本發(fā)明涉及旋轉(zhuǎn)機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種確定旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子不平衡相位的方法及裝置。

背景技術(shù)：

旋轉(zhuǎn)機(jī)械是指主要依靠旋轉(zhuǎn)動(dòng)作完成特定功能的機(jī)械。典型的旋轉(zhuǎn)機(jī)械有汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、離心式和軸流式壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)、泵、水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)和航空發(fā)動(dòng)機(jī)等。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和工業(yè)現(xiàn)代化的要求，旋轉(zhuǎn)機(jī)械向著精密化、高速化發(fā)展，這就對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械的性能要求越來(lái)越苛刻，尤其是旋轉(zhuǎn)機(jī)械的核心部件轉(zhuǎn)子。若轉(zhuǎn)子存在不平衡，則旋轉(zhuǎn)機(jī)械運(yùn)行時(shí)將產(chǎn)生離心力、離心力矩或兩者兼而有之，從而引起轉(zhuǎn)子撓曲和內(nèi)應(yīng)力，使機(jī)組產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲，這就加速了軸承、軸封的磨損，降低了機(jī)組工作效率和縮短使用壽命。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在造成旋轉(zhuǎn)機(jī)械異常狀態(tài)的各種原因中，轉(zhuǎn)子不平衡所占的比重是最大的，一般情況下約占30％，在高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械中所占的比重更大。因此，非常有必要對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)動(dòng)部件進(jìn)行動(dòng)平衡檢查，若存在動(dòng)不平衡現(xiàn)象，則對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)部件進(jìn)行動(dòng)平衡配重來(lái)減小機(jī)組的振動(dòng)，使其達(dá)到機(jī)組能安全穩(wěn)定運(yùn)行的水平。而動(dòng)平衡配重中最為關(guān)鍵的就是確定不平衡質(zhì)量的方位(或相位)。

現(xiàn)有技術(shù)中提供一些確定旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子不平衡相位的技術(shù)方案，但是這些技術(shù)方案普遍存在準(zhǔn)確度低、計(jì)算過(guò)程復(fù)雜的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種確定旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子不平衡相位的方法，用以提高確定旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子不平衡相位的準(zhǔn)確度，簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程，該方法包括：

獲取旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子的鍵相信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)和主軸擺度信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)；

將鍵相信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為鍵相信號(hào)頻域數(shù)據(jù)；將主軸擺度信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為主軸擺度信號(hào)頻域數(shù)據(jù)；

根據(jù)鍵相信號(hào)頻域數(shù)據(jù)，計(jì)算鍵相信號(hào)轉(zhuǎn)頻分量對(duì)應(yīng)的相位；根據(jù)主軸擺度信號(hào)頻域數(shù)據(jù)，計(jì)算主軸擺度信號(hào)轉(zhuǎn)頻分量對(duì)應(yīng)的相位；

根據(jù)鍵相信號(hào)轉(zhuǎn)頻分量對(duì)應(yīng)的相位與主軸擺度信號(hào)轉(zhuǎn)頻分量對(duì)應(yīng)的相位，確定旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子不平衡相位。

在一個(gè)實(shí)施例中，獲取旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子的鍵相信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)和主軸擺度信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)，包括：

根據(jù)旋轉(zhuǎn)機(jī)械機(jī)組轉(zhuǎn)速，選取旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子的整數(shù)倍旋轉(zhuǎn)周期的鍵相信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)和主軸擺度信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)。

在一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)旋轉(zhuǎn)機(jī)械機(jī)組轉(zhuǎn)速，選取旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子的整數(shù)倍旋轉(zhuǎn)周期的鍵相信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)和主軸擺度信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)，包括：

根據(jù)旋轉(zhuǎn)機(jī)械機(jī)組轉(zhuǎn)速，選取旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子的8至10個(gè)旋轉(zhuǎn)周期的鍵相信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)和主軸擺度信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)。

在一個(gè)實(shí)施例中，獲取旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子的鍵相信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)和主軸擺度信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)之后，還包括：

對(duì)鍵相信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，得到預(yù)處理后的鍵相信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)；

將鍵相信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為鍵相信號(hào)頻域數(shù)據(jù)，包括：

對(duì)預(yù)處理后的鍵相信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行快速傅立葉變換，將預(yù)處理后的鍵相信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為鍵相信號(hào)頻域數(shù)據(jù)。

