磁悬浮轴承转子在线动平衡校正方法及其校正系统

本发明涉及磁悬浮轴承，尤其涉及一种磁悬浮轴承转子在线动平衡校正方法及其校正系统。

背景技术：

1、磁悬浮轴承作为一种新型的高性能轴承，具有无接触、无摩擦、无需润滑等优点，在高速旋转机械领域如涡轮机、压缩机、离心机等得到了广泛的应用。然而，由于制造误差、安装偏差、不平衡质量等因素的影响，磁悬浮轴承转子系统在运行过程中往往会产生振动。这种振动不仅会降低系统的运行稳定性和可靠性，还可能会导致系统故障，影响设备的正常工作。

2、上述分析表明，受多方面因素影响，磁悬浮轴承转子系统的振动无法避免，然而，旋转设备的振动状况是评估设备运行健康状态的重要参数，当振动超过一定程度，不仅严重影响系统的平稳运行，还会对系统自身组件造成损坏。对于高精度，高转速的磁悬浮轴承转子系统来说，解决轴承转子振动问题更是首要任务。

3、在传统旋转机械中，通常采用离线动平衡来对机械的旋转部件进行动平衡校正。离线动平衡是将旋转部件从工作环境拆装下来，放置在动平衡机上进行不平衡检测以及动平衡校正。由于工作环境与动平衡校正环境不同，对动平衡精度造成一定影响，同时，旋转部件的拆装搬运过程费时费力，无形中增加了动平衡校正过程的成本。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

2、为此，本发明提供一种磁悬浮轴承转子在线动平衡校正方法，有效减少轴承转子系统振动的同时，提升转子的回转精度。

3、根据本发明实施例的磁悬浮轴承转子在线动平衡校正方法，所述方法包括以下步骤：

4、步骤一，基于自适应陷波滤波器构建幅值、相位求解器；

5、步骤二，将转子驱动至稳定转速ω0，通过第一位移传感器采集第一测量面上的位移信号，通过第二位移传感器采集第二测量面上的位移信号，通过鉴相传感器采集磁悬浮轴承转子的相位信号；

6、步骤三，基于自适应陷波滤波器构建的求解器分析第一测量面上的位移信号、第二测量面上的位移信号以及磁悬浮轴承转子的相位信号，获取第一测量面的初始振动位移矢量d10和第二测量面的初始振动位移矢量d20；

7、步骤四，在配重面a上增加配重ma，并重新将转子驱动至稳定转ω0，重复步骤2-3，得到第一次试重下，第一测量面的第一振动位移矢量d11和第二测量面的第二振动位移矢量d21；

8、步骤五，在配重面b上增加配重mb，并重新将转子驱动至稳定转ω0，重复步骤2-3，得到第二次试重下，第一测量面的第二振动位移矢量d12和第二测量面的第二振动位移矢量d22；

9、步骤六，计算两个配重面对两端位移波动的影响系数；

10、步骤七，根据影响系数和第一测量面的初始振动位移矢量d10和第二测量面的初始振动位移矢量d20，计算左端a、右端b需增加的配重质量ma0和mb0，基于配重质量ma0和mb0进行配重，在线对磁悬浮轴承转子进行动平衡校正。

11、本发明的有益效果是：

12、1本发明的磁悬浮轴承转子在线动平衡校正方法以磁悬浮轴承位移信号为计算依据，利用基于影响系数法的在线动平衡方法，辨识质量块与转子位移响应的线性关系，能有效解决磁悬浮轴承转子系统中因偏心质量引起的不平衡，对不平衡转子进行校正，从而实现高效，高精度动平衡，从根本上解决转子系统的振动问题，原理简单，易于实现。

13、2本发明避免了离线动平衡由于拆装偏差造成的影响，能够实现高精度动平衡。

14、3可以应用于多种类型和规格的磁悬浮轴承转子系统，具有较强的通用性。无论是小型的精密仪器还是大型的工业设备，都可以通过动平衡来提高转子精度。

15、根据本发明一个实施例，所述自适应陷波滤波器微分方程表示为：

16、

17、其中，u(t)为输入信号，θ为u(t)的估算频率，为计算得出u(t)的瞬时值，ξ和γ为anf系统参数。

18、通过自适应陷波滤波器求解输入信号的幅值和相位；计算公式为：

19、

20、根据本发明一个实施例，影响系数计算公式如下：

21、

22、其中，ka1、ka2、kb1、kb2的下角标a表示配重面a，b表示配重面b，1表示第一次试重，2表示第二次试重。

23、根据本发明一个实施例，所述配重质量ma0和mb0计算公式为：

24、ka1ma0+kb1mb0+d10＝0

25、ka2ma0+kb2mb0+d20＝0

26、其中，mao为配重面a上需要增加的配重矢量，mbo为配重面a上需要增加的配重矢量。

27、一种磁悬浮轴承转子在线动平衡校正系统，所述系统包括：

28、两个位移传感器，分别为第一位移传感器和第二位移传感器，所述第一位移传感器靠近右侧磁轴承mb1安装，所述第二位移传感器靠近左侧磁轴承mb2安装；

29、鉴相传感器，靠近磁悬浮轴承转子安装；

30、处理器，所述处理器被配置为执行如上所述的磁悬浮轴承转子在线动平衡校正方法。

31、一种计算机设备，包括：

32、处理器；

33、存储器，用于存储可执行指令；

34、其中，所述处理器用于从所述存储器中读取所述可执行指令，并执行所述可执行指令以实现如权上所述的磁悬浮轴承转子在线动平衡校正方法。

35、一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，使得处理器实现如上所述的磁悬浮轴承转子在线动平衡校正方法。

36、本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

37、为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

技术特征：

1.一种磁悬浮轴承转子在线动平衡校正方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的磁悬浮轴承转子在线动平衡校正方法，其特征在于，所述自适应陷波滤波器微分方程表示为：

3.如权利要求1所述的磁悬浮轴承转子在线动平衡校正方法，其特征在于，影响系数计算公式如下：

4.如权利要求3所述的磁悬浮轴承转子在线动平衡校正方法，其特征在于，所述配重质量ma0和mb0计算公式为：

5.一种磁悬浮轴承转子在线动平衡校正系统，其特征在于，所述系统包括：

6.一种计算机设备，其特征在于，包括：

7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，使得处理器实现如权利要求1至4中任一项所述的磁悬浮轴承转子在线动平衡校正方法。

技术总结
本发明涉及磁悬浮轴承技术领域，尤其涉及一种磁悬浮轴承转子在线动平衡校正方法及其校正系统。方法包括：通过位移传感器实时监测转子的振动状态，利用基于ANF构建的求解器准确分析振动信号幅值相位信息，计算出不平衡量的大小和位置，通过试重得到影响系数，利用影响系数精确求解配重质量，从而实现对转子系统振动有效校正和不平衡质量的精准调节，本发明磁悬浮轴承转子在线动平衡校正方法，直接以磁悬浮轴承转子位移信号为依据，能够显著提高磁悬浮轴承转子系统的运行稳定性和精度，降低振动和噪声水平，延长设备使用寿命，具有广泛的应用前景和显著的经济效益。

技术研发人员：关旭东,彭灏,陈慧琳,刘亚婷,徐赞成
受保护的技术使用者：常州大学
技术研发日：
技术公布日：2025/4/7