大型高速動平衡機擺架動剛度測試系統的製作方法

2023-05-27 20:16:16

專利名稱：大型高速動平衡機擺架動剛度測試系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種動態測試系統，具體是一種大型高速動平衡機擺架動剛度測試系統，用于振動測試技術領域。
背景技術：
隨著我國國民經濟的迅猛發展以及人民生活大幅度提高，能源特別電力的需求越來越迫切，大功率、超負荷的中高檔汽輪發電機組需求日益增加。如何確保大功率汽輪發電機組運行的安全，是當前轉子動平衡試驗迫切需要解決的任務，同時也對原有的轉子動平衡試驗臺的擺架提出了更高的要求。擺架是轉子動平衡試驗臺各主要總成的安裝基礎，是整個裝置中主要的承載部件。因此，擺架結構的動剛度特性在轉子動平衡試驗中非常重要。剛度包括兩方面的含義抵抗恆定載荷的能力和抵抗交變載荷的能力。前者常稱為靜剛度，後者則稱為動剛度。動剛度是衡量系統抗振能力的主要指標。它在數值上等於系統產生單位振幅所需的交變力。以往擺架動剛度測試系統主要利用機械式偏心轉子激勵獲得系統的動剛度，存在安裝和使用不方便、測試精度低、花費時間多以及測試的頻率範圍有限等缺點。由於動平衡擺架現場試驗條件苛刻，要求試驗快速、簡便，為此，也有人採用錘擊激勵法。
經對現有技術的文獻檢索發現，姜尚崇在《大電機技術》1996，(2)26-30發表的「用錘擊法實測汽輪發電機軸承座的支承動剛度」文章，該文中提及的系統主要結構和工作原理是，用5.4kg的力錘沿水平或垂直方向分別錘擊發電機汽端和勵端軸承座，用速度型傳感器測量位移響應，用加速度計測量加速度響應。將力信號和振動響應信號用模擬數據記錄儀記錄下來，然後再用GR2515 CAT系統中的RTA軟體對記錄下來的力信號和響應信號做傳遞函數分析。對力信號加力窗函數，對位移和加速度響應信號都加指數窗函數，以減少洩漏。對傳遞函數做相加到12次平均處理，以減少周圍環境隨機噪聲的影響。通過上述分析，可以得到該軸承座系統的傳遞函數和相干係數。用力信號和位移響應信號做傳遞函數分析，可以直接得到軸承座的支承動剛度或動柔度。但是從試驗結果來看，在2000RPM以下，測得的動剛度相干係數比較差，可信度低，而對於某些超大功率的發電系統，工作轉速在2000RPM以下。

發明內容
本發明的目的在於針對現有技術的不足，本發明提出一種大型高速動平衡機擺架動剛度測試系統，使其具有測試裝置簡單、容易操作、快速可靠等優點，尤其適用於環境條件惡劣的現場測試。
本發明是通過以下技術方案實現的，本發明包括力錘、加速度傳感器、電荷放大器、信號分析儀，其連接關係為力錘單獨設置，力錘帶有力傳感器，在測量時力錘敲擊軸承座，加速度傳感器設置在軸承座上，力錘的力傳感器、加速度傳感器的信號輸出端分別接到各自電荷放大器的輸入端，電荷放大器的輸出端接到信號分析儀的輸入端。
由於大型高速動平衡機擺架的質量非常大，用力錘激勵時，其振動信號非常微弱，採用一般的高精度加速度傳感器效果非常不理想，所以本發明中加速度傳感器採用BK高精度加速度傳感器，其頻率範圍0.1Hz-1kHz，靈敏度為666pC/g，可以測量0.00002ms-2的振動。信號分析儀採用DP數據採集分析系統。電荷放大器的輸出端或者接記錄儀。
工作時，帶有力傳感器的力錘敲擊軸承座，軸承座受到力錘激勵而產生振動，該振動信號由安裝在軸承座上的高精度加速度傳感器拾取，然後通過力傳感器得到的力信號和由高精度加速度傳感器得到的加速度響應信號分別被送到各自的電荷放大器，之後再被送入信號分析儀實時分析，或被送入記錄儀後離線分析。經分析儀分析處理後，即得到軸承座動剛度幅頻曲線。本發明具有測試裝置簡單、快速簡便等優點，尤其適用於環境條件惡劣的現場測試。
與以往擺架動剛度測試系統相比較，本發明直接對各種大型動平衡擺架進行動剛度測試，測試裝置簡單，存在安裝和使用方便、測試精度高、花費時間短以及測試的頻率範圍寬，尤其是操作簡單，快速可靠，結果可靠等優點。本發明可以對大型動平衡擺架進行動剛度測試，進行動力特性的評估，可以在數分鐘內完成測試，尤其適用於環境條件惡劣的現場測試。