在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)鍵相信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，得到預(yù)處理后的鍵相信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)，包括：

選取一閾值，對(duì)鍵相信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)中小于閾值的采樣數(shù)據(jù)置為零，得到預(yù)處理后的鍵相信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)。

本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種確定旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子不平衡相位的裝置，用以提高確定旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子不平衡相位的準(zhǔn)確度，簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程，該裝置包括：

獲取模塊，用于獲取旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子的鍵相信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)和主軸擺度信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)；

時(shí)域頻域變換模塊，用于將鍵相信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為鍵相信號(hào)頻域數(shù)據(jù)；將主軸擺度信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為主軸擺度信號(hào)頻域數(shù)據(jù)；

相位計(jì)算模塊，用于根據(jù)鍵相信號(hào)頻域數(shù)據(jù)，計(jì)算鍵相信號(hào)轉(zhuǎn)頻分量對(duì)應(yīng)的相位；根據(jù)主軸擺度信號(hào)頻域數(shù)據(jù)，計(jì)算主軸擺度信號(hào)轉(zhuǎn)頻分量對(duì)應(yīng)的相位；

不平衡相位確定模塊，用于根據(jù)鍵相信號(hào)轉(zhuǎn)頻分量對(duì)應(yīng)的相位與主軸擺度信號(hào)轉(zhuǎn)頻分量對(duì)應(yīng)的相位，確定旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子不平衡相位。

在一個(gè)實(shí)施例中，獲取模塊具體用于：根據(jù)旋轉(zhuǎn)機(jī)械機(jī)組轉(zhuǎn)速，選取旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子的整數(shù)倍旋轉(zhuǎn)周期的鍵相信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)和主軸擺度信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)。

在一個(gè)實(shí)施例中，獲取模塊具體用于：根據(jù)旋轉(zhuǎn)機(jī)械機(jī)組轉(zhuǎn)速，選取旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子的8至10個(gè)旋轉(zhuǎn)周期的鍵相信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)和主軸擺度信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)。

在一個(gè)實(shí)施例中，上述裝置還包括：鍵相信號(hào)預(yù)處理模塊，用于對(duì)鍵相信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，得到預(yù)處理后的鍵相信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)；

時(shí)域頻域變換模塊具體用于：

對(duì)預(yù)處理后的鍵相信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行快速傅立葉變換，將預(yù)處理后的鍵相信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為鍵相信號(hào)頻域數(shù)據(jù)；

對(duì)主軸擺度信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行快速傅里葉變換，將主軸擺度信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為主軸擺度信號(hào)頻域數(shù)據(jù)。

在一個(gè)實(shí)施例中，鍵相信號(hào)預(yù)處理模塊具體用于：

選取一閾值，對(duì)鍵相信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)中小于閾值的采樣數(shù)據(jù)置為零，得到預(yù)處理后的鍵相信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)。

與現(xiàn)有技術(shù)中確定旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子不平衡相位，存在偏差，計(jì)算過(guò)程復(fù)雜的技術(shù)方案相比較，由于發(fā)明人考慮到現(xiàn)有技術(shù)是在時(shí)域利用互相關(guān)來(lái)求取不平衡相位，鍵相信號(hào)轉(zhuǎn)頻分量波峰對(duì)應(yīng)的時(shí)刻與鍵相脈沖對(duì)應(yīng)的時(shí)刻存在偏差，從而求得的不平衡相位與真實(shí)相位存在偏差，因此，本發(fā)明實(shí)施例提出了一種簡(jiǎn)單地、精確地確定旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子不平衡相位的技術(shù)方案：首先，獲取旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子的鍵相信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)和主軸擺度信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)；然后，將鍵相信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為鍵相信號(hào)頻域數(shù)據(jù)；將主軸擺度信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為主軸擺度信號(hào)頻域數(shù)據(jù)；最后，根據(jù)鍵相信號(hào)頻域數(shù)據(jù)，計(jì)算鍵相信號(hào)轉(zhuǎn)頻分量對(duì)應(yīng)的相位；根據(jù)主軸擺度信號(hào)頻域數(shù)據(jù)，計(jì)算主軸擺度信號(hào)轉(zhuǎn)頻分量對(duì)應(yīng)的相位；根據(jù)鍵相信號(hào)轉(zhuǎn)頻分量對(duì)應(yīng)的相位與主軸擺度信號(hào)轉(zhuǎn)頻分量對(duì)應(yīng)的相位，確定旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子不平衡相位，該技術(shù)方案在頻域計(jì)算不平衡相位，提高了確定不平衡質(zhì)量相位的準(zhǔn)確度，同時(shí)簡(jiǎn)化了計(jì)算過(guò)程，從而可減小動(dòng)平衡配重次數(shù)和獲得良好的動(dòng)平衡配重效果。

