發電機轉子多通道動平衡檢測系統

所屬分類：電子論文閱讀次時間：2020-03-19 04:22

本文摘要：摘要：為解決高速發電機轉子的平衡問題，研制了一款四通道動平衡檢測系統.利用4個振動傳感器對發電機轉子進行多點振動信號采集，并對轉子的振動情況進行了分析.利用濾波電路，對振動傳感器采集的振動信號進行濾波處理，并通過數據采集卡將處理后模擬信號轉換

　　摘要：為解決高速發電機轉子的平衡問題，研制了一款四通道動平衡檢測系統.利用4個振動傳感器對發電機轉子進行多點振動信號采集，并對轉子的振動情況進行了分析.利用濾波電路，對振動傳感器采集的振動信號進行濾波處理，并通過數據采集卡將處理后模擬信號轉換成數字信號，上傳到上位計算機，經互相關算法處理，得到了發電機轉子最終的不平衡質量和位置.實驗表明，該檢測系統可以準確地檢測發電機轉子的不平衡質量和位置，具有較大的應用價值.

　　關鍵詞：發電機轉子;動平衡;多通道采集;濾波電路

電機技術

　　根據電力產業的發展，要提高發電設備的運轉效率,就必須保證該設備的平穩可靠運行，并滿足機組生產的動平衡指標為了保證發電機轉子的平穩運行，對其進行動平衡檢測至關重要「2切•在動平衡檢測過程中，傳統的雙通道現場動平衡儀只能對風機、水泵等轉子進行雙面檢測⑷•但是，發電機轉子在高速旋轉時，內部的勵磁繞組會發生變形，振動的位置會不斷改變，導致發電機轉子在垂直方向和水平方向產生振動因此，發電機轉子的動平衡檢測問題非常復雜⑷•動平衡檢測通常采用兩臺雙通道現場動平衡儀•這在低速時檢測效果比較理想⑺;但在高速時，根據所測結果進行平衡的效果并不理想，因此需要對其進行反復檢測和試驗間.本文采用雙單面影響系數法阪，擬設計一套針對發電機轉子的四通道動平衡檢測系統，對轉子的水平方向和垂直方向同時進行檢測，以期快速、準確地檢測發電機轉子的不平衡質量和位置.

　　1檢測系統的總體設計

　　系統總體設計的思路為：首先采用4個振動傳感器對發電機轉子進行多點振動信號采集，并將振動信號傳遞到下位機，通過濾波電路對振動信號進行處理，濾除高頻分量和干擾信號;然后采用數據采集卡將處理過的模擬信號轉換成數字信號，并對其進行相應的處理，處理后上傳到上位機;最后，上位機通過軟件對上傳的數據進行互相關計算，比較發電機轉子同一側水平方向和垂直方向的振動，對振動較大方向的數據進行計算處理，算出轉子的不平衡質量和位置，以便根據計算結果進行平衡.檢測系統試驗臺的總體結構如圖1所示.電主軸通過聯軸器帶動發電機主軸在平衡機上高速旋轉.振動傳感器設在軸承支座的水平方向和垂直方向，用于測量轉子的水平振動和垂直振動•發電機主軸兩端及兩側風扇用于配重，使轉子達到平衡.

　　檢測系統采用4個振動傳感器采集發電機轉子的振動信號，并對轉子兩端垂直方向和水平方向的信號進行比較，以振動明顯方向的信號作為振動數據,通過分析計算，得到轉子的不平衡質量與位置.發電機轉子的振動特性如圖2所示.在轉子轉速超過一階臨界轉速時，發電機轉子內部的勵磁繞組會發生變形，導致轉子在垂直方向和水平方向發生振動，因此需要同時測出兩個方向的不平衡質量.在轉速低于800r/min時，振動王要來自水平方向,應選取水平方向的振動信號作為輸入信號;在轉速為1000r/min上下時，振動主要來自垂直方向，應選取垂直方向的振動信號作為輸入信號.

　　2檢測系統的硬件設計

　　檢測系統的硬件電路主要由濾波電路和A/D數據采集卡3組成.

　　2.1狀態變量濾波器

　　檢測系統的下位機為狀態變量濾波器•在動平衡檢測時，調節濾波器的中心頻率，使其與信號的振動頻率一致，以便通過完整的振動信號，濾除高頻分量和干擾信號;動平衡檢測時，還需要把信號放大一定倍數，使測量結果更加精確•圖4所示為狀態變量濾波器的信號放大與濾波電路.

　　3檢測系統的軟件設計

　　3.1上位機程序

　　采用VisualBasic6.0語言對上位機進行程序編寫，使程序在Windows系統平臺上運行.上位機負責控制整個檢測流程,對各模塊進行初始化，計算下位機上傳的數據，并完成上位機與下位機的交互.檢測系統具有測量、連續測量、數據處理等功能•在測量時，實時顯示轉子轉速，同時顯示轉子不平衡質量的檢測結果;在連續測量時，轉子的不平衡質量和相角可動態地顯示在主界面上，以便有效地監視轉子的平衡狀態.

　　3.2互相關算法

　　互相關算法的作用是對被測信號及相應的標準信號進行相關計算.由于直流分量和高次諧波分量的互相關函數值為0,因此，通過互相關運算，即可算出被測對象的振動幅值和相角⑴〕

　　4實驗及結果分析

　　為了驗證該動平衡檢測系統的檢測精度，本文選取高精度發電機轉子為實驗對象，在發電機轉子轉速為800r/min和2000r/min時,人為在標準發電機轉子兩端加上標準試重，模擬不平衡質量，并進行檢測.該動平衡檢測系統的檢測精度可達到96.7%以上，符合現場動平衡儀標準規定的精度(95%).

　　5結束語

　　本文根據振動信號的特點，設計了四通道振動信號采集檢測系統的總體方案，并給出了主要設計思路及其實現電路•檢測實驗的結果表明，該動平衡檢測系統能夠實時準確地監測發電機轉子的振動情況、發電機轉子的不平衡質量和位置•其平衡精度高，能夠達到發電機轉子的平衡標準，在解決發電機等復雜轉子的平衡問題上具有很大的應用價值.

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