专利名称：可连续调节流量的转子振动在线自愈调控方法
技术领域：
本发明涉及一种可连续调节流量的转子在线自愈调控方法，可以在转子出现振动
的情况下，通过调节微流量泵的转速，控制进入平衡盘的流量，从而达到控制不平衡量的目 的。适用于一些容易出现转子不平衡的系统，例如超重力机等。
背景技术：
转子主动平衡技术是一个典型的自愈调控系统，它在提高生产装备使用经济性、 提高设备和人身安全方面具有很大的潜力。在线自动平衡的概念最早由Vegte于1964年 提出。他在1978年报道了他采用不平衡齿圈周向移动的方式来调整不平衡量的设计，并用 它做了在线平衡实验。1982年Bishop用电动的平衡头对一个多盘挠性转子做了自动平衡。 1982年韩国的Lee C. W.等人用自己研制的平衡头做了对挠性转子自动平衡的研究，取得 的结果比较令人满意。在直升飞机悬翼振动的主动控制中，也采用了可调节配重的机构。
国内对此项技术的研究起步比较晚，以浙江大学和哈尔滨工业大学开始比较早， 研究较为活跃。例如，1993年浙江大学汪希萱、王群峰申请了名为《电磁式自平衡头》的发 明专利和实用新型专利，洛阳轴承研究所、华中理工大学、吉林工学院等也有相关的研究。
传统的注液式平衡系统一般都是根据故障信息向平衡盘对应的腔中注液，而流量 注入方式采用阀的方式，这会导致平衡盘在工作一段时间后由于腔内液体注满而无法继续 工作的问题。另外，采用阀或者阀组构建的流量调节系统存在着可靠性低、流量调节精度 差、造价昂贵等缺点，而且某一路的阀出现故障，整个系统将无法正常工作。
发明内容
本发明的目的是提供一种可连续调节流量的转子在线自愈调控方法。以改变目前
自平衡系统存在的流量调节系统存在的流量调节精度差、可靠性低的问题。 本发明是采用以下技术手段实现的 —种可连续调节流量的转子振动在线自愈调控方法，通过传感器测得的振动信号 实时调节与平衡盘的各个腔体相连接的泵出口流量，控制平衡盘的质量分布。该系统可以 根据测得故障状态反馈信号，通过调整泵的流量来调节平衡盘的质量，达到故障自愈。采用 小流量泵组构建一种新型的小流量调节系统，实现在线精确调节流量。这一系统具备故障 自愈能力。具体的说，正常工作的两路流量中若有一路发生故障，可以使用当前状态为闲置 的设备进行工作，补偿发生故障的设备。该系统种虽然也应用到了开关阀，但是阀的开关频 率很低，只有在泵发生故障时才进行阀的开关工作，因此其整体可靠性比较高。
前述的泵可以是蠕动泵或者薄膜泵。
前述的流量控制信号可以是模拟或数字的。
前述的控制器为一工控机或嵌入式系统。 本发明可连续调节流量的转子振动在线自愈调控方法，与现有技术相比，具有以 下明显的优势和有益效果
本发明采用小流量泵组构建一种新型的小流量调节系统，可用于转子自动这一系 统具备故障自愈能力。具体的说，正常工作的两路流量中若有一路发生故障，可以使用当前 状态为闲置的设备进行工作，补偿发生故障的设备，该系统种虽然也应用到了开关阀，但是 阀的开关频率很低，只有在泵发生故障时才进行阀的开关工作，因此其整体可靠性比较高。
图1为系统控制框图； 图2为不平衡量的矢量消除连接示意图；
图3为不平衡量的矢量消除示意具体实施例方式以下结合附图对本发明的具体实施例加以说明 本发明如图3所示的三腔的平衡头，三台蠕动泵可以分别向其中注液。根据测得 的不平衡信息，计算应注液的腔体以及应注入的流量，并控制蠕动泵的转速，从而实时在线 控制不平衡量的大小，直至达到满意的控制效果。 该方法可以根据测得故障状态反馈信号，通过调整流量调节质量，达到故障自愈。 该系统的控制方法如图l所示。采用小流量泵组构建一种新型的小流量调节系统，并且这 一系统具备故障自愈能力。具体的说，正常工作的两路流量中若有一路发生故障，可以使用 当前状态为闲置的设备进行工作，补偿发生故障的设备，如图2所示。该系统种虽然也应用 到了开关阀，但是阀的开关频率很低，只有在泵发生故障时才进行阀的开关工作，因此其整 体可靠性比较高。 本发明采用连续注排式平衡盘，该平衡盘的一个特点就是，在工作状态下，必须通
过持续的供液来保持平衡盘内腔内液体量不变，从而形成一个恒定的平衡量。因此，使用该