附圖說(shuō)明

此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限定。在附圖中：

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中確定旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子不平衡相位方案涉及的示意圖；

圖2是現(xiàn)有技術(shù)中確定旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子不平衡相位時(shí)主軸擺度信號(hào)波形圖；

圖3是現(xiàn)有技術(shù)中確定旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子不平衡相位時(shí)鍵相信號(hào)波形圖；

圖4是現(xiàn)有技術(shù)中確定旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子不平衡相位時(shí)鍵相信號(hào)與其轉(zhuǎn)頻分量的對(duì)比波形圖(對(duì)鍵相信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理之前的原始鍵相信號(hào)與其轉(zhuǎn)頻分量對(duì)比曲線圖)；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例中確定旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子不平衡相位的方法的流程示意圖；

圖6是本發(fā)明實(shí)施例中對(duì)鍵相信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理的波形圖；

圖7是本發(fā)明實(shí)施例中對(duì)鍵相信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行快速傅立葉變換后分析示意圖；

圖8是本發(fā)明實(shí)施例中對(duì)主軸擺度信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行快速傅里葉變換后分析示意圖；

圖9是本發(fā)明實(shí)施例中確定旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子不平衡相位的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10是本發(fā)明實(shí)施例中對(duì)鍵相信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理之后的鍵相信號(hào)與其轉(zhuǎn)頻分量對(duì)比曲線圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合實(shí)施方式和附圖，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。在此，本發(fā)明的示意性實(shí)施方式及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，但并不作為對(duì)本發(fā)明的限定。

確定旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子不平衡相位的方法一般為：如圖1所示，在旋轉(zhuǎn)軸上貼一鍵相塊，用渦流位移傳感器對(duì)準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)軸，當(dāng)軸上鍵相塊旋轉(zhuǎn)到渦流傳感器處時(shí)，渦流位移傳感器便會(huì)產(chǎn)生脈沖輸出作為基準(zhǔn)鍵相信號(hào)。同時(shí)用渦流位移傳感器測(cè)量軸的擺度，當(dāng)不平衡質(zhì)量點(diǎn)(高點(diǎn))旋轉(zhuǎn)至擺度渦流傳感器時(shí)，渦流位移傳感器測(cè)得的距離變小，因此，擺度時(shí)域波形轉(zhuǎn)頻分量的波谷與鍵相脈沖的相位差即為高點(diǎn)落后鍵相塊的角度。在圖1中，表示不平衡質(zhì)量相位，u表示主軸擺度信號(hào)，v表示測(cè)量鍵相信號(hào)與主軸擺度信號(hào)用的渦流位移傳感器。

現(xiàn)有技術(shù)方案是利用主軸擺度信號(hào)、鍵相信號(hào)均與標(biāo)準(zhǔn)正弦信號(hào)和余弦信號(hào)的互相關(guān)來(lái)求取，下面對(duì)現(xiàn)有技術(shù)求取不平衡相位的方案進(jìn)行介紹如下。

設(shè)鍵相信號(hào)用p(t)表示，主軸擺度信號(hào)用v(t)表示，則鍵相信號(hào)與主軸擺度信號(hào)在一段時(shí)間[0，t]可用下式進(jìn)行表示：

其中，a0為鍵相信號(hào)中的直流分量；ai為鍵相信號(hào)中各分量的幅值；αi為鍵相信號(hào)中各分量的相位；ω為鍵相信號(hào)中的轉(zhuǎn)頻頻率值；s1(t)為鍵相信號(hào)中的噪聲干擾；

其中，b0為主軸擺度信號(hào)中的直流分量；bi為主軸擺度信號(hào)中各分量的幅值，βi為主軸擺度信號(hào)中各分量的相位；ω為主軸擺度信號(hào)中的轉(zhuǎn)頻頻率值；s2(t)為主軸擺度信號(hào)中的噪聲干擾；

