本發(fā)明屬于振動(dòng)試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種非接觸式電渦流傳感器結(jié)構(gòu)模態(tài)測試方法。

背景技術(shù)：

汽輪機(jī)、水輪機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)等大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械軸的徑向振動(dòng)普遍采用非接觸式電渦流傳感器測量，非接觸式電渦流傳感器的安裝形式為：非接觸式電渦流傳感器通過套管固定在汽輪機(jī)軸承蓋上，電渦流傳感器通過外螺紋與套管端部內(nèi)螺紋連接，套管通過內(nèi)外螺紋套和鎖緊螺母與汽輪機(jī)軸承蓋連接固定。工作狀態(tài)下，套管為單點(diǎn)固定的懸臂結(jié)構(gòu)，在機(jī)組運(yùn)行過程中，經(jīng)常因螺紋連接松動(dòng)或墊片安裝錯(cuò)誤等導(dǎo)致懸臂套管在工作轉(zhuǎn)速下發(fā)生共振，進(jìn)而引起大軸振動(dòng)信號失真。針對懸臂套管共振問題，通過測試和調(diào)整套管共振頻率，使其避開工作轉(zhuǎn)速可以有效解決。因此如何準(zhǔn)確測量實(shí)際工作狀態(tài)下非接觸式傳感器結(jié)構(gòu)的固有頻率是關(guān)鍵和研究重點(diǎn)。

現(xiàn)有套管共振頻率測試方法為在機(jī)組檢修時(shí)將電渦流傳感器及套管從軸承蓋上拆卸，單獨(dú)拆卸下的套管固定在臺鉗上，對其進(jìn)行垂直套管方向的敲擊試驗(yàn)，使用探針接觸套管，從檢測到的脈沖響應(yīng)信號中得出套管共振頻率。采用這種測試方法無法獲得電渦流傳感器整體結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)阻尼，同時(shí)難以真實(shí)、準(zhǔn)確的測試出非接觸式電渦流傳感器結(jié)構(gòu)的固有頻率，主要表現(xiàn)在：

(1)固定方式與實(shí)際不符。實(shí)際固定方式為通過內(nèi)外螺紋套的螺紋連接固定，而試驗(yàn)時(shí)采用臺鉗夾緊固定，且夾緊位置隨機(jī)性較大。

(2)安裝環(huán)境與實(shí)際不符。電渦流傳感器實(shí)際安裝在軸承蓋上。試驗(yàn)時(shí)套管及臺鉗放置于試驗(yàn)臺或地面，其整體安裝結(jié)構(gòu)系統(tǒng)與實(shí)際相差較大。

(3)試驗(yàn)時(shí)僅測試垂直于套管方向的橫向固有頻率，無法獲得垂直于套管敲擊和平行于套管敲擊兩個(gè)方向的激勵(lì)在電渦流傳感器安裝方向的振動(dòng)響應(yīng)。

亟需提供一種電渦流傳感器模態(tài)測試方法，以真實(shí)準(zhǔn)確獲得電渦流傳感器整體安裝結(jié)構(gòu)的固有頻率和系統(tǒng)阻尼。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種真實(shí)準(zhǔn)確測試汽輪機(jī)電渦流傳感器結(jié)構(gòu)的固有頻率和系統(tǒng)阻尼方法，以解決電渦流傳感器因安裝導(dǎo)致結(jié)構(gòu)共振和系統(tǒng)阻尼降低問題。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：

本方法采用測試環(huán)境激勵(lì)響應(yīng)和脈沖激勵(lì)響應(yīng)對汽輪機(jī)電渦流傳感器固有頻率和阻尼進(jìn)行測試，包括以下步驟：

步驟一：在汽輪機(jī)盤車狀態(tài)或停機(jī)狀態(tài)下，軸承蓋和電渦流傳感器未拆卸時(shí)，利用在線電渦流傳感器測試系統(tǒng)測量環(huán)境響應(yīng)，并進(jìn)行頻響分析，初步判斷電渦流傳感器結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性。

