旋轉機械多跨轉子軸系振動靶向控制裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種旋轉機械多跨轉子軸系振動靶向控制裝置，屬于振動控制【技術領域】；本發(fā)明裝置通過實時監(jiān)測軸系振動參數(shù)變化，分析故障振動原因，確定適當位置，在適當時候，施加適當阻尼力，實現(xiàn)軸系振動的靶向控制；裝置包括實時在線信號監(jiān)測分析系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)，實時在線信號監(jiān)測分析系統(tǒng)包括電渦流位移傳感器、光電傳感器、信號調(diào)理模塊、數(shù)據(jù)采集卡、模擬輸出模塊、計算機；執(zhí)行系統(tǒng)包括磁流變阻尼器、可調(diào)電源；其主要作用是解決軸系在啟停機過程中通過各階臨界轉速時振動過大，以及在運行中因碰摩、突發(fā)不平衡等導致的劇烈振動問題。
【專利說明】旋轉機械多跨轉子軸系振動靶向控制裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種旋轉機械多跨轉子軸系振動靶向控制裝置，屬于振動控制【技術領域】。
【背景技術】
[0002]能源、石化等領域的許多大型旋轉設備普遍采用多軸串聯(lián)運行形式，如汽輪發(fā)電機組，壓縮機組等。機組各跨轉子經(jīng)嚴格動平衡后，其殘余不平衡量在允許范圍之內(nèi)，然后將轉子進行串聯(lián)組裝，運轉起來后發(fā)現(xiàn)軸系仍然有可能發(fā)生強烈振動，導致無法正常開機。目前通常采用現(xiàn)場動平衡的方法來消除軸系不平衡振動，但是該方法需要反復啟停機組數(shù)次甚至數(shù)十次，經(jīng)濟損失嚴重。
[0003]除了現(xiàn)場動平衡的方法外，通過采用彈性支撐、各類阻尼器及電磁軸承等的轉子系統(tǒng)振動控制方法也是國內(nèi)外學者的研究熱點。目前，轉子系統(tǒng)的振動控制可以分為被動控制和主動控制。被動控制方法主要有采用彈性支撐或擠壓油膜阻尼器等。采用籠條式或者鋼環(huán)式彈性支承能夠降低系統(tǒng)的支承剛度，增加系統(tǒng)的支承阻尼，減小轉子共振時的振幅和軸承所受動壓；擠壓油膜阻尼器是20世紀60年代發(fā)展起來的技術，能夠提供轉子系統(tǒng)一定的阻尼和剛度，在一定程度上降低轉子系統(tǒng)共振時的振幅，增加轉子系統(tǒng)穩(wěn)定性。
[0004]轉子振動主動控制裝置主要有可控擠壓油膜阻尼器、形狀記憶合金調(diào)節(jié)器、電磁軸承及壓電調(diào)節(jié)器等?？煽氐臄D壓油膜阻尼器區(qū)別于傳統(tǒng)SFD的不可控性，可以實現(xiàn)主動振動控制，如可變間隙SFD，磁流變液SFD等；形狀記憶合金調(diào)節(jié)器是利用記憶合金材料的記憶效應，加熱恢復原形過程中受阻時產(chǎn)生恢復力，目前多采用電流加熱方式控制其恢復力，其缺點是響應較慢；電磁軸承是利用電磁力將轉子無機械摩擦地懸浮于空間的一種非接觸式支承裝置，其剛度、阻尼特性可調(diào)，但是靜電軸承需要很大的電場強度，應用受到限制；壓電調(diào)節(jié)器是利用壓電材料的壓電效應制成，對軸承施加控制力或改變軸承的結構參數(shù)以調(diào)節(jié)軸承的動力學性能，具有動態(tài)響應快、線性度和重復性好的優(yōu)點，但壓電材料的變形和壓電常數(shù)均較小，單位體積提供的控制力較小，且所需驅動電壓高、存在滯后現(xiàn)象。