構(gòu)造一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)正弦信號(hào)和一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)余弦信號(hào)，表示如下：

z(t)＝sinωt，t∈[0,t]；

y(t)＝cosωt，t∈[0,t]。

對(duì)z(t)和y(t)都與p(t)做互相關(guān)分析。根據(jù)傅立葉級(jí)數(shù)的正交性，鍵相信號(hào)中的直流分量和倍頻分量與z(t)，y(t)互相關(guān)函數(shù)為零，隨機(jī)噪聲分量s1(t)與z(t)，y(t)的互相關(guān)函數(shù)也是趨于零。

所以鍵相信號(hào)與正弦信號(hào)的互相關(guān)函數(shù)在τ＝0時(shí)，有：

鍵相信號(hào)與余弦信號(hào)的互相關(guān)函數(shù)在τ＝0時(shí)，有：

令

若α1第一象限，則α1＝θ；

如果α1第二、三象限，則α1＝θ+π；

如果α1第四象限，則α1＝θ+2π。

同理，可以求出振動(dòng)信號(hào)v(t)與z(t)，y(t)的互相關(guān)函數(shù)在τ＝0時(shí)的值，求出β，同時(shí)還可求出振動(dòng)幅值ai：

這樣就可以求出相位差與轉(zhuǎn)頻振幅。

現(xiàn)有技術(shù)求取不平衡相位技術(shù)方案的缺點(diǎn)如下：

(1)計(jì)算過(guò)程較為復(fù)雜；

(2)該方法求得的不平衡相位與真實(shí)不平衡相位可能會(huì)存在一定的偏差，下面舉例說(shuō)明。

某旋轉(zhuǎn)機(jī)械測(cè)得的主軸擺度信號(hào)波形圖如圖2所示，鍵相信號(hào)波形圖如圖3所示，在圖2中：橫坐標(biāo)為時(shí)間，單位為秒，縱坐標(biāo)為主軸擺度信號(hào)；在圖3中，橫坐標(biāo)為時(shí)間，單位為秒，縱坐標(biāo)為鍵相信號(hào)。

該方法是求得是擺度信號(hào)中轉(zhuǎn)頻分量相位與鍵相信號(hào)中轉(zhuǎn)頻分量相位的差值。若鍵相信號(hào)中轉(zhuǎn)頻分量的波峰對(duì)應(yīng)時(shí)刻與鍵相脈沖對(duì)應(yīng)時(shí)刻存在偏差，則求得的不平衡相位與真實(shí)相位肯定存在偏差。鍵相信號(hào)與其轉(zhuǎn)頻分量的時(shí)域波形圖如圖4所示，在圖4中，橫坐標(biāo)為時(shí)間，單位為秒，左邊縱坐標(biāo)為轉(zhuǎn)頻分量，單位為um，右邊縱坐標(biāo)為鍵相信號(hào)，單位為volt。

由圖4可知，轉(zhuǎn)頻分量波峰與脈沖存在時(shí)差，時(shí)差約為0.011秒，這造成不平衡相位偏差約13.2度。

由于發(fā)明人考慮到現(xiàn)有技術(shù)中在時(shí)域求取不平衡相位，鍵相信號(hào)轉(zhuǎn)頻分量的波峰與鍵相脈沖存在偏差，求得的不平衡相位與真實(shí)相位存在偏差，因此，本發(fā)明實(shí)施例出了一種簡(jiǎn)單地、精確地確定旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子不平衡相位的技術(shù)方案，下面對(duì)該技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)介紹如下。

圖5是本發(fā)明實(shí)施例中確定旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子不平衡相位的方法的流程示意圖，如圖5所示，該方法包括：

步驟101：獲取旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子的鍵相信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)和主軸擺度信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)；

步驟102：將鍵相信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為鍵相信號(hào)頻域數(shù)據(jù)；將主軸擺度信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為主軸擺度信號(hào)頻域數(shù)據(jù)；

步驟103：根據(jù)鍵相信號(hào)頻域數(shù)據(jù)，計(jì)算鍵相信號(hào)轉(zhuǎn)頻分量對(duì)應(yīng)的相位；根據(jù)主軸擺度信號(hào)頻域數(shù)據(jù)，計(jì)算主軸擺度信號(hào)轉(zhuǎn)頻分量對(duì)應(yīng)的相位；

