全息动平衡的基本概念
本帖最后由 wdhd 于 2016-4-13 15:37 编辑全息谱初相点：
动平衡中每一步的精度都影响到最终结果的准确性。因而，如何从现有信息中提取出正确地表征转子振动形态的振动矢量，对保证平衡结果的有效性及精度，有着不可忽视的作用。
在机组转子的一个截面上，一般布置有互相垂直的两个传感器，两个传感器的综合信息，全面地反映了该截面的振动状态。现行的平衡方法，一般只利用其中一个传感器的信息，而将另外一个仅作校验或干脆放弃不用，在多平面平衡时，多个传感器的信息往往很难取舍。全息谱则将两个方向的振动信息通过全息变换的方法加以集成，利用形成椭圆轨迹的初相点矢量来表征振动的强度和方向，更加全面也更加真实。
以一单盘转子为例，转子两端支撑在轴承上，设：
为X，Y方向采集的信号的基频分量，且x，y均已相对键相信号规一化，也即是使信号的时间零点与键相脉冲重合。 则x，y可视为转子基频轴心轨迹的参数方程，在一般的情况下，x，y形成的轨迹为一椭圆，此时用任一方向的传感器信号来确定转子的高点位置
或
都是不真实的。因而，用哪个方向的振动矢量来表征转子的原始振动，我们会面临一个如何选择的问题。
全息谱则综合了两向的信息，我们在平衡操作时，提取出基频全息谱也即是转频轨迹的初相点来代表转子某个截面的振动。初相点的矢量表达式为：
从其表达式可以看出，它兼顾了振动传感器的两个方向，较全面地反映了转子的振动。而且，更进一步地，初相点可以明确地指示出转子上的重点。转频椭圆上的初相点其实就是转子轴心轨迹上
的点。当转子进动到初相点时，转子上的键相槽正好对着键相传感器。
图1 转频椭圆上初相点变化示意图
改变试重在转盘上的圆周位置时，转子上的高点与键相槽之间的夹角发生了变化，因而试重椭圆上的初相点的位置也随之改变。图1是一次试验的结果，“*”表示初相点位置。在试验中，试重在转子圆周位置上顺时针移动，图1示意其试重椭圆的初相点也在相应改变，而且点与点之间的相对变化值等于试重移动的角度。圆试重椭圆上的初相点是试重在转子平衡面上相对圆周位置的反映。
实际情况中，试重椭圆多为椭圆。当转子在椭圆上作进动时，试重的角位置可以直接由外法线的夹角求出。我们用初相点位置确定试重在转子上的圆周位置时，应加上相应的补偿角，此补偿角即外法线与初相点矢径之夹角。
全息谱的初相点其实也就是转子轴心轨迹上时间为零的点。全息动平衡的优点很重要的一方面在于充分利用了初相点的特征，因而有必要对其特征作一总结。
1 从信息集成的角度来说，初相点是转子振动截面内X，Y方向振动信号的合成。用它来表征转子的振动，充分考虑到了转子各向刚度的差异。
2由于我们在对振动数据进行预处理时，要将每一路信号相对键相信号归一化。简单地说，也就是使信号的时间零点与键相脉冲相重合。所以，当转子进动到初相点时，转子上的键相槽正好对着键相传感器。 从而我们可以由初相点判断出转子上重点的位置。
3 初相点是两向振动信号的综合，在判断转子系统的临界转速时有着独到的优势。初相点在临界转速前后会发生180度左右的角度翻转，有时从单向的振动响应上却很难判断。
试重椭圆：
在转子的某个平衡面内加一试重后的转频轨迹
与加重前的原始轨迹
之差称为试重椭圆
。在线性假设的前提下，它反映了转子在纯试重作用下形成的转频轨迹，另一方面，试重椭圆除以试重矢量，我们也可以认为是该试重对整个转子的影响椭圆。
在理想情况下，单纯由某个平衡面内试重引起的试重轨迹
应为一正圆。由于转子系统的各向异性，其形状经常为椭圆。不难想象，改变试重的大小和试重在此平衡面上的圆周位置，试重轨迹将形成一簇同心的相似椭圆。
移相椭圆：
设原始振动轨迹上轴承中心到初相点的向径为org，加试重后初相点的向径为res，则向量tw表示了试重使初相点产生的移位。这时，试重仅仅起到使初相点在原始轨迹上移位的作用，并没有改变原始轴心轨迹的形状与大小。把这样一类的试重连接起来，形成了一个与原始轨迹形状相同，但中心移位的试重椭圆，我们称之为移相椭圆，如图2中虚线所示。
图2 移相椭圆的形成
