專利名稱：一種軸承—轉子系統特性參數的在線測試方法
技術領域：
本發明涉及軸承-轉子系統特性測試技術領域，特別涉及一種軸承-轉子系統特性參數的在線測試方法。
背景技術：
對于滑動軸承支撐的軸承-轉子系統來說，軸承的剛度、阻尼特性以及轉子的偏心質量對于整個系統的振動狀態有著決定性的影響，因而受到工程技術人員的關注。對于某一臺正在運行中的旋轉機械來說，必須考慮機械設備在使用過程中運行狀態的變化情況，以便于分析當前旋轉機械的運行參數(如穩定性、轉子偏心量等)是否超過了規定的閾值，以此來評估當前運行狀態下設備的安全水平。而傳統的測量方法通常需要通過外部施加激振力或多次停機調整偏心質量的方法來得到。這些方法很難應用于運行過程中軸承-轉子系統相關參數的在線測量。
發明內容
為了解決現有技術的缺陷，本發明的目的在于提供一種軸承-轉子系統的特性參數在線測試方法，通過電渦流位移傳感器實時采集特定位置的振動信號以及機械動力學建模和遺傳算法相結合的參數尋優方法，使模型仿真得到的振動狀態與實際測量值最為接近，用以實現該軸承-轉子系統的滑動軸承剛度、阻尼系數以及轉子偏心量的在線求解。為達到以上目的，本發明的技術方案是這樣實現的一種軸承-轉子系統的特性參數在線測試方法，包括以下步驟步驟一、在滑動軸承支撐的軸承-轉子系統上，互成90°安裝電渦流傳感器、控制電源、潤滑系統和信號采集儀；調節主軸轉速，通過潤滑系統向滑動軸承供應潤滑劑；開啟驅動電機帶動主軸旋轉，潤滑介質在軸承和主軸之間形成潤滑膜；開啟信號采集儀，設置信號采集參數；步驟二、電渦流位移傳感器分別采集滑動軸承處和質量盤處的振動位移信號，通過信號采集儀存儲；然后，采用有限元方法建立該軸承-轉子系統的模型，在此模型中，軸承的剛度、阻尼、轉子的不平衡量可以按照計算需要進行調整；步驟三、通過機械動力學建模和遺傳算法相結合的軸承-轉子系統特性參數尋優方法，以剛度、阻尼以及轉子的不平衡量作為優化參數，使模型得到的振動狀態與實際測量值最為接近，此時由仿真模型獲得的剛度、阻尼和轉子的不平衡量參數可以認為等同于軸承的實際的剛度、阻尼以及轉子的不平衡量，從而最終實現該軸承-轉子系統的滑動軸承剛度、阻尼系數以及轉子偏心量的在線求解。本發明采用有限元方法建立軸承-轉子系統模型，首先將轉子劃分為若干個單元，各單元彼此在結點處聯接，并依次編號，沿軸線把轉子質量及轉動慣量集總到若干節點上，集總質量的節點選擇在圓盤中心，軸頸中心以及軸截面突變處，當節點間的彈性軸段為等截面軸時，質量、直徑轉動慣量及極轉動慣量集總如下
權利要求
1.一種軸承-轉子系統的特性參數在線測試方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一、在滑動軸承支撐的軸承-轉子系統上，互成90°安裝電渦流傳感器、控制電源、潤滑劑供應系統和信號采集儀；調節主軸轉速，通過潤滑系統向滑動軸承供應潤滑劑；開啟驅動電機帶動主軸旋轉，潤滑介質在軸承和主軸之間形成潤滑膜；開啟信號采集儀，設置信號采集參數； 步驟二、電渦流位移傳感器分別采集滑動軸承處和質量盤處的振動位移信號，通過信號采集儀存儲；然后，采用有限元方法建立該軸承-轉子系統的模型，在此模型中，軸承的剛度、阻尼、轉子的不平衡量可以按照計算需要進行調整； 步驟三、通過機械動力學建模和遺傳算法相結合的軸承-轉子系統特性參數尋優方法，以剛度、阻尼以及轉子的不平衡量作為優化參數，使模型得到的振動狀態與實際測量值最為接近，此時由仿真模型獲得的剛度、阻尼和轉子的不平衡量參數可以認為等同于軸承的實際的剛度、阻尼以及轉子的不平衡量，從而最終實現該軸承-轉子系統的滑動軸承剛度、阻尼系數以及轉子偏心量的在線求解。
2.根據權利要求1所述的一種軸承一轉子系統的特性參數在線測試方法，其特征在于，步驟二所述的采用有限元方法建立軸承一轉子系統模型，首先將轉子劃分為若干個單元，各單元彼此在結點處聯接，并依次編號，沿軸線把轉子質量及轉動慣量集總到若干節點上，集總質量的節點選擇在圓盤中心，軸頸中心以及軸截面突變處，當節點間的彈性軸段為等截面軸時，質量、直徑轉動慣量及極轉動慣量集總如下:
3.根據權利要求1所述的一種軸承-轉子系統的特性參數在線測試方法，其特征在于，步驟三所述的參數尋優方法具體為: A、隨機批量生成軸承的剛度、阻尼系數以及轉子的偏心量，作為遺傳算法的初始種群; B、采用隨機生成的軸承-轉子系統的相關參數求解該建立軸承-轉子系統模型； C、將通過模擬得到的軸承-轉子系統的振動狀態與實際在線測量得到的振動狀態相比較，以二者軸心軌跡的位置差值為適應度函數； D、將與實際振動狀態最近似的參數個體作為適應度較高的染色體用于遺傳算法操作，即該染色體通過遺傳選擇、交叉和變異的過程，生成新一代的種群； E、重復步驟B-D，直到500次遺傳代數。
全文摘要
一種軸承—轉子系統的特性參數在線測試方法，滑動軸承支撐的軸承—轉子系統上，安裝信號采集系統。調節主軸轉速、開啟驅動電機和信號采集儀，用電渦流位移傳感器實時采集特定位置的振動信號，通過信號采集系統進行存儲，采用有限元方法建立該軸承—轉子系統的模型，通過機械動力學建模和遺傳算法相結合的軸承—轉子系統特性參數尋優方法，使仿真模型得到的理論振動狀態與實際測量值最為接近，用以實現該軸承—轉子系統的滑動軸承剛度、阻尼系數以及轉子偏心量等的在線求解。本方法與傳統方法相比較，其顯著優點是無需對于軸承—轉子系統施加外部激勵或者多次起停機，在線測試操作方法簡單可靠，具有高效率、高穩定性和高精度的特點。
文檔編號G01M13/04GK103076163SQ201110402009
公開日2013年5月1日 申請日期2011年12月6日 優先權日2011年12月6日
發明者張優云, 朱永生, 張征凱, 師浩浩, 朱曉然, 祁文昌, 周智 申請人:西安交通大學