[发明专利]基于进动分解技术的不平衡相位估计方法

摘要

本发明公开了基于进动分解技术的不平衡相位估计方法，包括在转子轴承系统的测量截面上顺转向上依次布置两个相互垂直的X传感器和Y传感器，将X传感器和Y传感器的测量信号合成转子的工频进动轨迹，即二维全息谱上的工频椭圆；将工频椭圆分解为正进动圆和反进动圆，正进动圆方向和工频进动轨迹方向相同，反进动圆方向和工频进动轨迹方向相反，同时将工频椭圆上的初相点IPP也进行正进动圆和反进动圆分解，得到正进动圆上初相点为IPPp；将正进动圆作为排除各向异性干扰后的不平衡振动响应；计算转子键槽顺转向到不平衡方位的角度。本发明采用进动分解之后的正进动圆初相点代替传统估计方法中的振动高点，有效提高不平衡相位的估计精度。

主权项

1.基于进动分解技术的不平衡相位估计方法，该方法包括如下步骤：(1)在转子轴承系统的测量截面上顺转向上依次布置两个相互垂直的X传感器和Y传感器，将X传感器和Y传感器的测量信号合成转子的工频进动轨迹，即二维全息谱上的工频椭圆；(2)将工频椭圆分解为正进动圆和反进动圆，正进动圆方向和工频进动轨迹方向相同，反进动圆方向和工频进动轨迹方向相反，同时将工频椭圆上的初相点IPP也进行正进动圆和反进动圆分解，得到正进动圆上初相点为IPP_p，用正进动圆代表失衡引起的振动响应，在正进动圆上估计振动高点；工频振动信号表示为：x=Asin(ωt+α)=sxsin(ωt)+cxcos(ωt)y=Bsin(ωt+β)=sysin(ωt)+cycos(ωt)---(4)]]>式中：s_x：为信号x的正弦项系数c_x：为信号x的余弦项系数s_y：为信号y的正弦项系数c_y：为信号y的余弦项系数当转子上键槽对准键相传感器即t＝0时，工频椭圆上ωt＝0时的初相点表示为：x₀＝c_x，y₀＝c_y，计算工频椭圆的长轴半径a和短轴半径b，以及工频椭圆的长轴倾角正进动圆和反进动圆的半径及从x方向顺时针计算的初相点相位表示为：式中：R_p：为正进动圆的半径θ_p：为正进动圆的初相点相位R_m：为反进动圆的半径θ_m：为反进动圆的初相点相位正进动圆上初相点表示为矢量形式R_p∠θ_p，该矢量数学表达式如下：(3)将正进动圆作为排除各向异性干扰后的不平衡振动响应，X传感器和Y传感器的振动信号表示为：xp=Apsin(ωt+αp)=Rpsin(ωt+θp+90)yp=Bpsin(ωt+βp)=Rpsin(ωt+θp)---(7)]]>经过正进动圆和反进动圆分解后，用正进动圆作为不平衡振动响应，消除了各向异性对振动高点估计的影响，正进动圆上X传感器和Y传感器获得的振动高点和初相点又重新重合在一起，此时振动高点相位为θ_p，同时兼顾两个方向传感器的相位信息；(4)计算转子键槽顺转向到不平衡方位的角度Φ，计算公式如下：Φ＝φ_x+θ_p+δ₀    (8)式中：Φ：不平衡方位的角度φ_x：键相传感器顺转向到X传感器的角度θ_p：振动高点相位δ₀：机械滞后角，该机械滞后角的定义为用正进动圆上初相点方位表示的不平衡振动响应相位落后于不平衡激振力的角度；(5)添加平衡配重的方位，即为转子键槽顺转向，该顺转向的角度为Φ-180°。