1.一種基于轉(zhuǎn)子軸向熱膨脹模型的測振帶表面缺陷識別方法,其特征在于,包括以下步驟:
1)構(gòu)建由轉(zhuǎn)子軸向熱膨脹誘發(fā)的測振帶表面缺陷故障模型,該模型包括通過剛性聯(lián)軸器C聯(lián)接A轉(zhuǎn)子與B轉(zhuǎn)子,兩轉(zhuǎn)子均采用滑動軸承支撐,對滑動軸承從左至右依次編號,A轉(zhuǎn)子由#1、#2軸承支撐,B轉(zhuǎn)子由#3、#4軸承支撐,B轉(zhuǎn)子右側(cè)設(shè)置有一推力軸承#5,#1軸承處的測振帶設(shè)置在A轉(zhuǎn)子的一個軸肩上,該測振帶的右側(cè)存在一個“圓錐形”的微小表面缺陷,該缺陷垂直剖面的斜邊與A轉(zhuǎn)子軸心線的夾角為β,在#1軸承的測振帶處安裝兩個相互垂直的電渦流傳感器X、Y用于測量振動,同時還安裝一個鍵相傳感器K以獲取鍵相參考信號,在A轉(zhuǎn)子左側(cè)的軸向方向有一個剛度為Kz的彈簧D,當在A轉(zhuǎn)子右端的軸向施加激振力Fz時,A轉(zhuǎn)子將沿軸向發(fā)生幅度為Z0的小幅振動;假定B轉(zhuǎn)子的初始溫度為T0,在運行過程中,B轉(zhuǎn)子的溫度T逐漸增大并最終穩(wěn)定到T2,B轉(zhuǎn)子受熱后膨脹過程中,將對A轉(zhuǎn)子產(chǎn)生作用力FB,使傳感器X、Y與測振帶的相對位置發(fā)生改變,在T0至T2范圍內(nèi),F(xiàn)B與溫度T成單調(diào)遞增關(guān)系,在不考慮軸向振動的情況下,當T=T0時,傳感器X、Y位于完好測振帶的截面S0處;當T=T1時,傳感器X、Y位于的完好測振帶截面S1處,S1到缺陷測振帶左側(cè)邊緣的距離為Z0/2;當T=T2時,傳感器X、Y位于缺陷測振帶的截面S2處,S2到缺陷測振帶左側(cè)邊緣的距離為a;#1軸承處測振帶足夠?qū)捠箓鞲衅鱔、Y始終處于測振區(qū)域,且測振帶區(qū)域內(nèi)徑向方向的機械、電氣不圓度均忽略不計;
2)在A轉(zhuǎn)子處于靜止狀態(tài)下,利用振動監(jiān)測設(shè)備測量#1軸承處傳感器X、Y的Gap電壓為-V0,傳感器X、Y采集信號的直流分量Drx、Dry為d0=-1000×V0/7.87um;讓A轉(zhuǎn)子以轉(zhuǎn)頻ω進行轉(zhuǎn)動,A轉(zhuǎn)子在不平衡激振力作用發(fā)生徑向同步振動,產(chǎn)生的同步振動分量為Arx=A1sin(ωt+α1)/2、Ary=A2sin(ωt+α1+π/2)/2,其中A1、A2表示同步振動的幅值,t為時間參數(shù),α1表示同步振動的初始相位;
3)在A轉(zhuǎn)子聯(lián)軸器端施加軸向施加激勵力Fz,使A轉(zhuǎn)子沿軸向發(fā)生軸向振動Az,激勵力Fz中的軸向激振頻率ωz小于轉(zhuǎn)頻ω,軸向振動誘發(fā)傳感器X、Y產(chǎn)生的偽振動分量為Azx、Azy;
4)利用振動監(jiān)測設(shè)備接鍵相傳感器及#1軸承處的傳感器X、Y,實時采集鍵相信號與#1軸承處的振動信號,傳感器X得到振動信號是同步振動分量Arx、偽振動分量Azx及直流分量Drx的疊加,其表達式為Ax=Arx+Azx+Drx,傳感器Y得到振動信號為Ay=Ary+Azy+Dry;
5)使B轉(zhuǎn)子的溫度從T0逐漸升高至T2,B轉(zhuǎn)子受熱膨脹產(chǎn)生的熱脹力FB使A轉(zhuǎn)子向左偏移Δz=FB/Kz,逐漸改變傳感器X、Y與測振帶的相對位置,當T0<T<T1時,傳感器X、Y的Gap電壓保持恒定值-V0,直流分量Drx(T)、Dry(T)保持恒定值d0;當T1≤T≤T2時,直流分量Drx(T)、Dry(T)隨溫度T升高而遞減;當T=T2時,Drx(T)=Dry(T)=d0-a·tanβ;在不同溫度下,重復(fù)步驟4)直至溫度T升高至T2;
6)從不同溫度條件下傳感器X、Y采集的振動信號中提取直流分量Drx(T)、Dry(T),在直角坐標中繪制軸心位置圖,當T從T0增大至T1過程中,直流分量Drx(T)、Dry(T)保持恒定值,軸心位置圖無明顯變化,表明傳感器X、Y對應(yīng)的測振帶表面完好;當T從T1增大至T2過程中,#1軸承處的軸心位置逐漸遠離初始位置,表現(xiàn)為“直線”變化趨勢,該特征說明測振帶表面與傳感器的平均距離在隨B轉(zhuǎn)子溫度T變化而明顯改變,能夠用于精確識別由轉(zhuǎn)子軸系熱膨脹誘發(fā)的測振帶表面缺陷,實現(xiàn)對該缺陷引起的偽振動問題的精密診斷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于轉(zhuǎn)子軸向熱膨脹模型的測振帶表面缺陷識別方法,其特征在于:所述的步驟1)中β在0°到60o之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于轉(zhuǎn)子軸向熱膨脹模型的測振帶表面缺陷識別方法,其特征在于:所述的步驟1)中B轉(zhuǎn)子溫度T在20°到600°之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于轉(zhuǎn)子軸向熱膨脹模型的測振帶表面缺陷識別方法,其特征在于:所述的步驟2)中傳感器X、Y的Gap電壓初始值-V0在-7V到-13V之間。