按照矢量相加原理，当试重椭圆的初相点位于移相椭圆之外时，如图2中的P2点，试重只有加大振动;反之，当试重椭圆的初相点位于移相椭圆之内时，如图2中的P1点，试重有减小原始振动的作用;而当试重椭圆的初相点位于移相椭圆之上时，试重将不会改变原始椭圆的大小。所以在平衡时，应以移相椭圆的中心作为试重椭圆初相点的努力目标。
[此贴子已经被作者于2005-7-17 9:45:44编辑过]
本帖最后由 wdhd 于 2016-4-13 15:37 编辑
力、力偶分解原理
动不平衡是转子不平衡里最普遍的类型。动不平衡对应的三维全息谱为一双曲面体，它可以被分解为两个独立的部分。一个是圆柱，对应于静力不平衡。另一个是一对圆锥，对应于力偶不平衡。
具体的分解方法如下：
设x(i),y(i),(i=1,...,n)为从转子一端采集的第i个采样点，n:采样点数;u(i),v(i),(i=1,...,n)为从转子另一端采集的第i个采样点。于是，由静不平衡引起的三维全息谱可以由：
5和0.5创成。
由力偶不平衡引起的三维全息谱可以由：
5和0.5创成。
因此，三维全息谱在辨别不平衡的类型方面有着独到的优势。通过全息谱的图形方式，我们可以很快地了解转子的不平衡状态，为我们下一步制订平衡方案作指导。
图1 三维全息谱分解结果
图1各图分别标出了分解前和分解后的初相点‘o’。很明显，静力分量分解后，两端的初相点在转频椭圆上的角位置相同，而力偶分量分解后，两端的初相点在转频椭圆一根直径的两侧。
转子的振动可以看作是静不平衡和偶不平衡引起的振动的叠加。大量的化肥机组的工作转速范围位于第一阶临界转速与第二阶临界转速之间，其振动行为表征为系统的第一阶振型与第二阶振型的叠加。而静不平衡、偶不平衡引起的振动对应于转子系统的第一、第二阶振型，所以力、力偶分解法在上述机组上有着较大的适应面。
本帖最后由 wdhd 于 2016-4-13 15:38 编辑
全息动平衡的应用
全息谱的特征：
转子两端近轴承处两个测振平面的转频轨迹信息集成起来，就形成了三维全息谱。大量的现场数据表明，转子的三维全息谱对应着一定的转子不平衡状态。
当转子仅存在静力不平衡时，转子两端的振动同相，三维全息谱为一椭圆柱面;当转子仅存在力偶不平衡时，转子两端的振动反相，三维全息谱为一对互相倒置的圆锥体。
图1 三维全息谱与不平衡的对应关系
实验分析：
在转子实验台上进行过验证。实验台布置如图2。
图2 转子实验台示意图
平衡要求是转子在工作转速5600rpm时(在一、二阶临界转速之间)，降低原始振动并在起动时顺利通过一阶临界转速。整个实验过程如下：
1 在转子左、右盘上分别加重0.75g，加重方位分别为202.5度和67.5度。启动转子至实验转速，测量转子在各个转速下的原始振动。
2 停车，加试重
所加试重的大小为0.5g,方位分别为22.5度和-37.5度。
3.测量加重后的振动
4 作出原始三维全息谱与试重椭圆，并将其分解
图3 原始轨迹与试重椭圆的分解结果
图3中，虚线所示为移相椭圆，实线分别为分解后的原始轨迹与试重椭圆的分解结果。分别比较图21中试重椭圆初相点矢量与移相椭圆中心位置，我们不难得出以修正量：
静力分量：大小应乘以0.76倍，角度顺时针旋转26.27度;
力偶分量：大小应乘以3.24倍，角度顺时针旋转32.5度。
5.修正试重
同时，我们也将添加的动不平衡试重分解为静力不平衡量和力偶不平衡量。
平面一与平面二的静力不平衡分量为0 .5g@22.5度。平面一、二的力偶不平衡分量分别为0.25g@82.5度和0.25g@-97.5度，将静力、力偶分量分别校正后，再合成得最终平面一的配重：
=0.90g@28
平面二的配重：
=0.84g@-107
和
矢量位于我们所添加的不平衡量U1和U2的反向，而且其大小与U1、U2相差不大，可想而知，我们在
和
矢量位置加重将起到较好的效果。
为了进行比较，我们也可以单独采用X方向信号或Y方向信号进行计算，计算结果分别为
、
和
、