[0005]但是，上述振動控制方法目前主要應用于單跨轉子系統(tǒng)振動控制，并且處于一直作用狀態(tài)，無法做到針對不同工況實現(xiàn)綜合時間、位置和大小的靶向振動控制。本發(fā)明針對軸系因通過各階臨界轉速時振動過大而無法正常啟停機，因突發(fā)不平衡導致的劇烈振動等故障問題，提出一種軸系振動靶向控制裝置，實現(xiàn)多跨轉子軸系振動的實時靶向控制。裝置包括實時在線信號監(jiān)測分析系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)，通過實時在線信號監(jiān)測分析系統(tǒng)監(jiān)測的軸系振動參數(shù)，并通過對采集的振動信號進行分析處理確定阻尼力施加的適當時候、適當位置及適當大小，來降低軸系振動，實現(xiàn)軸系振動的靶向控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供了一種旋轉機械多跨轉子軸系振動靶向控制裝置，該裝置針對軸系通過各階臨界轉速時振動過大而無法正常啟停機，在運行過程中因突發(fā)不平衡導致的劇烈振動或者轉子發(fā)生碰摩等故障問題，其可根據(jù)轉速及各跨轉子振動大小變化，實時連續(xù)在線計算施加阻尼力的位置、時間及大小，然后調(diào)節(jié)阻尼器參數(shù)，從而控制施加阻尼力的位置、時間及大小，形成實時連續(xù)閉環(huán)可控的振動控制，實現(xiàn)軸系振動的靶向控制；其適用范圍廣、自動化程度高，可以廣泛應用于實際機組中。
[0007]為實現(xiàn)以上技術目的，本發(fā)明所采用的技術方案為一種旋轉機械多跨轉子軸系振動靶向控制裝置，該裝置包括實時在線信號監(jiān)測分析系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)；實時在線信號監(jiān)測分析系統(tǒng)對各跨轉子振動幅值、頻譜及軸心軌跡振動參數(shù)進行分析計算，得到所需施加阻尼力的適當位置、時間及大小，并給出控制執(zhí)行系統(tǒng)的控制信號，執(zhí)行系統(tǒng)的可調(diào)電源根據(jù)接收到控制信號，改變輸出電壓來控制各磁流變阻尼器參數(shù)，調(diào)節(jié)施加阻尼力的位置、時間及大小，從而控制軸系轉子振動，形成實時連續(xù)閉環(huán)可控的振動控制系統(tǒng)，實現(xiàn)軸系振動的靶向控制；其中，適當位置指的是經(jīng)過實時在線信號監(jiān)測分析系統(tǒng)分析振動數(shù)據(jù)變化規(guī)律得到的發(fā)生振動故障的轉子位置；適當時間指的是當振動將要超過允許振動值，軸系接近某階臨界轉速時，或者是轉子發(fā)生碰摩需要進行減振控制的時候；適當?shù)淖枘崃χ傅氖墙档洼S系振動所需的阻尼力，由分析系統(tǒng)根據(jù)振動數(shù)據(jù)分析計算得到的。
[0008]所述實時在線信號監(jiān)測分析系統(tǒng)包括電渦流位移傳感器、光電傳感器、信號調(diào)理模塊、數(shù)據(jù)采集卡、模擬輸出模塊、計算機；其中，電渦流位移傳感器與光電傳感器經(jīng)信號調(diào)理模塊接入數(shù)據(jù)采集卡，使位移和轉速信號轉化為數(shù)字信號；數(shù)據(jù)采集卡則接入計算機，計算機對信號進行分析計算；模擬輸出模塊輸入端與計算機連接，用于接受計算機給出的控制信號；模擬輸出模塊輸出端與執(zhí)行系統(tǒng)連接；其中電渦流位移傳感器將轉子振動的位移信號轉化為振動電信號，光電傳感器將轉子系統(tǒng)轉速轉化為轉速電信號；振動電信號和轉速電信號接入信號調(diào)理模塊，調(diào)理后的信號接入信號采集卡內(nèi)，轉換為計算機識別的數(shù)字信號，計算機對振動信號和轉速信號的分析計算，通過模擬輸出模塊輸出控制信號調(diào)節(jié)可調(diào)電源輸出電壓，從而調(diào)節(jié)磁流變阻尼器電流。