圖1本發明測試系統框2某型號擺架動剛度測試曲線圖3某型號擺架動剛度的相關係數曲線具體實施方式
如圖1所示，本發明包括力錘1、加速度傳感器2、電荷放大器3、4、信號分析儀5，其連接關係為力錘1單獨設置，力錘1帶有力傳感器6，在測量時力錘1敲擊軸承座7，加速度傳感器2設置在軸承座7上，力錘的力傳感器6、加速度傳感器2的信號輸出端分別接到各自電荷放大器3、4的輸入端，電荷放大器3、4的輸出端接到信號分析儀5的輸入端。
加速度傳感器2採用BK高精度加速度傳感器，其頻率範圍0.1Hz-1kHz，靈敏度為666pC/g，可以測量0.00002ms-2的振動。信號分析儀5採用DP數據採集分析系統。
電荷放大器3、4的輸出端或者接記錄儀。
每個軸承擺架在所需要測試的方向進行激振，帶有力傳感器6的力錘1敲擊軸承座7，每次用力錘激振八次，軸承座7受到力錘激勵而產生振動，該振動信號由安裝在軸承座7上的高精度加速度傳感器2拾取，然後通過力傳感器6得到的力信號和由加速度傳感器2得到的加速度響應信號分別被送到各自的電荷放大器3、4，之後再被送入信號分析儀5實時分析，或被送入記錄儀後離線分析和處理，即得到軸承座動剛度幅頻曲線，如圖2所示，系統在86.15Hz剛度最弱，該頻率就是系統的固有頻率。另外，通過圖3可以看出，測得的動剛度相干係數比較好，尤其是在低頻(30Hz以下)較以往的試驗數據得到很大改善。
權利要求
1.一種大型高速動平衡機擺架動剛度測試系統，包括力錘(1)、加速度傳感器(2)、電荷放大器(3、4)、信號分析儀(5)，其特徵在於，力錘(1)單獨設置，力錘(1)帶有力傳感器(6)，加速度傳感器(2)設置在軸承座(7)上，力錘的力傳感器(6)、加速度傳感器(2)的信號輸出端分別接到各自電荷放大器(3、4)的輸入端，電荷放大器(3、4)的輸出端接到信號分析儀(5)的輸入端。
2.如權利要求1所述的大型高速動平衡機擺架動剛度測試系統，其特徵是，加速度傳感器(2)採用BK高精度加速度傳感器，其頻率範圍0.1Hz-1kHz，靈敏度為666pC/g。
3.如權利要求1所述的大型高速動平衡機擺架動剛度測試系統，其特徵是，信號分析儀(5)採用DP數據採集分析系統。
4.如權利要求1所述的大型高速動平衡機擺架動剛度測試系統，其特徵是，電荷放大器(3、4)的輸出端或者接記錄儀。
全文摘要
一種大型高速動平衡機擺架動剛度測試系統，用于振動測試領域。本發明包括力錘、加速度傳感器、電荷放大器、信號分析儀，其連接關係為力錘單獨設置，力錘帶有力傳感器，在測量時力錘敲擊軸承座，加速度傳感器設置在軸承座上，力錘的力傳感器、加速度傳感器的信號輸出端分別接到各自電荷放大器的輸入端，電荷放大器的輸出端接到信號分析儀的輸入端。本發明具有測試裝置簡單、容易操作、快速可靠等優點，尤其適用於環境條件惡劣的現場測試。
文檔編號G01M7/02GK1609578SQ200410084549
公開日2005年4月27日 申請日期2004年11月25日 優先權日2004年11月25日
發明者李鴻光, 靜波, 韓雪華, 孟光, 劉巖, 薩本佶 申請人:上海交通大學