。其比较见表1和图4,计算出的配重方位示意图如下：
表1：( mv@度)
平衡方法
单独使用X方向信号
单独使用Y方向信号
全息动平衡方法
平面
平面一
平面二
平面一
平面二
平面一
平面二
原始振动
39.93@-5.56
52.18@-89.17
63.59@101.06
55.57@11.63
52.25@-93.48
63.36@11.05
加重后的振动
52.11@-63.24
62.93@-150.45
13.06@98.28
6.57@44.88
56.11@-145.25
13.71@20.13
影响矢量
45.66@-110.89
50.55@-78.22
59.39@159.15
50.20@-172.48
47.44@154.84
49.87@-171.43
计算结果
1.06g@40.78
0.48g@234.32
0.87g@14.03
0.67g@-127.75
0.90g@28
0.84g@-107
角度误差
18.28
-13.18
-8.47
-15.25
5.5
5.5
从实验结果可看出，用全息动平衡方法计算出的结果，其精度明显高于用单方向信号的方法。而且，在本次实验中用X方向信号计算时误差相当大，虽然用Y方向信号计算时也可以得到较为满意的结果，但这在平衡以前是无法获知的。因而，现行做法往往是借助于专家的现场经验，在选取一个方向以后，人为地加上一个补偿角，以弥补转子各向异性带来的误差。全息动平衡技术实质上是多个传感器信息集成的过程，因而我们无须考虑各向信息之间的差异，从而为逐步摆脱对平衡专家的依赖创造了条件。
试验小结：
1.三维全息谱能快速地辨明转子的不平衡状态，为我们制订平衡方案作指导。
2 .应用全息谱参数来表征平衡平面的振动，集成了多传感器的信息，能充分考虑到转子刚性的各向差异。
3.全息动平衡技术可广泛用于现场动平衡和现有动平衡机的改造。
图4 计算结果示意图
[此贴子已经被作者于2005-7-17 9:47:53编辑过]
本帖最后由 wdhd 于 2016-4-13 15:38 编辑
动平衡软件
平衡方法：最小二乘影响系数法及加权影响系数法;
平衡对象：多测点、多转速、多平衡面的转子系统;
平衡软件特点：
能适应多测点、多平衡面复杂轴系的平衡;
直观输入数据，图形、列表显示结果、平衡过程一目了然;
平衡数据可以存盘，以便下次查看和修改;
设有在线帮助功能。
平衡软件流程：=>动平衡软件
图1 平衡软件流程示意图
图1所示为该动平衡软件的流程示意图。整个软件共分三个界面，各界面的流程如下：
界面一：=>动平衡软件
调入以前保存的平衡数据文件或进行新一次动平衡;
输入转子系统基本动平衡参数;
图2 软件界面一
一.选择输入方式：1.调入以前保存的动平衡数据文件，以便查看及修改;
2.进行新一次动平衡操作，即输入新数据;
按“下一步”，进入基本平衡数据的输入操作;
按“退出”，即可退出平衡软件系统;
二.输入图2所示的转子基本平衡数据：
输入转子名称、转子质量、加重半径、所选测点个数、所选平衡转速个数、所选平衡面个数;
输入平衡面试重量及平衡转速;
输入转子传感器的分布参数;
根据用户输入的数据，软件将图形显示转子传感器布置及试重分布;
按“确定”，进入界面二，进行平衡操作;
说明：
约定：从此方向看去，转子逆时针方向转动;
平衡试重量的角度是指，以转子的时标为基准，逆时针旋转后与试重量重合的角度;
X、Y传感器相互正交，用以测量转子横向振动信号，红色的键相传感器用以测量转子时标信号;
键相传感器与X传感器夹角是指，以X传感器为基准，逆时针旋转后与键相传感器重合的角度;
界面二：=>动平衡软件
输入转子原始振动量及加试重后的振动量;
选择不同的平衡方法进行平衡操作;
平衡结果图形显示;
转子基本动平衡参数及平衡结果存盘;
平衡数据列表显示;
图3 软件界面二
根据软件的提示，以幅值、相位角的形式输入转子测点振动量，且每一张表格对应于不同试重量(包括无试重)下的振动量;
按“下一步”，进行下一张表格的输入，输入完毕后，软件自动进行平衡计算;