[0009]所述執(zhí)行系統(tǒng)包括磁流變阻尼器、可調(diào)電源；可調(diào)電源的輸出端與磁流變阻尼器線圈連接，為阻尼器提供工作電壓；其控制端與在線信號監(jiān)測分析系統(tǒng)中模擬輸出模塊輸出端連接。
[0010]可調(diào)電源用于為磁流變阻尼器提供電壓，電壓值由實時在線信號監(jiān)測分析系統(tǒng)中模擬輸出模塊給出的電壓信號決定；多個磁流變阻尼器(數(shù)量大于等于2小于等于5)分別安裝在機組各跨轉軸上，用于控制系統(tǒng)振動；當其中一跨轉子因接近其臨界轉速而振動過大時，該跨對應的可調(diào)電源輸出電壓增大，磁流變阻尼器的工作電流就會增大，提供阻尼力增大，從而抑制轉子振動，使機組安全通過該階臨界轉速；同理當該跨轉子振動很小時，該跨對應的可調(diào)電源輸出電壓相應減小直至為零，這樣既不影響轉子振動控制，又可以降低阻尼器能耗。
[0011]本發(fā)明使用的磁流變阻尼器采用剪切式的工作模式，通過軸承與轉子連接，作為附加部件安裝在機組各跨轉子上，可以安裝在軸系任意位置，不改變機組原有支撐形式；由于磁流變液的流變特性，該阻尼器在工作電流為零時，提供的阻尼力非常小，不會影響轉子振動情況；當通入一定電流后，阻尼器內(nèi)磁流變液在短時間(毫秒)由流動性良好的流體變?yōu)榫哂幸欢羟星Φ陌牍腆w狀態(tài)，為轉子系統(tǒng)提供一定的阻尼和剛度特性；隨電流增大，阻尼器能夠提供的阻尼和剛度也隨之增大；這樣當實時在線信號監(jiān)測分析系統(tǒng)根據(jù)機組的狀態(tài)，決定改變磁流變阻尼器工作電流時，只需要改變控制信號大小來調(diào)節(jié)可變電源輸出電壓，就可以實時在線調(diào)整電源輸出電壓來控制磁流變阻尼器的工作電流，形成實時連續(xù)閉環(huán)可控的振動控制系統(tǒng)，保證機組振動處于安全穩(wěn)定狀態(tài)。
[0012]與現(xiàn)有轉子振動控制方法相比，本發(fā)明裝置通過實時監(jiān)測機組各跨轉子振動情況，實時判斷阻尼力施加的時間、位置及大小，實現(xiàn)軸系振動的靶向控制，不僅可以解決軸系啟停機過程中因通過各階臨界轉速附近振動過大的問題，還可以解決軸系在運行過程中出現(xiàn)的轉子碰摩，葉片斷裂引發(fā)的突發(fā)不平衡，灰塵等堆積造成的不平衡振動等問題；并且該裝置安裝改造方便，安裝位置較隨意，無需大幅改變原有結構，尤其是支撐形式。
[0013]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下有益效果。
[0014]1、阻尼力施加位置實時可控；本發(fā)明中實時在線信號監(jiān)測分析系統(tǒng)根據(jù)采集到的實時振動進行判斷，確定一個適當?shù)淖枘崃κ┘游恢?。例如，轉速接近某階臨界轉速，此時的應在該階臨界轉速對應的轉子位置施加阻尼力，降低臨界轉速附近振動；軸系發(fā)生碰摩現(xiàn)象，通過振動情況某轉子發(fā)生碰摩，及時在該跨轉子施加阻尼力，降低碰磨振動；通過振動情況發(fā)現(xiàn)某跨轉子出現(xiàn)主頻振動急劇增大，及時在該跨轉子施加阻尼力抑制這種突發(fā)不平衡振動。
