一種基於轉軸三個截面應變信號的軸承載荷識別方法
2023-07-16 23:23:26 2
專利名稱：一種基於轉軸三個截面應變信號的軸承載荷識別方法
技術領域：
本發明適用於旋轉機械軸 承狀態監測和故障診斷領域，主要應用範圍包括汽輪發電機組、燃氣輪發電機組等採用軸承支撐的各類動カ旋轉機械等方面。
背景技術：
軸承是各類旋轉機械的重要部件，起著支撐轉子的重要作用，對於機組安全運行至關重要。大量的理論研究和工程實踐表明，軸承所承受的載荷直接影響軸承工作狀況。軸承載荷過重，軸承容易出現瓦溫高、烏金碎裂、碾瓦等故障；軸承載荷過輕，容易出現油膜渦動和油膜振蕩等故障。這兩種情況下，軸承都會產生較大振動，影響機組安全運行。隨著機組向大型化方向發展以及現代電カエ業對機組安全運行的要求越來越高，識別軸承載荷、分析軸承工作狀況，並在此基礎上對軸承載荷進行優化調整就顯得越來越重要。旋轉機械軸系通常是由多根轉子和多個軸承所組成，這是ー個靜不定系統，軸承所承受的載荷受多種因素影響，很難準確計算出來。目前常用的測試方法主要有(I)應變法。從軸系首端開始，每隔I個軸承在轉軸上布置ー組應變片，由此計算軸系中每ー個軸承的載荷。這種方法雖然能同時測出軸系中所有軸承的載荷，但是由於採用整體建模和識別法，計算過程中存在應變測試誤差的積累和傳遞問題，誤差有可能會發散。由於汽輪機葉輪等部件的力學模型難以準確建模，建模誤差對識別結果也會產生較大影響。由於需要在轉軸中部布置應變測點，測試前需要將汽輪機的汽缸揭開，工作量大。(2)油壓法。在軸承底部打孔，安裝油壓傳感器，由實測軸承油膜壓カ反推。這種方法的準確度取決於軸承計算分析模型的準確性以及油膜壓カ測點位置等，影響因素和不確定因素很多，識別誤差較大。測カ法。在軸承座底部安裝カ傳感器測試軸承載荷。由於軸承座底部面積較大，測量時需要在軸承座底部4個角上都安裝カ傳感器，將軸承座「託」起來。這種方法改變了軸承座底部接觸狀態和軸系校中狀態，與實際工作狀況不符。(4)頂舉法。在軸承附近轉軸正下方安裝千斤頂，轉軸正上方安裝百分表，測試千斤頂不同頂舉カ下百分表讀數，由此求出軸承載荷。為了能準確求出軸承載荷，這種方法要求千斤頂必須將軸頂起一段距離，即將軸承「託」空。但是，由於軸承間隙通常很小，大多在O. 2mnT0. 5mm之間，頂舉時很容易碰到上部軸瓦，從而產生一個來自於上瓦的、額外的反作用力，導致結果誤差較大。這種方法只能測試靜態下的載荷分布。本發明是在軸承載荷應變識別法基礎上提出來的。不同於傳統整體建模和識別法，本發明指出，任意一個軸承的載荷由三個截面上的應變值求得。針對單個軸承載荷識別問題採用局部建模和識別法，提高了識別精度，減少了測試工作量。
發明內容
本發明指出，任意一個軸承的載荷由三個截面上的應變值求得。由此，提供ー種根據軸承附近三個截面應變值識別軸承載荷的方法。本發明採用如下技術方案
步驟I在軸承附近三個選定表面上布置應變片，這三個截面不能位於軸承的同一偵牝如圖I所示；為了提高測量精度，每ー截面處的應變片採用全橋布置模式，即圓周表面0°和180°處各布置兩片平行應變片，橫截面上的4個應變片構成ー組，組成全橋測試模式，如圖2所示；步驟2盤動轉子，測量轉動過程中0°和180°處三個截面上應變片輸出信號；為消除誤差，測試前先將轉子連續盤動若干周；測試開始後，以若干周內的平均值作為相應角度處應變輸出信號值，分別記為A,。。,Sijl80.。步驟3由三截面應變信號計算三截面彎矩Mi
權利要求
1. 一種基於轉軸三個截面應變信號的軸承載荷識別方法，其特徵在於通過測試軸承 兩端三個截面處的應變信號，識別軸承載荷；其步驟為；步驟一在軸承附近三個選定表面上布置應變片，這三個截面不能位於軸承的同一側； 每一截面處的應變片採用全橋布置模式，即圓周表面0°和180°處各布置兩片平行應變 片，橫截面上的4個應變片構成一組，組成全橋測試模式；步驟二盤動轉子，測量轉動過程中0°和180°處三個截面上應變片輸出信號；試前先 將轉子連續盤動若干周；測試開始後，以若干周內的平均值作為相應角度處應變輸出信號 值，分別記為Si,。。，sia8(l。；步驟三由三截面應變信號計算三截面彎矩Mi
全文摘要
一種基於轉軸三個截面應變信號的軸承載荷識別方法，本發明通過測試軸承兩端三個截面處的應變信號，識別軸承載荷。本發明具有如下優點(1)與傳統應變法相比，本發明所提出的方法採用局部建模法，不存在應變測量誤差積累、傳遞和發散問題。和傳統整體建模法誤差，軸承附近軸段結構簡單，可以比較準確地建立數學模型，建模誤差小；(2)測試工作量小。應變測點可以布置在軸承附近，無需揭缸到轉軸中部布點；(3)可以在低速動態下測試軸承載荷，可以較為真實地反映軸承實際載荷情況。
文檔編號G01L1/04GK102650556SQ20121014862
公開日2012年8月29日 申請日期2012年5月14日 優先權日2012年5月14日
發明者彭斌, 李燕勇, 董川 申請人:雲南電力試驗研究院(集團)有限公司電力研究院, 雲南電網公司技術分公司