步驟104：根據(jù)鍵相信號(hào)轉(zhuǎn)頻分量對(duì)應(yīng)的相位與主軸擺度信號(hào)轉(zhuǎn)頻分量對(duì)應(yīng)的相位，確定旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子不平衡相位。

與現(xiàn)有技術(shù)中確定旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子不平衡相位，存在偏差，計(jì)算過(guò)程復(fù)雜的技術(shù)方案相比較，由于發(fā)明人考慮到現(xiàn)有技術(shù)是在時(shí)域利用互相關(guān)來(lái)求取不平衡相位，鍵相信號(hào)轉(zhuǎn)頻分量波峰對(duì)應(yīng)的時(shí)刻與鍵相脈沖對(duì)應(yīng)的時(shí)刻存在偏差，從而求得的不平衡相位與真實(shí)相位存在偏差，因此，本發(fā)明實(shí)施例提出了一種簡(jiǎn)單地、精確地確定旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子不平衡相位的技術(shù)方案：首先，獲取旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子的鍵相信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)和主軸擺度信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)；然后，將鍵相信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為鍵相信號(hào)頻域數(shù)據(jù)；將主軸擺度信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為主軸擺度信號(hào)頻域數(shù)據(jù)；最后，根據(jù)鍵相信號(hào)頻域數(shù)據(jù)，計(jì)算鍵相信號(hào)轉(zhuǎn)頻分量對(duì)應(yīng)的相位；根據(jù)主軸擺度信號(hào)頻域數(shù)據(jù)，計(jì)算主軸擺度信號(hào)轉(zhuǎn)頻分量對(duì)應(yīng)的相位；根據(jù)鍵相信號(hào)轉(zhuǎn)頻分量對(duì)應(yīng)的相位與主軸擺度信號(hào)轉(zhuǎn)頻分量對(duì)應(yīng)的相位，確定旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子不平衡相位，該技術(shù)方案在頻域計(jì)算不平衡相位，計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)單，提高了確定不平衡質(zhì)量相位的準(zhǔn)確度，同時(shí)簡(jiǎn)化了計(jì)算過(guò)程，從而可減小動(dòng)平衡配重次數(shù)和獲得良好的動(dòng)平衡配重效果。

在一個(gè)實(shí)施例中，在上述步驟101中，獲取旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子的鍵相信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)和主軸擺度信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)，可以包括：

根據(jù)旋轉(zhuǎn)機(jī)械機(jī)組轉(zhuǎn)速，選取旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子的整數(shù)倍旋轉(zhuǎn)周期的鍵相信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)和主軸擺度信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)。

具體實(shí)施時(shí)，關(guān)注重點(diǎn)是鍵相信號(hào)與主軸擺度信號(hào)中的轉(zhuǎn)頻分量，選取轉(zhuǎn)頻分量即旋轉(zhuǎn)周期的整數(shù)倍，可保證fft變換中的轉(zhuǎn)頻分量頻譜不會(huì)失真，進(jìn)而保證了確定不平衡質(zhì)量相位的準(zhǔn)確度。

在一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)旋轉(zhuǎn)機(jī)械機(jī)組轉(zhuǎn)速，選取旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子的整數(shù)倍旋轉(zhuǎn)周期的鍵相信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)和主軸擺度信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)，可以包括：

根據(jù)旋轉(zhuǎn)機(jī)械機(jī)組轉(zhuǎn)速，選取旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子的8至10個(gè)旋轉(zhuǎn)周期的鍵相信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)和主軸擺度信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)。

具體實(shí)施時(shí)，經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)速會(huì)存在一定的波動(dòng)，若選擇周期太少，則可能會(huì)增大不平衡質(zhì)量相位的計(jì)算偏差，選擇周期太多，則會(huì)增大計(jì)算量。因此，選取旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子的8至10個(gè)旋轉(zhuǎn)周期的采樣數(shù)據(jù)，既提高了確定不平衡質(zhì)量相位的準(zhǔn)確度，又保證了不平衡質(zhì)量相位的計(jì)算速度。

在一個(gè)實(shí)施例中，獲取旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子的鍵相信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)和主軸擺度信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)之后，還可以包括：

對(duì)鍵相信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，得到預(yù)處理后的鍵相信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)；