[0015]2、阻尼力施加時間實時可控；本發(fā)明中實時在線信號監(jiān)測分析系統(tǒng)根據(jù)采集到的實時振動進行判斷，確定一個適當?shù)淖枘崃κ┘訒r間，如振動將要超過允許振動值時，軸系接近某階臨界轉速時，或者是轉子出現(xiàn)碰摩現(xiàn)象等時候。
[0016]3、阻尼力施加大小實時可控；本發(fā)明中實時在線信號監(jiān)測分析系統(tǒng)根據(jù)施加阻尼力時轉子的實時振動數(shù)據(jù)變化，自動增加或減小電流來改變阻尼力大小，適應軸系振動變化；這樣，通過對阻尼器電流的實時調(diào)節(jié)，可以在保證振動較小的同時降低能耗，保證轉子振動安全平穩(wěn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖。
[0018]圖2為多跨轉子軸系阻尼減振控制裝置圖。
[0019]圖3a為磁流變阻尼器結構及安裝示意圖。
[0020]圖3b為圖3a中A-A的剖面圖。
[0021 ] 圖4為磁流變阻尼減振機理圖。
[0022]圖5a為多跨轉子軸系結構圖。
[0023]圖5b為軸系一階振型圖。
[0024]圖5c為軸系二階振型圖
[0025]圖5d為軸系三階振型圖
[0026]圖5e為軸系四階振型圖
[0027]圖5f為軸系五階振型圖
[0028]圖6為磁流變阻尼器工作電流算法示意圖。
[0029]圖中:1、信號調(diào)理模塊，2、數(shù)據(jù)采集卡，3、計算機，4、模擬輸出模塊，5、光電傳感器，6、電渦流傳感器A，7、電渦流傳感器B，8、電渦流傳感器C，9、電渦流傳感器D，10、磁流變阻尼器A，11、磁流變阻尼器B，12、磁流變阻尼器C，13、磁流變阻尼器D，14、轉速信號，15、振動信號，16、控制信號，17、可調(diào)電源A，18、可調(diào)電源B，19、可調(diào)電源C，20、可調(diào)電源D，21、轉軸，22、連接軸承，23、鐵芯，24、動阻尼片，25、磁流變液，26、靜阻尼片，27、線圈。
【具體實施方式】
[0030]以下結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0031]本發(fā)明是一種旋轉機械多跨轉子軸系振動靶向控制裝置，在軸系啟停機和運行過程中形成實時在線連續(xù)調(diào)控阻尼裝置的主動閉環(huán)控制系統(tǒng)，如圖1所示。電渦流位移傳感器實時監(jiān)測機組各跨轉子振動，光電傳感器實時監(jiān)測軸系轉速，得到振動信號與轉速信號；數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)對振動和轉速信號進行濾波調(diào)幅處理，再將信號輸入控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)通過一定的控制算法，根據(jù)轉速和振動大小給出控制可調(diào)電源的控制信號；控制信號通過調(diào)節(jié)可調(diào)電源輸出電壓來改變磁流變阻尼器參數(shù)，從而控制阻尼力施加位置、施加時間及施加大小，形成實時在線連續(xù)調(diào)控阻尼裝置的主動閉環(huán)控制系統(tǒng)，實現(xiàn)軸系振動靶向控制。