步驟二：沿垂直于電渦流傳感器套管方向錘擊軸承蓋外部電渦流傳感器殼體向傳感器結(jié)構(gòu)輸入脈沖激勵(lì)信號，利用在線電渦流傳感器拾取振動(dòng)響應(yīng)信號，進(jìn)行頻響分析，計(jì)算電渦流傳感器結(jié)構(gòu)工作轉(zhuǎn)速附近各階固有頻率和系統(tǒng)阻尼。

步驟三：沿電渦流傳感器套管方向，通過錘擊軸承蓋外部電渦流傳感器殼體向傳感器結(jié)構(gòu)輸入脈沖激勵(lì)信號，利用在線電渦流傳感器拾取振動(dòng)響應(yīng)信號，進(jìn)行頻響分析，計(jì)算電渦流傳感器結(jié)構(gòu)工作轉(zhuǎn)速附近各階固有頻率和系統(tǒng)阻尼。

步驟四：根據(jù)環(huán)境振動(dòng)響應(yīng)信號，使用振動(dòng)信號處理方法去除步驟二和步驟三測試的兩個(gè)方向振動(dòng)響應(yīng)的環(huán)境噪聲，計(jì)算兩個(gè)方向測試的電渦流傳感器結(jié)構(gòu)的各階固有頻率響應(yīng)，獲得電渦流傳感器整體安裝結(jié)構(gòu)各向的固有頻率和系統(tǒng)阻尼。

步驟五：根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果判定被測電渦流傳感器結(jié)構(gòu)固有振動(dòng)性能是否滿足要求。如果被測電渦流傳感器結(jié)構(gòu)某階固有頻率在工作轉(zhuǎn)速頻率5％以內(nèi)，則在停盤車或檢修時(shí)調(diào)整或更換被測電渦流傳感器結(jié)構(gòu)，跳轉(zhuǎn)至步驟一。如果被測電渦流傳感器結(jié)構(gòu)某階固有頻率大于工作轉(zhuǎn)速頻率5％，結(jié)束測試工作。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明方法能夠真實(shí)全面測試電渦流傳感器結(jié)構(gòu)各向固有頻率，有效還原電渦流傳感器在實(shí)際安裝狀態(tài)和工作運(yùn)行下的固有振動(dòng)特性；該方法操作簡單，用時(shí)短，具有較好的可執(zhí)行性；本發(fā)明方法通過設(shè)定振動(dòng)的測試方向和關(guān)心頻率范圍等參數(shù)，測試結(jié)果穩(wěn)定且準(zhǔn)確率高，具有較強(qiáng)的共振故障診斷價(jià)值。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一種非接觸式電渦流傳感器結(jié)構(gòu)模態(tài)測試方法的流程圖；

圖2是本發(fā)明的一種非接觸式電渦流傳感器結(jié)構(gòu)模態(tài)測試方法的電渦流傳感器；

圖3-a是本發(fā)明的一種非接觸式電渦流傳感器結(jié)構(gòu)模態(tài)測試方法的調(diào)整前電渦流傳感器的垂直套管向時(shí)頻響應(yīng)曲線；

圖3-b是本發(fā)明的一種非接觸式電渦流傳感器結(jié)構(gòu)模態(tài)測試方法的調(diào)整前電渦流傳感器的沿套管向時(shí)頻響應(yīng)曲線；

圖4-a是本發(fā)明的一種非接觸式電渦流傳感器結(jié)構(gòu)模態(tài)測試方法的調(diào)整后電渦流傳感器的垂直套管向時(shí)頻響應(yīng)曲線；

圖4-b是本發(fā)明的一種非接觸式電渦流傳感器結(jié)構(gòu)模態(tài)測試方法的調(diào)整后電渦流傳感器的沿套管向時(shí)頻響應(yīng)曲線；

圖5是傳統(tǒng)測試方法套管共振頻響曲線。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步描述。

如圖1所示，一種汽輪機(jī)電渦流傳感器結(jié)構(gòu)模態(tài)測試方法，該方法采用測試環(huán)境激勵(lì)響應(yīng)和脈沖激勵(lì)響應(yīng)對汽輪機(jī)電渦流傳感器固有頻率和阻尼進(jìn)行測試，具體包括以下步驟：

