[发明专利]基于经验模态分解的柔性转子全息动平衡方法

摘要

本发明公开了一种基于经验模态分解的柔性转子全息动平衡方法。它以全息谱信息集成原理及系统理论为基础，借助经验模态分解的优势，把转子整个升速过程的数据进行分解，提取出其中的工频分量，绘制出全息波德图。根据试重前的全息波德图和试重后的全息波德图，计算出在不同转速下的配重质量和方位，特别是在临界转速附近的配重信息。传统的模态平衡法在对临界转速进行平衡时，需要在此转速附近停留以获得平衡转子的平稳数据，因为在临界转速附近振动量比较大，因此存在很大的平衡风险。本发明只需要转子起车过程的瞬态数据，它突破了传统动平衡方法需要稳态数据的局限，降低了传统模态平衡法采集数据的风险，并能达到较好的平衡效果。

主权项

1.基于经验模态分解的柔性转子全息动平衡方法，包括用全息谱技术做出截面的二维全息谱以及转子在不同转速下的三维全息谱；用工频椭圆的初相点表征转子各测量截面的振动；其特征在于，按如下步骤进行：1)记录机组试重前整个起车过程电涡流传感器所测转子振动数据和键相信号，对振动数据进行低通滤波后，用经验模态分解方法分解该数据，得到多个固有模态函数，第一个固有模态函数即是其工频分量，键相信号相邻两个脉冲的最高点，作为时间间隔，由该时间间隔来截取和键相信号同时采集的振动数据，通过升速过程多组相邻脉冲的截取，得到不同转速下的转子一转的振动数据，根据全息谱技术，绘制试重前转子不同截面在平衡转速下的三维全息谱以及起车的全息波德图，包括幅值图和相位图，平衡转速取临界转速的85％-90％；2)用转子试重前起车的振动信号，由下面的公式做出在平衡转速三维全息谱的力和力偶分量分解，平衡转速取临界转速的85％-90％；R→Af=R→Bf=0.5(R→A+R→B)---(1)]]>R→Ac=-R→Bc=0.5(R→A-R→B)]]>代表A和B两个截面的不平衡响应，和代表A和B两个截面的力不平衡响应，代表A和B两个截面的力偶不平衡响应分量；3)根据机组原始振动初相点的方位和滞后角法，在平衡面上试添加不平衡试重；4)记录机组加试重后的整个电涡流传感器所测转子振动数据和键相信号，然后采用和步骤1)中相同的处理方法，提取出其中的工频模态分量，由全息谱技术，绘制试重前转子不同截面在平衡转速下的三维全息谱以及起车的全息波德图，包括幅值图和相位图，平衡转速取临界转速的85％-90％；5)试重前键相信号中多组相邻脉冲最高点之间间隔的导数作为转子升速过程中的多个转速，试重后键相信号中多组相邻脉冲最高点之间间隔的导数作为转子升速过程中的多个转速，得到这两个过程中相同的转速，再由相同转速对应的两个相邻键相脉冲之间的时间段作为时间间隔，用该时间间隔来截取转子的振动数据，得到转子一转的振动数据，试重后转子一转的振动数据减去试重前一转的振动数据，得到转子一转纯试重的数据，由全息谱技术，绘制试重前转子不同截面在平衡转速下的三维全息谱以及起车的全息波德图，包括幅值图和相位图，平衡转速取临界转速的85％-90％；6)依据公式(1)做出纯试重下三维全息谱的力和力偶分解，以及全息波德图，力分量对应一阶模态响应，力偶分量对应二阶模态响应，根据振型的正交性原则，试重的力分量仅引起转子的一阶振动，试重的力偶分量仅引起转子的二阶振动，依据下面的公式计算出在不同转速下，试重的静力分量和力偶分量；I→f=A→Tf-A→Of]]>I→c=A→Tc-A→Oc---(2)]]>和是试重的静力分量和力偶分量，是试重的力分量，是原始振动的力分量，是试重的力偶分量，是原始振动的力偶分量。7)根据各测量面的原始不平衡响应，依据下面的公式计算出在平衡转速下配重的合理大小和相位，平衡转速取临界转速的85％-90％；P→Af=P→Bf=-T→Af·A→OfI→f]]>P→Ac=-P→Bc=-T→Ac·A→OcI→c---(3)]]>其中，和是A截面配重的力分量和力偶分量，和是B截面配重的力分量和力偶分量，和是试重在A截面的力分量和力偶分量，和是原始振动的力分量和力偶分量，和是试重的静力分量和力偶分量；8)加上平衡配重后，测试机组的起车过程，如果满足平衡要求，即机组能够顺利的冲过临界转速，并且在额定转速下其振动大小在机组标称的范围之内则平衡结束；否则，重复上述步骤。