[0032]圖2為本發(fā)明多跨轉子軸系阻尼減振控制裝置圖，裝置包括實時在線信號監(jiān)測分析系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)；其中多跨轉子軸系中，每個轉子均配有一組電渦流傳感器、磁流變阻尼器；所述多跨轉子軸系的轉子數(shù)目優(yōu)選為2-5，多跨轉子軸系的轉子數(shù)目更優(yōu)選為4，即多跨轉子軸系包括轉子一、轉子二、轉子三、轉子四。
[0033]實時在線信號監(jiān)測分析系統(tǒng)包括電渦流位移傳感器A6、電渦流位移傳感器B7、電渦流位移傳感器CS、電渦流位移傳感器D9、光電傳感器5、信號調(diào)理模塊1、數(shù)據(jù)采集卡2、模擬輸出模塊4、計算機3 ;執(zhí)行系統(tǒng)包括可調(diào)電源A17、可調(diào)電源B18、可調(diào)電源C19、可調(diào)電源D20、磁流變阻尼器A10、磁流變阻尼器B11、磁流變阻尼器C12、磁流變阻尼器D13。
[0034]電渦流位移傳感器A6安裝在轉子一上，電渦流位移傳感器B7安裝在轉子二上，電渦流位移傳感器CS安裝在轉子三上，電渦流位移傳感器D9安裝在轉子四上，光電傳感器5安裝在轉子軸一側；電渦流位移傳感器A6、電渦流位移傳感器B7、電渦流位移傳感器CS、電渦流位移傳感器D9及光電傳感器5接入信號調(diào)理模塊I，信號調(diào)理模塊I將信號進行整流、濾波、放大之后接入信號采集卡2，信號采集卡2將模擬電信號轉換為計算機識別的數(shù)字信號，并接入計算機3。
[0035]磁流變阻尼器AlO安裝在轉子一上，磁流變阻尼器Bll安裝在轉子二上，磁流變阻尼器C12安裝在轉子三上，磁流變阻尼器D13安裝在轉子四上；可調(diào)電源A17與磁流變阻尼器AlO線圈連接，可調(diào)電源B18與磁流變阻尼器BI I線圈連接，可調(diào)電源C19與磁流變阻尼器C12線圈連接，可調(diào)電源D20與磁流變阻尼器D13線圈連接。
[0036]其中，電渦流位移傳感器A6、電渦流位移傳感器B7、電渦流位移傳感器CS、電渦流位移傳感器D9分別將轉子一、轉子二、轉子三、轉子四振動的位移信號轉化為振動電信號15，光電傳感器5將轉子系統(tǒng)轉速轉化為轉速電信號14 ;振動電信號15和轉速電信號14接入信號調(diào)理模塊1，信號調(diào)理模塊I將雜亂的信號進行整流、濾波、放大之后接入信號采集卡2內(nèi)，信號采集卡2將模擬電信號轉換為計算機識別的數(shù)字信號，并將信號接入計算機3中，計算機3中控制分析系統(tǒng)通過對振動信號15和轉速信號14進行分析計算，通過模擬輸出模塊4給出控制信號16，控制可調(diào)電源八17、可調(diào)電源則8、可調(diào)電源C19、可調(diào)電源D20的輸出電壓，從而調(diào)節(jié)磁流變阻尼器A10、磁流變阻尼器B11、磁流變阻尼器C12、磁流變阻尼器D13的電流，為軸系提供施加位置、時間及大小實時可調(diào)的阻尼力，實現(xiàn)振動的靶向控制。
[0037]可調(diào)電源A17、可調(diào)電源B18、可調(diào)電源C19、可調(diào)電源D20的輸出電壓大小由輸入的控制信號16的大小來控制，控制信號16為模擬或數(shù)字電壓信號，可調(diào)電源A17、可調(diào)電源B18、可調(diào)電源C19、可調(diào)電源D20的輸出電壓可以控制磁流變阻尼器A10、磁流變阻尼器BH、磁流變阻尼器C12、磁流變阻尼器D13的電流大小，所以各磁流變阻尼器的電流與輸入的可調(diào)電源控制信號16是一一對應的關系，這樣當計算機3中的控制分析系統(tǒng)確定施加阻尼力適當位置、時間及大小后，就可以確定輸入各可調(diào)電源的控制信號16，來調(diào)節(jié)各可調(diào)電源的輸出電壓，改變各個阻尼器參數(shù)，實現(xiàn)阻尼力的靶向施加，控制軸系振動。
