專利名稱：大型高速動平衡機擺架動剛度測試系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種動態(tài)測試系統(tǒng)，具體是一種大型高速動平衡機擺架動剛度測試系統(tǒng)，用于振動測試技術領域。
背景技術：
隨著我國國民經(jīng)濟的迅猛發(fā)展以及人民生活大幅度提高，能源特別電力的需求越來越迫切，大功率、超負荷的中高檔汽輪發(fā)電機組需求日益增加。如何確保大功率汽輪發(fā)電機組運行的安全，是當前轉子動平衡試驗迫切需要解決的任務，同時也對原有的轉子動平衡試驗臺的擺架提出了更高的要求。擺架是轉子動平衡試驗臺各主要總成的安裝基礎，是整個裝置中主要的承載部件。因此，擺架結構的動剛度特性在轉子動平衡試驗中非常重要。剛度包括兩方面的含義抵抗恒定載荷的能力和抵抗交變載荷的能力。前者常稱為靜剛度，后者則稱為動剛度。動剛度是衡量系統(tǒng)抗振能力的主要指標。它在數(shù)值上等于系統(tǒng)產(chǎn)生單位振幅所需的交變力。以往擺架動剛度測試系統(tǒng)主要利用機械式偏心轉子激勵獲得系統(tǒng)的動剛度，存在安裝和使用不方便、測試精度低、花費時間多以及測試的頻率范圍有限等缺點。由于動平衡擺架現(xiàn)場試驗條件苛刻，要求試驗快速、簡便，為此，也有人采用錘擊激勵法。
經(jīng)對現(xiàn)有技術的文獻檢索發(fā)現(xiàn)，姜尚崇在《大電機技術》1996，(2)26-30發(fā)表的“用錘擊法實測汽輪發(fā)電機軸承座的支承動剛度”文章，該文中提及的系統(tǒng)主要結構和工作原理是，用5.4kg的力錘沿水平或垂直方向分別錘擊發(fā)電機汽端和勵端軸承座，用速度型傳感器測量位移響應，用加速度計測量加速度響應。將力信號和振動響應信號用模擬數(shù)據(jù)記錄儀記錄下來，然后再用GR2515 CAT系統(tǒng)中的RTA軟件對記錄下來的力信號和響應信號做傳遞函數(shù)分析。對力信號加力窗函數(shù)，對位移和加速度響應信號都加指數(shù)窗函數(shù)，以減少泄漏。對傳遞函數(shù)做相加到12次平均處理，以減少周圍環(huán)境隨機噪聲的影響。通過上述分析，可以得到該軸承座系統(tǒng)的傳遞函數(shù)和相干系數(shù)。用力信號和位移響應信號做傳遞函數(shù)分析，可以直接得到軸承座的支承動剛度或動柔度。但是從試驗結果來看，在2000RPM以下，測得的動剛度相干系數(shù)比較差，可信度低，而對于某些超大功率的發(fā)電系統(tǒng)，工作轉速在2000RPM以下。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提出一種大型高速動平衡機擺架動剛度測試系統(tǒng)，使其具有測試裝置簡單、容易操作、快速可靠等優(yōu)點，尤其適用于環(huán)境條件惡劣的現(xiàn)場測試。
本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的，本發(fā)明包括力錘、加速度傳感器、電荷放大器、信號分析儀，其連接關系為力錘單獨設置，力錘帶有力傳感器，在測量時力錘敲擊軸承座，加速度傳感器設置在軸承座上，力錘的力傳感器、加速度傳感器的信號輸出端分別接到各自電荷放大器的輸入端，電荷放大器的輸出端接到信號分析儀的輸入端。
由于大型高速動平衡機擺架的質量非常大，用力錘激勵時，其振動信號非常微弱，采用一般的高精度加速度傳感器效果非常不理想，所以本發(fā)明中加速度傳感器采用B&K高精度加速度傳感器，其頻率范圍0.1Hz-1kHz，靈敏度為666pC/g，可以測量0.00002ms-2的振動。信號分析儀采用DP數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)。電荷放大器的輸出端或者接記錄儀。
工作時，帶有力傳感器的力錘敲擊軸承座，軸承座受到力錘激勵而產(chǎn)生振動，該振動信號由安裝在軸承座上的高精度加速度傳感器拾取，然后通過力傳感器得到的力信號和由高精度加速度傳感器得到的加速度響應信號分別被送到各自的電荷放大器，之后再被送入信號分析儀實時分析，或被送入記錄儀后離線分析。經(jīng)分析儀分析處理后，即得到軸承座動剛度幅頻曲線。本發(fā)明具有測試裝置簡單、快速簡便等優(yōu)點，尤其適用于環(huán)境條件惡劣的現(xiàn)場測試。