將鍵相信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為鍵相信號(hào)頻域數(shù)據(jù)，可以包括：

對(duì)預(yù)處理后的鍵相信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行快速傅立葉變換，將預(yù)處理后的鍵相信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為鍵相信號(hào)頻域數(shù)據(jù)。

具體實(shí)施時(shí)，在上述步驟102中，將鍵相信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為鍵相信號(hào)頻域數(shù)據(jù)可以通過(guò)快速傅立葉變換fft；將主軸擺度信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為主軸擺度信號(hào)頻域數(shù)據(jù)也可以通過(guò)快速傅立葉變換fft。

在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)鍵相信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，得到預(yù)處理后的鍵相信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)，可以包括：

選取一閾值，對(duì)鍵相信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)中小于閾值的采樣數(shù)據(jù)置為零，得到預(yù)處理后的鍵相信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)。

具體實(shí)施時(shí)，上述預(yù)處理技術(shù)方案可將鍵相信號(hào)變成理想的鍵相脈沖信號(hào)，提高鍵相信號(hào)fft變換后轉(zhuǎn)頻分量波峰與鍵相脈沖的重合度，從而提高不平衡相位的計(jì)算精度。如圖10所示，圖10為預(yù)處理之后鍵相信號(hào)與其轉(zhuǎn)頻分量對(duì)比曲線圖。與圖4中原始鍵相信號(hào)與其轉(zhuǎn)頻分量對(duì)比曲線圖相比較，圖10中預(yù)處理后鍵相信號(hào)的轉(zhuǎn)頻分量波峰與鍵相脈沖的重合度明顯要好。

具體實(shí)施時(shí)，對(duì)鍵相信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理可以通過(guò)如下程序?qū)崿F(xiàn)(設(shè)鍵相信號(hào)數(shù)據(jù)用phase表示，閾值用yz表示)：

fori＝1:length(phase)

ifphase(i)<yzthen

phase(i)＝0

endif

next。

具體實(shí)施時(shí)，在上述步驟103中，根據(jù)主軸擺度信號(hào)頻域數(shù)據(jù)，計(jì)算得到的主軸擺度信號(hào)轉(zhuǎn)頻分量對(duì)應(yīng)的相位可以用α表示，根據(jù)鍵相信號(hào)頻域數(shù)據(jù)，計(jì)算得到的鍵相信號(hào)轉(zhuǎn)頻分量對(duì)應(yīng)的相位可以用β表示；那么在上述步驟104中，根據(jù)α，β計(jì)算出不平衡質(zhì)量相位θ的公式可以為：θ＝β-(α+180)。

下面舉一實(shí)例以說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例是如何實(shí)施的。選用上述圖2、3和4主軸擺度信號(hào)與鍵相信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行示例演示。

(1)該機(jī)組轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)/分鐘，旋轉(zhuǎn)周期為0.3秒，選取9個(gè)周期的數(shù)據(jù)。

(2)選取閾值為7，對(duì)鍵相信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理后的波形如圖6所示：

(3)預(yù)處理后鍵相信號(hào)頻域fft分析圖如圖7所示，主軸擺度信號(hào)頻域fft分析圖如8所示。

從圖7中可知鍵相信號(hào)轉(zhuǎn)頻分量相位為118.3度，從圖8中可知，主軸擺度信號(hào)中轉(zhuǎn)頻分量相位為197.0度，從而可計(jì)算出不平衡相位θ＝118.3-(197.0+180)+360＝101.3度。該計(jì)算方法無(wú)需如上述現(xiàn)有技術(shù)中復(fù)雜的計(jì)算，簡(jiǎn)化了計(jì)算過(guò)程，同時(shí)，該計(jì)算結(jié)果比利用現(xiàn)有技術(shù)方案求取的結(jié)果更精確。

在圖6中，橫坐標(biāo)為速度，縱坐標(biāo)為鍵相信號(hào)；在圖7中，橫坐標(biāo)為頻率，縱坐標(biāo)為鍵相信號(hào)；在圖8中，橫坐標(biāo)為頻率，縱坐標(biāo)為主軸擺度信號(hào)。