[0038]如圖3所示為執(zhí)行系統(tǒng)采用的磁流變阻尼器結構及安裝示意圖，磁流變阻尼器包括連接軸承22、鐵芯23、動阻尼片24、靜阻尼片26、磁流變液25、線圈27 ;轉軸21與連接軸承22相連；其中動阻尼片24與連接軸承22固定，靜阻尼片26與鐵芯23底部固定；轉軸21的振動通過連接軸承22傳遞到動阻尼片24，這樣動阻尼片24、靜阻尼片26在磁流變液25中產(chǎn)生相對運動，由于磁流變液27具有粘度，所以動阻尼片24、靜阻尼片26的相對運動會產(chǎn)生阻尼力，從而降低轉軸21振動；并且磁流變液25的粘度與磁場大小有關，而磁場大小由線圈27的電流決定，所以通過控制線圈27的工作電流可以改變磁流變液粘度，進而改變阻尼力大小。
[0039]如圖4所示為磁流變阻尼器的減振機理圖，本發(fā)明在各跨轉子上安裝磁流變阻尼器A10、磁流變阻尼器B11、磁流變阻尼器C12、磁流變阻尼器D13、各磁流變阻尼器在不通電的情況下對轉子軸系無影響，當阻尼器通入電流(如1A)后，會對本跨轉子的振動產(chǎn)生影響；圖中線EFG為某跨轉子原始振動，線HFJ為阻尼器通電后該跨轉子振動；可以得到，磁流變阻尼器通電后，該跨轉子的臨界轉速由NI附近增加到N2附近，轉速N之前，振幅相對于原始振動大幅降低，但是轉速N之后，振幅反而高于原始振動；所以，通過控制信號16調(diào)節(jié)轉子升速過程中磁流變阻尼器的電流，使轉子通過各階臨界轉速附近時的振動大致沿線HFG變化，可以降低轉子振動，使該跨轉子順利通過臨界轉速。
[0040]如圖5a所示為某多跨轉子軸系結構圖。在軸系的第一階主振型中，轉子四的振動比較顯著，而其他轉子的振動相對來說較小，所以稱第一階主振型為轉子四振型，其一階臨界轉速Ii1約lOOOr/min，如圖5b所示；同理，第二階主振型為轉子二振型，其二階臨界轉速n2約1500r/min，轉子二的振動比較顯著，如圖5c所示；第三階主振型為轉子一振型，其三階臨界轉速n3約1950r/min，轉子一的振動比較顯著，如圖5d所示；第四階主振型為轉子三振型，其四階臨界轉速n4約2100r/min，轉子三的振動比較顯著，如圖5e所示；第五階主振型為轉子四振型，其五階臨界轉速n5約2650r/min，轉子四的振動比較顯著，如圖5f所示；多跨轉子軸系在開機過程中，轉速由Or/min逐步升速到3000r/min，會經(jīng)過上述五階臨界轉速，轉子在臨界轉速附近會因共振產(chǎn)生較為劇烈的振動，如果振動值過大，會使軸系無法正常開機。
[0041]根據(jù)上述多跨轉子軸系振型及阻尼器減振機理，可以得到軸系各跨轉子的臨界轉速及需要進行減振調(diào)控的轉速區(qū)間，如表I所示。以臨界轉速N(l±15%)為通過該階臨界時需要減振調(diào)控的轉速范圍，軸系一階臨界轉速為1000r/min，其調(diào)控范圍為850?1150r/min，對應減振調(diào)控的轉子為轉子四，安裝在該跨轉子上的阻尼器為磁流變阻尼器D ;同理，軸系二階臨界轉速為1500r/min，其調(diào)控范圍為1275~1725r/min，對應減振調(diào)控的轉子為轉子二，安裝在該跨轉子上的阻尼器為磁流變阻尼器B ;軸系三階臨界轉速為1950r/min，其調(diào)控范圍為1658~2243r/min，對應減振調(diào)控的轉子為轉子一，安裝在該跨轉子上的阻尼器為磁流變阻尼器A ;軸系四階臨界轉速為2100r/min，其調(diào)控范圍為1743~2358r/min，對應減振調(diào)控的轉子為轉子三，安裝在該跨轉子上的阻尼器為磁流變阻尼器C ;軸系五階臨界轉速為2650r/min，其調(diào)控范圍為2253~3000r/min，對應減振調(diào)控的轉子為轉子四，安裝在該跨轉子上的阻尼器為磁流變阻尼器D。