平衡盘构建的转子振动自愈系统，对流量调节系统的要求也比较高。因此，本发明采用的小
流量泵可以是蠕动泵这样具有精密小流量控制的高精度泵。 本发明的系统所用的控制器、开关阀等可以选用现有市售产品 以下的实施例是对本发明的进一步说明，但不应限于本实施例。 采用三腔的平衡头，三台蠕动泵可以分别向其中注液。采用加速度传感器测量不
平衡信息，计算应注液的腔体以及应注入的流量，并控制蠕动泵的转速，从而实时在线控制
不平衡量的大小，直至达到满意的控制效果。具体步骤为 1.通过实验，测定转子系统的影响系数。具体方法如下 1. 1.测量转子的原始振动为y。； 1. 2.加配重在转子上，记为yp ; 1. 3.重新测量转子的振动为yi ; 可计算& = ^7^°
少P 2.通过实验，测定向平衡盘各腔内注入液体时，该腔内液体所产生的振动的相位。
3.将各腔产生振动通过影响系数转换为液体所产生的不平衡量相位。假设测到的振动yp，则产生该振动的不平衡量可计算得U =》
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4.对转子振动进行实时测定，取得转子振动的幅值和相位yi。根据步骤3中的么、
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式计算得到转子平衡所需的平衡量Ui，其质量为Ug，相位为a ，如图3所示，图中假设A， B， C腔内液体产生的不平衡量相位分别为21(T ，90°和330° 。从图中可以看到，如果要产 生Ui，则需要向平衡盘的B腔和C腔内注入液体，由于B腔和C腔内液体产生合力的方向已 知，因此可以应用余弦定理求的B腔和C腔内液体质量，即
<formula>formula see original document page 5</formula> 因为Ug和a已知，因此可以求出B和C腔内应注入的液体量，当Ui落在其他位置 时，也可以根据余弦定理求出。 5.确定好不平衡量的注液腔和注入液体后，控制系统将注液量转换为蠕动泵的转 速，控制蠕动泵输出液体到平衡盘内，并根据转子振动的变化，不断的调整注液量。 制转子振动在安全范围内。
权利要求
一种可连续调节流量的转子振动在线自愈调控方法，其特征包括根据传感器测得的振动信号实时调节与平衡盘的各个腔体相连接的小流量泵的出口流量，控制平衡盘的质量分布；包括以下步骤测定转子系统的影响系数；测定向平衡盘各腔内注入液体时，该腔内液体所产生的振动的相位；将各腔产生振动通过影响系数转换为液体所产生的不平衡量相位；实时测量转子振动的位移或者加速度，获取到转子振动的幅值和相位，确定不平衡量的注液腔和注液量；将注液量转换为相应小流量泵的转速，控制泵输出液体到平衡盘上对应的注液腔内；实时计算，并不断调节泵出口流量，直到转子振动达到安全范围之内。
2. 根据权利要求1所述的自愈调节方法，其特征在于，流量泵可以是蠕动泵或者薄膜泵。
3. 根据权利要求l所述的自愈调节方法，其特征在于，流量控制信号可以是模拟或数 字的。
4. 根据权利要求1所述的自愈调节方法，其特征在于，控制器为一工控机或嵌入式系统。
全文摘要
一种可连续调节流量的转子振动在线自愈调控方法，根据传感器测得的振动信号实时调节与平衡盘的各个腔体相连接的小流量泵的出口流量，控制平衡盘的质量分布，包括测定转子系统的影响系数；测定向平衡盘各腔内注入液体时，该腔内液体所产生的振动的相位；将各腔产生振动通过影响系数转换为液体所产生的不平衡量相位；实时测量位移或者加速度，获取到转子振动的幅值和相位，确定不平衡量的注液腔和注液量；将注液量转换为相应小流量泵的转速，控制泵输出液体到平衡盘上对应的注液腔内；实时计算，并不断调节泵出口流量，直到转子振动达到安全范围之内。两路流量中若有一路发生故障，可以使用闲置设备进行工作，补偿发生故障的设备。
文档编号F04C15/00GK101787976SQ201010034109
公开日2010年7月28日 申请日期2010年1月15日 优先权日2010年1月15日
发明者党开放, 李燕, 王维民, 高金吉 申请人:北京化工大学