选择不同的平衡方法进行平衡操作：最小二乘影响系数法 / 两次加权影响系数法;
图形显示转子原始振动量及加配重后的残余振动量，并显示各种振动参数指标;
列表并图形显示计算所得配重量;
按“列表”，进入界面三;
按“存盘”，保存转子平衡数据，用以界面一下次调用;
按“返回”，返回界面一;
说明：
此界面的传感器及配重分布角度与界面一的定义相同;
转子振动相位是指，当转子时标正对准键相传感器时信号的相位;
界面三：=>动平衡软件
平衡数据显示格式切换(复数形式 / 幅值、相位形式);
平衡数据列表显示;
图4 软件界面三
柔性转子全频谱现场动平衡技术及其应用
本帖最后由 wdhd 于 2016-4-13 15:38 编辑由西安交通大学屈梁生等发明
该发明是涉及旋转机械振动与控制领域的现场动平衡技术。它基于转子或轴系的全部振动信息，准确判断机组的主导故障，评定转子失衡的状态和试重的影响，确定平衡配重的大小和方位。动平衡技术具有自主的知识产权，其主要发明点如下:
1.首次阐明了转子平衡过程在全频谱上的表现：转频椭圆上初相点的行为和作用;提出了移相椭圆的概念和利用移相椭圆预测平衡效果的技术。获得了“转子全息动平衡方法”的国家发明专利(ZL97108694.X)。
2.对非对称转子的动平衡，提出了测点模态比的概念和4种确定方法。进而可在任意非临界转速下求解转子的平衡配重，以一次试重起车实现转子两阶模态的平衡。获得了“非对称转子的全息动平衡方法”的国家发明专利(ZL00113755.7)。
3.发明了多转子、多支承轴系的动平衡技术。包括用N个平衡面平衡N+1个支承处振动的策略;计算机模拟和微调代替常规多次起停车;以及用遗传算法优化配重;设计了全息现场动平衡的虚拟仪器。
该发明采用上述技术在计算机上准确确定配重质量及方位，最大限度地减少现场机组起停车次数，缩短动平衡停车时间，提高转子或轴系的平衡质量。
该发明自1994年起陆续在赤水天然气化工厂、克拉玛依炼油厂、长岭炼油厂、云天化集团有限公司、中原油田炼油化工总厂、渭河化肥厂、渭河电厂、蒲城电厂、河南电力试验研究所等多家单位应用，取得了显著经济效益。并逐步在全国石化、电力、核能、化工等行业推广，受到国内、国际同行的高度重视。
现在陕西鼓风机厂正在与他合作。
但是截至目前还没有看到什么实际成果。回复：（roboy）现在陕西鼓风机厂正在与他合作。
本帖最后由 wdhd 于 2016-4-13 15:39 编辑以下是引用roboy在2005-8-27 14:17:18的发言：
但是截至目前还没有看到什么实际成果。
这种东西在风机这种短粗的刚性转子上还有可能
要是用在复杂的转子，比如汽轮机转子上
按照目前的水平基本不太可能
本帖最后由 wdhd 于 2016-4-13 15:40 编辑
Very good
本帖最后由 wdhd 于 2016-4-13 15:41 编辑
看不懂
与陕鼓的合作目前不涉及动平衡部分
西安交大诊断所与陕鼓的合作不涉及动平衡部分，目前的合作主要是利用陕鼓远程监测中心（交大分站）的平台，实现远程诊断和维护。监测机组的波形数据可以从数据库下载，方便了西安交大屈梁生院士领导的的诊断团队，利用基于全息谱等技术的诊断软件包进一步分析数据，提高了故障的确诊率。全息动平衡是针对柔性转子的动平衡技术
文中介绍的全息动平衡技术是针对柔性转子的动平衡技术，可以分成两大块：单转子、轴系平衡。轴系的平衡可以用于汽轮发电机组多跨转子的平衡。全息动平衡的最大的优势在于，利用了多传感器的信息融合技术，提高了平衡精度和效率。目前已经在陕西蒲城电厂1号、2号300MW汽轮发电机组、以及宝鸡二电厂2号300MW机组等的轴系平衡中得到成功应用。 本帖最后由 wdhd 于 2016-4-13 15:41 编辑谢谢了嘎!!!
服务器已经恢复，可以正常显示图片
本帖最后由 wdhd 于 2016-4-13 15:41 编辑目前全息动平衡软件已经升级，敬请关注最新版。
很可惜，没有图。 不懂
页:
[1]
2