與以往擺架動剛度測試系統(tǒng)相比較，本發(fā)明直接對各種大型動平衡擺架進行動剛度測試，測試裝置簡單，存在安裝和使用方便、測試精度高、花費時間短以及測試的頻率范圍寬，尤其是操作簡單，快速可靠，結果可靠等優(yōu)點。本發(fā)明可以對大型動平衡擺架進行動剛度測試，進行動力特性的評估，可以在數(shù)分鐘內完成測試，尤其適用于環(huán)境條件惡劣的現(xiàn)場測試。


圖1本發(fā)明測試系統(tǒng)框2某型號擺架動剛度測試曲線圖3某型號擺架動剛度的相關系數(shù)曲線具體實施方式
如圖1所示，本發(fā)明包括力錘1、加速度傳感器2、電荷放大器3、4、信號分析儀5，其連接關系為力錘1單獨設置，力錘1帶有力傳感器6，在測量時力錘1敲擊軸承座7，加速度傳感器2設置在軸承座7上，力錘的力傳感器6、加速度傳感器2的信號輸出端分別接到各自電荷放大器3、4的輸入端，電荷放大器3、4的輸出端接到信號分析儀5的輸入端。
加速度傳感器2采用B&K高精度加速度傳感器，其頻率范圍0.1Hz-1kHz，靈敏度為666pC/g，可以測量0.00002ms-2的振動。信號分析儀5采用DP數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)。
電荷放大器3、4的輸出端或者接記錄儀。
每個軸承擺架在所需要測試的方向進行激振，帶有力傳感器6的力錘1敲擊軸承座7，每次用力錘激振八次，軸承座7受到力錘激勵而產(chǎn)生振動，該振動信號由安裝在軸承座7上的高精度加速度傳感器2拾取，然后通過力傳感器6得到的力信號和由加速度傳感器2得到的加速度響應信號分別被送到各自的電荷放大器3、4，之后再被送入信號分析儀5實時分析，或被送入記錄儀后離線分析和處理，即得到軸承座動剛度幅頻曲線，如圖2所示，系統(tǒng)在86.15Hz剛度最弱，該頻率就是系統(tǒng)的固有頻率。另外，通過圖3可以看出，測得的動剛度相干系數(shù)比較好，尤其是在低頻(30Hz以下)較以往的試驗數(shù)據(jù)得到很大改善。
權利要求
1.一種大型高速動平衡機擺架動剛度測試系統(tǒng)，包括力錘(1)、加速度傳感器(2)、電荷放大器(3、4)、信號分析儀(5)，其特征在于，力錘(1)單獨設置，力錘(1)帶有力傳感器(6)，加速度傳感器(2)設置在軸承座(7)上，力錘的力傳感器(6)、加速度傳感器(2)的信號輸出端分別接到各自電荷放大器(3、4)的輸入端，電荷放大器(3、4)的輸出端接到信號分析儀(5)的輸入端。
2.如權利要求1所述的大型高速動平衡機擺架動剛度測試系統(tǒng)，其特征是，加速度傳感器(2)采用B&K高精度加速度傳感器，其頻率范圍0.1Hz-1kHz，靈敏度為666pC/g。
3.如權利要求1所述的大型高速動平衡機擺架動剛度測試系統(tǒng)，其特征是，信號分析儀(5)采用DP數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)。
4.如權利要求1所述的大型高速動平衡機擺架動剛度測試系統(tǒng)，其特征是，電荷放大器(3、4)的輸出端或者接記錄儀。
全文摘要
一種大型高速動平衡機擺架動剛度測試系統(tǒng)，用于振動測試領域。本發(fā)明包括力錘、加速度傳感器、電荷放大器、信號分析儀，其連接關系為力錘單獨設置，力錘帶有力傳感器，在測量時力錘敲擊軸承座，加速度傳感器設置在軸承座上，力錘的力傳感器、加速度傳感器的信號輸出端分別接到各自電荷放大器的輸入端，電荷放大器的輸出端接到信號分析儀的輸入端。本發(fā)明具有測試裝置簡單、容易操作、快速可靠等優(yōu)點，尤其適用于環(huán)境條件惡劣的現(xiàn)場測試。
文檔編號G01M7/02GK1609578SQ200410084549
公開日2005年4月27日 申請日期2004年11月25日 優(yōu)先權日2004年11月25日
發(fā)明者李鴻光, 靜波, 韓雪華, 孟光, 劉巖, 薩本佶 申請人:上海交通大學