专利名称：基于频谱校正的微速差双转子系统不平衡分量的提取方法
技术领域：
本发明涉及属于转子东平衡以及振动的信号处理技术领域，涉及微速差双转子系统的转子动平衡。
背景技术：
微速差双转子系统的典型代表是卧螺离心机，其结构如图I所示，其中差速器I、左轴承座2、测振传感器3、转鼓(外转子)4、螺旋(内转子)5、外基准光电传感器6、测振传感器7、右轴承座8和内基准光电传感器9如图所示设置。图中的测振传感器3和7分别安装于左右轴承座处，并将传感器连接至现场动平衡仪构成振动平衡测量系统。微速差双转子系统已广泛用于化工、轻工、制药、食品、环保等行业中，在使用过程 中存在的最大问题是内、外转子不平衡引起机组的强烈振动。目前对于此类机组的现场平衡，尤其是在需要同时平衡内外转子的时候效果很不理想。微速差双转子系统整机动平衡的困难在于如何从复杂的拍振信号中准确地分离出内、外转子各自的不平衡分量。近年来，一些学者就这个问题进行了研究，提出了几种对该类转子系统的整机动平衡方法，比较典型的有矢量瓦特机光点轨迹识别法、外接信号补偿法、傅氏分析仪相关滤波法、计算机软件相关分析法等。矢量瓦特机光点轨迹识别法只能识别不太复杂的轨迹；外接信号补偿法需要在现场调节补偿信号，只能实现十分粗糙的平衡；傅氏分析仪相关滤波法在分离频率十分接近的拍振时，由于频谱的泄露而产生较大的误差，难以在生产实际中推广应用。微速差双转子系统的现场动平衡一般采用单面或双面的影响系数法来进行，以内转子或外转子的基准脉冲触发来对合成振动信号进行同步采样，如以外转子为基准，则对于外转子振动分量来说是同步整周期采样，其外转子工频振动分量不存在频谱泄露，但是对内转子振动分量来说属于非整周期采样，必然存在频谱泄露，导致该转子工频分量的获取误差增大，同时由于内、外转子频率距离很近，因此泄露的能量会影响到外转子，反之亦然。内外转子的不平衡分量(即幅值和相位)获取误差的增大必然影响到该类机组的整机平衡效果，甚至导致平衡失败。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于频谱校正的微速差双转子系统不平衡分量的提取方法，以实现简单的微速差双转子系统的不平衡分量的高精度提取。为实现上述目的，本发明的基于频谱校正的微速差双转子系统不平衡分量的提取方法步骤如下(I)安装微速差双转子的振动平衡测量系统，其中根据触发基准转子为外转子或内转子来分别安装外基准光电传感器或内基准光电传感器；(2)设内、外转子的转速分别为Ω2，且，转速差Λ Q = Q2-Q1，启动微速差双转子系统并升速至平衡转速稳定后，以触发基准转子为触发基准，采用同步调整周期方式进行同步采样，获得振动信号数据序列Xtl (N)，所述同步采样的周期数大于临界周期数；(3)将振动信号数据序列X。(N)前N / 2点向后平移N / 4点，其中N表示总的采样点数，将序列的前后N / 4点置零构造一个新序列X1 (N)，并对Xtl (N)和X1 (N)进行加汉宁窗处理，然后进行快速傅里叶变换得到相应的频谱Ytl (幻和1(吣；(4)计算出内、外转子频率对应的谱线序号分别为k #和k#，k = [ Ω #/ (fs60) +1]，1^外=
，其中fs表示同步采集的采样频率，“ □”表示四舍五入方式取整；(5)触发基准转子的工频分量直接从频谱Ytl (N)中对应位置提取；(6)非触发基准转子的工频分量计算方法为设k为非触发基准转子的谱线序号，如果触发基准为外转子，k取值分别为，如果触发基准为内转子，k取值为k# ；计算出归一化的频率校正量为
权利要求
1.一种基于频谱校正的微速差双转子系统不平衡分量的提取方法，其特征在于，该方法的步骤如下 (1)安装微速差双转子的振动平衡测量系统，其中根据触发基准转子为外转子或内转子来分别安装外基准光电传感器或内基准光电传感器； (2)设内、外转子的转速分别为Q1和Q2，且QAQ1，转速差AQ = Q2-Q1，启动微速差双转子系统并升速至平衡转速稳定后，以触发基准转子为触发基准，采用同步调整周期方式进行同步采样，获得振动信号数据序列Xtl (N)，所述同步采样的周期数大于临界周期数； (3)将振动信号数据序列Xtl(N)前N / 2点向后平移N / 4点，其中N表示总的采样点数，将序列的前后N / 4点置零构造一个新序列X1 (N)，并对Xtl (N)和X1 (N)进行加汉宁窗处理，然后进行快速傅里叶变换得到相应的频谱Ytl (N)和Y1 (N)； (4)计算出内、外转子频率对应的谱线序号分别为k内和k外，k@ = [ Q #/ (fs60) +1]，k外=[Q 2N/ (fs60) +1]，其中fs表示同步采集的采样频率，“[]”表示四舍五入方式取整； (5)触发基准转子的工频分量直接从频谱Ytl(N)中对应位置提取； (6)非触发基准转子的工频分量计算方法为 设k为非触发基准转子的谱线序号，如果触发基准为外转子，k取值分别为k &如果触发基准为内转子，k取值为k# ； 计算出归一化的频率校正量为
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中临界周期数为如果以外转子为触发基准转子时临界周期数为4 Q 2/ A Q，如果以内转子为基准转子时临界周期数为
3.根据权利要求I或2所述的方法，其特征在于所述步骤(5)中若是以外转子为触发基准转子，对应的谱线序号为k# ;若以内转子为触发基准转子，对应的谱线序号为k#。
全文摘要
本发明涉及基于频谱校正的微速差双转子系统不平衡分量的提取方法，先安装振动平衡测量系统；启动微速差双转子系统并升速至平衡转速稳定后，以其中一转子为触发基准，采用同步整周期方式进行同步采样获得振动信号数据序列，将该序列前N/2点向后平移N/4点，将序列的前、后N/4点置零构造成新序列，并对两序列加汉宁窗处理，然后进行快速傅里叶变换得到相应的频谱；计算出内、外转子频率对应的谱线序号；触发基准转子的工频分量直接从其频谱中对应位置提取；另一转子的工频分量和相位则采用相位差频谱校正方式来获取；本方法对采样的时域序列加汉宁窗处理，减少频谱泄露；对于非触发转子的工频分量获取采用相位差频谱校正，确保其幅值和相位的精度。
文档编号G01M1/22GK102967414SQ201210444609
公开日2013年3月13日 申请日期2012年11月7日 优先权日2012年11月7日
发明者雷文平, 韩捷, 陈宏 , 李凌均, 陈磊, 董辛旻, 郝旺身, 郝伟, 王丽雅 申请人:郑州大学, 郑州恩普特设备诊断工程有限公司, 韩捷