转轴绝对振动的测量方法

本发明涉及旋转机械振动测量技术领域具体涉及一种转轴绝对振动的测量方法。



背景技术:

大型旋转机械如汽轮发电机组都是通过振动监测保护系统(TSI)来监测机组的振动。

振动分为绝对振动和相对振动。绝对振动是轴承座和转轴相对地面的振动相对振动是转轴相对轴承座的振动。

振动速度传感器固定在轴承外壳上测量的是轴承座的绝对振动电涡流传感器对准转轴固定在轴承盖上测量的是转轴对轴承座的相对振动。

测量转轴绝对振动通常使用复合式传感器如图2所示21是转轴22是轴承盖23是速度传感器24是电涡流传感器实质上是一个电涡流传感器和一个速度传感器的组合转轴的绝对振动是转轴相对振动和轴承座振动的矢量和。

一般来说转轴绝对振动幅值要比相对振动幅值大。例如对于汽轮发电机组转轴相对振动的危险值是260μm转轴绝对振动的危险值是320μm。

虽然转轴绝对振动的监测比转轴相对振动的监测更有优势但由于测量绝对振动的复合探头成本较高安装不方便维护比较困难目前已经很少使用大多数采用安装两个电涡流传感器测量转轴相对振动安装一个速度传感器测量轴承座振动如图3所示,31是电涡流传感器32是速度传感器33是轴承座34是转轴。

目前由于大机组的振动监测主要依靠转轴的相对振动因此不能了解转轴的绝对振动情况。



技术实现要素:

本发明的目的在于提供一种转轴绝对振动的测量方法以便在没有安装传感器直接测量转轴绝对振动时能够了解转轴的绝对振动情况。

为实现上述目的本发明转轴绝对振动的测量方法。该方法包括如下步骤:

步骤S1在轴承X、Y和V方向各设置一监测单元;

步骤S2所述监测单元感应转轴和轴承座的振动并输出位移信号;

步骤S3根据所述位移信号计算转轴在V向的绝对振动。

其中在所述步骤S1中所述监测单元X、Y方向为电涡流传感器V方向是振动速度传感器安装方向均垂直于所述轴承的中心线。通常X、Y方向为轴承座垂直方向左、右各45度X、Y两个方向的夹角为90°,分体式测振仪V为轴承座垂直方向。

在所述步骤S2中在所述转轴转动过程中所述电涡流传感器和速度传感器同时对振动进行采样将采样得到的电压信号转换为位移信号。

设X和Y向电涡流传感器测量得到的电压信号分别为Vx和Vy传感器灵敏度分别为Sx和Sy位移量分别为Dx和Dy则:

Dx=Vx/Sx;Dy=Vy/Sy;

设V向速度传感器测量得到的电压信号为Vv传感器灵敏度为Sv位移量为Dv则可以先将电压信号变换为速度再积分成位移:

Dv=∫Vv/Svdv

在所述步骤S3中根据所述位移信号计算转轴在V向的绝对振动。

由于传感器有安装角度因此可以将位移大小和安装角度表示成矢量形式:和方向为传感器安装角度数值为正表示位移方向趋近传感器为负表示位移方向远离传感器。

设X和Y向电涡流传感器的测量位移在V向分量为和合成后得到转轴V向相对振动位移为则:



上述公式为X和Y向位移量在V向的矢量合成其中α和β分别是X向和Y向与V向的夹角如图4所示。

转轴在V向的绝对振动是转轴V向相对振动和轴承座振动的矢量和:


对于转轴在V向的绝对振动可以和实际安装的X、Y向电涡流传感器和V向速度传感器一样进行时域和频域分析这是振动分析常规处理技术不再赘述。

本发明具有如下优点:

本发明提供的转轴绝对振动测量方法是在没有直接安装传感器测量转轴绝对振动的情况下依靠目前普遍采用的X、Y向电涡流传感器获得的转轴振动信号进行矢量合成转换为V向的转轴振动信号再与V向速度传感器的振动信号进行矢量合成获得转轴在V向的绝对振动。该测量方法可以节省传感器的安装和维护成本能充分利用机组已经安装的传感器的作用对转轴的绝对振动进行分析为转轴的振动监测、分析和故障诊断提供更充分的依据。


技术特征:

1.一种转轴绝对振动的测量方法其特征在于包括以下步骤:

步骤S1在轴承X、Y和V方向各设置一监测单元;

步骤S2所述监测单元感应转轴和轴承座的振动并输出位移信号;

步骤S3根据所述位移信号计算转轴在V向的绝对振动。

2.根据权利要求1所述的转轴绝对振动的测量方法,其特征在于在所述步骤S1中所述监测单元X、Y方向为电涡流传感器V方向是振动速度传感器安装方向均垂直于所述轴承的中心线。通常X、Y方向为轴承座垂直方向左、右各45度X、Y两个方向的夹角为90°V为轴承座垂直方向。

3.根据权利要求1所述的转轴绝对振动的测量方法其特征在于在所述步骤S2中在所述转轴转动过程中所述电涡流传感器和速度传感器同时对振动进行采样将采样得到的电压信号转换为位移信号。

设X和Y向电涡流传感器测量得到的电压信号分别为Vx和Vy传感器灵敏度分别为Sx和Sy位移量分别为Dx和Dy则:

Dx=Vx/Sx;Dy=Vy/Sy;

设V向速度传感器测量得到的电压信号为Vv传感器灵敏度为Sv位移量为Dv则可以先将电压信号变换为速度再积分成位移:

Dv=∫Vv/Svdv。

4.根据权利要求1所述的转轴绝对振动的测量方法其特征在于在所述步骤S3中根据所述位移信号计算转轴在V向的绝对振动。

由于传感器有安装角度因此可以将位移大小和安装角度表示成矢量形式:方向为传感器安装角度数值为正表示位移方向趋近传感器为负表示位移方向远离传感器。

设X和Y向电涡流传感器的测量位移在V向分量为合成后得到转轴V向相对振动位移为则:

上述公式为X和Y向位移量在V向的矢量合成其中α和β分别是X向和Y向与V向的夹角如图4所示。

转轴在V向的绝对振动是转轴V向相对振动和轴承座振动的矢量和:

对于转轴在V向的绝对振动可以和实际安装的X、Y向电涡流传感器和V向速度传感器一样进行时域和频域分析这是振动分析常规处理技术不再赘述。



技术总结
本发明公开了一种转轴绝对振动的测量方法包括以下步骤:步骤S1在轴承X、Y和V方向各设置一监测单元;步骤S2所述监测单元感应转轴和轴承座的振动并输出位移信号;步骤S3根据所述位移信号计算转轴在V向的绝对振动。通过计算来测量转轴绝对振动能充分利用机组已经安装的传感器的作用节省传感器的安装和维护成本为转轴的振动监测、分析和故障诊断提供更充分的依据。

技术研发人员:阮跃
受保护的技术使用者:北京振测智控科技有限公司
技术研发日:2018.07.25
技术公布日:2018.11.30

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