(1)在機(jī)組盤車狀態(tài)下，通過在線電渦流傳感器測試其環(huán)境振動(dòng)響應(yīng)，根據(jù)頻響分析計(jì)算工作轉(zhuǎn)速附近響應(yīng)頻率f1、f2，初步判斷電渦流傳感器振動(dòng)特性。其中f1、f2是最接近工作轉(zhuǎn)速的兩個(gè)響應(yīng)頻率。

(2)沿垂直于電渦流傳感器金屬套管方向(如圖2所示)錘擊軸承蓋外部電渦流傳感器殼體，利用在線電渦流傳感器拾取振動(dòng)響應(yīng)信號，進(jìn)行頻響分析，計(jì)算電渦流傳感器結(jié)構(gòu)工作轉(zhuǎn)速附近頻率fz(如圖3-a所示)和系統(tǒng)阻尼。

(3)沿電渦流傳感器套管方向錘擊軸承蓋外部電渦流傳感器殼體，利用在線電渦流傳感器拾取振動(dòng)響應(yīng)信號，進(jìn)行頻響分析，計(jì)算電渦流傳感器結(jié)構(gòu)工作轉(zhuǎn)速附近頻率fj1和fj2(如圖3-b所示)和系統(tǒng)阻尼。

(4)根據(jù)環(huán)境振動(dòng)響應(yīng)信號，以及垂直于套管方向和沿套管方向激勵(lì)響應(yīng)信號，去除環(huán)境噪聲干擾，獲得電渦流傳感器整體安裝結(jié)構(gòu)工作轉(zhuǎn)速附近的固有頻率和系統(tǒng)阻尼。

(5)根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果評價(jià)被測電渦流傳感器結(jié)構(gòu)固有振動(dòng)性能。本實(shí)施例中，電渦流傳感器在垂直套管向和沿套管向固有頻率在工作轉(zhuǎn)速頻率5％以內(nèi)，因此檢修時(shí)對被測電渦流傳感器安裝方式進(jìn)行了調(diào)整和復(fù)測。

(6)對調(diào)整后電渦流傳感器結(jié)構(gòu)沿電渦流傳感器套管方向和垂直于電渦流套管方向?qū)嵤╁N擊測試，復(fù)測工作轉(zhuǎn)速附近固有頻率和系統(tǒng)阻尼(如圖4-a和圖4-b所示)，判定被測電渦流傳感器結(jié)構(gòu)固有振動(dòng)性能滿足要求。

針對實(shí)施例中電渦流傳感器結(jié)構(gòu)，圖5為采用傳統(tǒng)套管共振頻率測試方法的測試結(jié)果，無法反映真實(shí)工作狀態(tài)下電渦流傳感器結(jié)構(gòu)固有振動(dòng)性能。

在此說明，電渦流傳感器結(jié)構(gòu)振動(dòng)性能受多種因素影響，調(diào)整過程中可根據(jù)現(xiàn)場條件將軸承蓋拆卸后實(shí)施?；诒景l(fā)明原理的方法改進(jìn)將視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于振動(dòng)試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種非接觸式電渦流傳感器結(jié)構(gòu)模態(tài)測試方法，目的是提供一種真實(shí)準(zhǔn)確測試汽輪機(jī)電渦流傳感器結(jié)構(gòu)的固有頻率和系統(tǒng)阻尼方法，以解決電渦流傳感器因安裝導(dǎo)致結(jié)構(gòu)共振和系統(tǒng)阻尼降低問題。本發(fā)明方法能夠真實(shí)全面測試電渦流傳感器結(jié)構(gòu)各向固有頻率，有效還原電渦流傳感器在實(shí)際安裝狀態(tài)和工作運(yùn)行下的固有振動(dòng)特性；該方法操作簡單，用時(shí)短，具有較好的可執(zhí)行性；本發(fā)明方法通過設(shè)定振動(dòng)的測試方向和關(guān)心頻率范圍等參數(shù)，測試結(jié)果穩(wěn)定且準(zhǔn)確率高，具有較強(qiáng)的共振故障診斷價(jià)值。

技術(shù)研發(fā)人員：史慶峰;司先國;張暉;王大成;王宏;王啟峰;張精干
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中核核電運(yùn)行管理有限公司;核電秦山聯(lián)營有限公司
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.17
技術(shù)公布日：2017.09.22