基于同一發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明實(shí)施例中還提供了一種確定旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子不平衡相位的裝置，如下面的實(shí)施例所述。由于確定旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子不平衡相位的裝置解決問(wèn)題的原理與確定旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子不平衡相位的方法相似，因此確定旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子不平衡相位的裝置的實(shí)施可以參見(jiàn)確定旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子不平衡相位的方法的實(shí)施，重復(fù)之處不再贅述。以下所使用的，術(shù)語(yǔ)“單元”或者“模塊”可以實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能的軟件和/或硬件的組合。盡管以下實(shí)施例所描述的裝置較佳地以軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，但是硬件，或者軟件和硬件的組合的實(shí)現(xiàn)也是可能并被構(gòu)想的。

圖9是本發(fā)明實(shí)施例中確定旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子不平衡相位的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖9所示，該裝置包括：

獲取模塊02，用于獲取旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子的鍵相信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)和主軸擺度信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)；

時(shí)域頻域變換模塊04，用于將鍵相信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為鍵相信號(hào)頻域數(shù)據(jù)；將主軸擺度信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為主軸擺度信號(hào)頻域數(shù)據(jù)；

相位計(jì)算模塊06，用于根據(jù)鍵相信號(hào)頻域數(shù)據(jù)，計(jì)算鍵相信號(hào)轉(zhuǎn)頻分量對(duì)應(yīng)的相位；根據(jù)主軸擺度信號(hào)頻域數(shù)據(jù)，計(jì)算主軸擺度信號(hào)轉(zhuǎn)頻分量對(duì)應(yīng)的相位；

不平衡相位確定模塊08，用于根據(jù)鍵相信號(hào)轉(zhuǎn)頻分量對(duì)應(yīng)的相位與主軸擺度信號(hào)轉(zhuǎn)頻分量對(duì)應(yīng)的相位，確定旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子不平衡相位。

在一個(gè)實(shí)施例中，獲取模塊具體用于：根據(jù)旋轉(zhuǎn)機(jī)械機(jī)組轉(zhuǎn)速，選取旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子的整數(shù)倍旋轉(zhuǎn)周期的鍵相信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)和主軸擺度信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)。

在一個(gè)實(shí)施例中，獲取模塊具體用于：根據(jù)旋轉(zhuǎn)機(jī)械機(jī)組轉(zhuǎn)速，選取旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子的8至10個(gè)旋轉(zhuǎn)周期的鍵相信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)和主軸擺度信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)。

在一個(gè)實(shí)施例中，上述裝置還包括：鍵相信號(hào)預(yù)處理模塊，用于對(duì)鍵相信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，得到預(yù)處理后的鍵相信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)；

時(shí)域頻域變換模塊具體用于：

對(duì)預(yù)處理后的鍵相信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行快速傅立葉變換，將預(yù)處理后的鍵相信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為鍵相信號(hào)頻域數(shù)據(jù)；

對(duì)主軸擺度信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行快速傅里葉變換，將主軸擺度信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為主軸擺度信號(hào)頻域數(shù)據(jù)。

在一個(gè)實(shí)施例中，鍵相信號(hào)預(yù)處理模塊具體用于：

選取一閾值，對(duì)鍵相信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)中小于閾值的采樣數(shù)據(jù)置為零，得到預(yù)處理后的鍵相信號(hào)時(shí)域采樣數(shù)據(jù)。

本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案可以達(dá)到如下有益技術(shù)效果：可以精確地求出不平衡質(zhì)量的相位，簡(jiǎn)化了計(jì)算過(guò)程，從而可減小動(dòng)平衡配重次數(shù)和獲得良好的動(dòng)平衡配重效果。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，上述的本發(fā)明實(shí)施例的各模塊或各步驟可以用通用的計(jì)算裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，它們可以集中在單個(gè)的計(jì)算裝置上，或者分布在多個(gè)計(jì)算裝置所組成的網(wǎng)絡(luò)上，可選地，它們可以用計(jì)算裝置可執(zhí)行的程序代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而，可以將它們存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中由計(jì)算裝置來(lái)執(zhí)行，并且在某些情況下，可以以不同于此處的順序執(zhí)行所示出或描述的步驟，或者將它們分別制作成各個(gè)集成電路模塊，或者將它們中的多個(gè)模塊或步驟制作成單個(gè)集成電路模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。這樣，本發(fā)明實(shí)施例不限制于任何特定的硬件和軟件結(jié)合。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明實(shí)施例可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。