。而在旋转结构的振动响应中包含着结构动特性的线谱，某些特定情况下，会引起共振。因此，为全面掌握风机结构响应线谱的来源，急需一种分析判断方法进行确定。风机结构动特性提取方法存在以下难点：

1)如何选取振动测点作为结构动特性数据输入。

2)结构动特性的线谱峰值相对较小，如何选取合理工况，区分动特性与旋转运动线谱。

3)基于振动线谱分离的技术尚需综合运用。

4)数值分析技术如何与实验技术结合以掌握风机结构动特性的特征。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的风机在安装后结构固有动特性与运行线谱分离困难等问题，提供一种振动信号提取风机结构动特性的方法，该方法通过测点优化、静态测量、施加约束、动态测量、数据分析从结构振动测量数据中，获取结构动特性数据。

本发明为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：

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。

上述方案中，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；