[0042]表1為本發(fā)明中軸系各跨轉子的臨界轉速及減振調(diào)控區(qū)間表
【權利要求】
1.一種旋轉機械多跨轉子軸系振動靶向控制裝置，其特征在于:該裝置包括實時在線信號監(jiān)測分析系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)；其中多跨轉子軸系中，每個轉子均配有一組電渦流傳感器、磁流變阻尼器；所述多跨轉子軸系的轉子數(shù)目優(yōu)選為2-5，多跨轉子軸系的轉子數(shù)目更優(yōu)選為4，即多跨轉子軸系包括轉子一、轉子二、轉子三、轉子四； 實時在線信號監(jiān)測分析系統(tǒng)包括電渦流位移傳感器A (6)、電渦流位移傳感器B (7)、電渦流位移傳感器C (8)、電渦流位移傳感器D (9)、光電傳感器(5)、信號調(diào)理模塊(I)、數(shù)據(jù)采集卡(2)、模擬輸出模塊(4)、計算機(3);執(zhí)行系統(tǒng)包括可調(diào)電源A (17)、可調(diào)電源B(18)、可調(diào)電源C (19)、可調(diào)電源D (20)、磁流變阻尼器A (10)、磁流變阻尼器B (11)、磁流變阻尼器C (12)、磁流變阻尼器D (13)； 電渦流位移傳感器A (6)安裝在轉子一上，電渦流位移傳感器B (7)安裝在轉子二上，電渦流位移傳感器C (8)安裝在轉子三上，電渦流位移傳感器D (9)安裝在轉子四上，光電傳感器(5)安裝在轉子軸一側；電渦流位移傳感器A (6)、電渦流位移傳感器B (7)、電渦流位移傳感器C (8)、電渦流位移傳感器D (9)及光電傳感器(5)接入信號調(diào)理模塊(1)，信號調(diào)理模塊(I)將信號進行整流、濾波、放大之后接入信號采集卡(2)，信號采集卡(2)將模擬電信號轉換為計算機識別的數(shù)字信號，并接入計算機(3 ); 磁流變阻尼器A (10)安裝在轉子一上，磁流變阻尼器B (11)安裝在轉子二上，磁流變阻尼器C (12)安裝在轉子三上，磁流變阻尼器D (13)安裝在轉子四上；可調(diào)電源A (17)與磁流變阻尼器A (10)線圈連接，可調(diào)電源B (18)與磁流變阻尼器B (11)線圈連接，可調(diào)電源C (19)與磁流變阻尼器C (12)線圈連接，可調(diào)電源D (20)與磁流變阻尼器D (13)線圈連接； 其中，電渦流位移傳感器A (6)、電渦流位移傳感器B (7)、電渦流位移傳感器C (8)、電渦流位移傳感器D(9)分別將轉子一、轉子二、轉子三、轉子四振動的位移信號轉化為振動電信號(15),光電傳感器(5)將轉子系統(tǒng)轉速轉化為轉速電信號(14);振動電信號(15)和轉速電信號(14)接入信號調(diào)理模塊(1)，信號調(diào)理模塊(I)將信號進行整流、濾波、放大之后接入信號采集卡(2)內(nèi)，信號采集卡(2)將模擬電信號轉換為計算機識別的數(shù)字信號，并將信號接入計算機(3)中，計算機(3)中控制分析系統(tǒng)通過對振動信號(15)和轉速信號(14)進行分析計算，通過模擬輸出模塊(4 )給出控制信號(16 )，控制可調(diào)電源A (17 )、可調(diào)電源B (18)、可調(diào)電源C (19)、可調(diào)電源D (20)的輸出電壓，從而調(diào)節(jié)磁流變阻尼器A (10)、磁流變阻尼器B (11)、磁流變阻尼器C (12)、磁流變阻尼器D (13)的電流，為軸系提供施加位置、時間及大小實時可調(diào)的阻尼力，實現(xiàn)振動的靶向控制。