高速转子现场动平衡测试系统

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1、高速转子现场动平衡测试系统李蔚然青岛理工大学现场动平衡的电机转子一般在复杂的操作环境下，直接通过不平衡量引起的电机轴承振动来进行幅度与相位的解算，振动方向单一且未考虑振动响应问题对于不平衡量精度的影响。针对电机各方向振动响应不同的问题，设计电子系统，将多传感器信息进行融合，采用信号的幅度相位解算方法进行动平衡的改良。理论分析和实验结果表明，通过设计的硬件系统进行数据采集和处理，对电机转子进行双向振动响应分析，并进行改进算法可以有效地提高动平衡精度。关键词：现场动T衡;各向支撑异性;幅度相位补偿;数据采集和处理;动平衡精度;李蔚

2、然（1993-），男，河北人，在读研宂生，研宂方向：电子系统设计与电磁兼容。2017-09-15High-speedRotorSystemFieldDynamicBalanceSystemLiWeiranQingdaoUniversityofTechnology;Abstract：Thefielddynamicbalancingmachineisgenerallyinacomplexoperatingenvironment,directlythroughtheunbalancedmotorbearingvibrationcau

3、sedbytheamplitudeandphaseofthesolution,thevibrationdirectionofasingleanddocsnottakeintoaccountthevibrationresponseproblemfortheaccuracyoftheimpactofunbalance.Accordingtothedifferentvibrationresponseofeachdirectionofthemotor,adynamicmodelofdiscrotorisestablished,anda

4、hardwaresystemisdesigned.Themulti-sensorinformationisfusedandtheamplitudephaseresolutionmethodisusedtoimprovethedynamicbalance.Thetheoreticalanalysisandexperimentalresultsshowthatthedesignofthehardwaresystemfordataacquisitionandprocessing,themotorrotortwo-wayvibrati

5、onresponseanalysis,andimprovedalgorithmcaneffectivelyimprovethedynamicbalanceaccuracy.Keyword：fielddynamicbalance;supportdifferenceindifferentdirection;amplitudeandphasecompensation;datacollectionandprocessing;dynamicbalanceaccuracy;Received：2017-09-150引言旋转机械的干扰主要是由

6、振动引起，除了安装、调试不良引起的机械振动和电磁振动之外，转子质量不平衡产生离心力而引起的机械振动是影响旋转机械正常工作的最大因素。离心力作用会产生额外噪声以及轴承磨擦，降低生产质量，缩减机械寿命。动平衡机由此产生用于测量并校正转子的不平衡量。动平衡分为机上动平衡和现场动平衡。现场动平衡直接将转子装配在机器设备上，在转子系统工作状态下进行平衡，确保平衡环境与系统运作环境相同，避免了运输、安装、调试过程中产生的影响。文献［1］论证了简单圆盘转子模型的动力学特性，为旋转机械动平衡的深入研宄奠定了基础。到目前为止，相关技术人员的研究

7、中心围绕在基频信号的提取以及伍括影响系数法m、快速傅里叶变换法m、互相关法ui等不平衡量振幅与相位的解算方法。但测得的信号往往是轴承上的单一振动信号，默认为电机各个方向支撑特性相同，即不存在结构或其他因素产生的不同振动响应，无法有效利用传感器全面地提取不平衡量的特征信息，在高频、高速情况下更为明显。本文通过设置变频器调整电机转子的转速，利用两个1CP压电加速度传感器将水平与竖直方向不同频率的振动信号进行处理与采集，提取有效基频信号并进行振动响应分析，采用信号合成方法，快速有效地减小或消除不同方向上的振动响应带来的影响，从而可以

8、最大化提取电机不平衡量引起的振动信号的特征，提高动平衡精度。1实验方案及装置本文选取一个最高转速可达12000rad/min的交流电动机转子，采用变频器对转子的转速进行调节。变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为W—频率的电能控制装置，能实现对交流异步电机的软起