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種旋轉機械多跨轉子軸系振動靶向控制裝置，其特征在于:可調(diào)電源A (17)、可調(diào)電源B (18)、可調(diào)電源C (19)、可調(diào)電源D (20)的輸出電壓由輸入的控制信號(16)控制；控制信號(16)為模擬或數(shù)字電壓信號；可調(diào)電源A (17)、可調(diào)電源B (18)、可調(diào)電源C (19)、可調(diào)電源D (20)的輸出電壓可以控制磁流變阻尼器A (10)、磁流變阻尼器B (11)、磁流變阻尼器C (12)、磁流變阻尼器D (13)的電流。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種旋轉機械多跨轉子軸系振動靶向控制裝置，其特征在于:各磁流變阻尼器的電流與輸入的可調(diào)電源控制信號(16)是一一對應關系；計算機(3)中的控制分析系統(tǒng)通過確定施加阻尼力適當位置、時間及大小，就可以確定輸入各可調(diào)電源的控制信號(16)來調(diào)節(jié)各可調(diào)電源的輸出電壓，改變各磁流變阻尼器參數(shù)，控制軸系振動。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種旋轉機械多跨轉子軸系振動靶向控制裝置，其特征在于:磁流變阻尼器包括連接軸承(22)、鐵芯(23)、動阻尼片(24)、靜阻尼片(26)、磁流變液(25)、線圈(27);轉軸(21)與連接軸承(22)相連；其中動阻尼片(24)與連接軸承(22)固定，靜阻尼片(26)與鐵芯(23)底部固定；轉軸(21)的振動通過連接軸承(22)傳遞到動阻尼片(24)，這樣動阻尼片(24)、靜阻尼片(26)在磁流變液(25)中產(chǎn)生相對運動，由于磁流變液(27)具有粘度，所以動阻尼片(24)、靜阻尼片(26)的相對運動會產(chǎn)生阻尼力，從而降低轉軸(21)振動。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種旋轉機械多跨轉子軸系振動靶向控制裝置，其特征在于:各跨轉子上安裝磁流變阻尼器A (10)、磁流變阻尼器B (11)、磁流變阻尼器C (12)、磁流變阻尼器D (13)、各磁流變阻尼器在不通電的情況下對轉子軸系無影響；當磁流變阻尼器通入電流后，會對本跨轉子的振動產(chǎn)生影響，通過控制信號(16 )調(diào)節(jié)轉子升速過程中磁流變阻尼器的電流，以降低轉子振動。
6.根據(jù)權利要求1或4所述的一種旋轉機械多跨轉子軸系振動靶向控制裝置，其特征在于:磁流變液(25)的粘度與磁場大小有關，而磁場大小由線圈(27)的電流決定，所以通過控制線圈(27)的工作電流可以`改變磁流變液粘度，進而改變阻尼力。
【文檔編號】F16F15/32GK103821875SQ201410074365
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年3月3日 優(yōu)先權日:2014年3月3日
【發(fā)明者】何立東, 王锎, 邢健, 黃秀金, 高金吉 申請人:北京化工大學