专利名称：大型高速动平衡机摆架动刚度测试系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种动态测试系统，具体是一种大型高速动平衡机摆架动刚度测试系统，用于振动测试技术领域。
背景技术：
随着我国国民经济的迅猛发展以及人民生活大幅度提高，能源特别电力的需求越来越迫切，大功率、超负荷的中高档汽轮发电机组需求日益增加。如何确保大功率汽轮发电机组运行的安全，是当前转子动平衡试验迫切需要解决的任务，同时也对原有的转子动平衡试验台的摆架提出了更高的要求。摆架是转子动平衡试验台各主要总成的安装基础，是整个装置中主要的承载部件。因此，摆架结构的动刚度特性在转子动平衡试验中非常重要。刚度包括两方面的含义抵抗恒定载荷的能力和抵抗交变载荷的能力。前者常称为静刚度，后者则称为动刚度。动刚度是衡量系统抗振能力的主要指标。它在数值上等于系统产生单位振幅所需的交变力。以往摆架动刚度测试系统主要利用机械式偏心转子激励获得系统的动刚度，存在安装和使用不方便、测试精度低、花费时间多以及测试的频率范围有限等缺点。由于动平衡摆架现场试验条件苛刻，要求试验快速、简便，为此，也有人采用锤击激励法。
经对现有技术的文献检索发现，姜尚崇在《大电机技术》1996，(2)26-30发表的“用锤击法实测汽轮发电机轴承座的支承动刚度”文章，该文中提及的系统主要结构和工作原理是，用5.4kg的力锤沿水平或垂直方向分别锤击发电机汽端和励端轴承座，用速度型传感器测量位移响应，用加速度计测量加速度响应。将力信号和振动响应信号用模拟数据记录仪记录下来，然后再用GR2515 CAT系统中的RTA软件对记录下来的力信号和响应信号做传递函数分析。对力信号加力窗函数，对位移和加速度响应信号都加指数窗函数，以减少泄漏。对传递函数做相加到12次平均处理，以减少周围环境随机噪声的影响。通过上述分析，可以得到该轴承座系统的传递函数和相干系数。用力信号和位移响应信号做传递函数分析，可以直接得到轴承座的支承动刚度或动柔度。但是从试验结果来看，在2000RPM以下，测得的动刚度相干系数比较差，可信度低，而对于某些超大功率的发电系统，工作转速在2000RPM以下。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，本发明提出一种大型高速动平衡机摆架动刚度测试系统，使其具有测试装置简单、容易操作、快速可靠等优点，尤其适用于环境条件恶劣的现场测试。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括力锤、加速度传感器、电荷放大器、信号分析仪，其连接关系为力锤单独设置，力锤带有力传感器，在测量时力锤敲击轴承座，加速度传感器设置在轴承座上，力锤的力传感器、加速度传感器的信号输出端分别接到各自电荷放大器的输入端，电荷放大器的输出端接到信号分析仪的输入端。
由于大型高速动平衡机摆架的质量非常大，用力锤激励时，其振动信号非常微弱，采用一般的高精度加速度传感器效果非常不理想，所以本发明中加速度传感器采用B&K高精度加速度传感器，其频率范围0.1Hz-1kHz，灵敏度为666pC/g，可以测量0.00002ms-2的振动。信号分析仪采用DP数据采集分析系统。电荷放大器的输出端或者接记录仪。
工作时，带有力传感器的力锤敲击轴承座，轴承座受到力锤激励而产生振动，该振动信号由安装在轴承座上的高精度加速度传感器拾取，然后通过力传感器得到的力信号和由高精度加速度传感器得到的加速度响应信号分别被送到各自的电荷放大器，之后再被送入信号分析仪实时分析，或被送入记录仪后离线分析。经分析仪分析处理后，即得到轴承座动刚度幅频曲线。本发明具有测试装置简单、快速简便等优点，尤其适用于环境条件恶劣的现场测试。
与以往摆架动刚度测试系统相比较，本发明直接对各种大型动平衡摆架进行动刚度测试，测试装置简单，存在安装和使用方便、测试精度高、花费时间短以及测试的频率范围宽，尤其是操作简单，快速可靠，结果可靠等优点。本发明可以对大型动平衡摆架进行动刚度测试，进行动力特性的评估，可以在数分钟内完成测试，尤其适用于环境条件恶劣的现场测试。
图1本发明测试系统框2某型号摆架动刚度测试曲线图3某型号摆架动刚度的相关系数曲线具体实施方式
如图1所示，本发明包括力锤1、加速度传感器2、电荷放大器3、4、信号分析仪5，其连接关系为力锤1单独设置，力锤1带有力传感器6，在测量时力锤1敲击轴承座7，加速度传感器2设置在轴承座7上，力锤的力传感器6、加速度传感器2的信号输出端分别接到各自电荷放大器3、4的输入端，电荷放大器3、4的输出端接到信号分析仪5的输入端。
加速度传感器2采用B&K高精度加速度传感器，其频率范围0.1Hz-1kHz，灵敏度为666pC/g，可以测量0.00002ms-2的振动。信号分析仪5采用DP数据采集分析系统。
电荷放大器3、4的输出端或者接记录仪。
每个轴承摆架在所需要测试的方向进行激振，带有力传感器6的力锤1敲击轴承座7，每次用力锤激振八次，轴承座7受到力锤激励而产生振动，该振动信号由安装在轴承座7上的高精度加速度传感器2拾取，然后通过力传感器6得到的力信号和由加速度传感器2得到的加速度响应信号分别被送到各自的电荷放大器3、4，之后再被送入信号分析仪5实时分析，或被送入记录仪后离线分析和处理，即得到轴承座动刚度幅频曲线，如图2所示，系统在86.15Hz刚度最弱，该频率就是系统的固有频率。另外，通过图3可以看出，测得的动刚度相干系数比较好，尤其是在低频(30Hz以下)较以往的试验数据得到很大改善。
权利要求
1.一种大型高速动平衡机摆架动刚度测试系统，包括力锤(1)、加速度传感器(2)、电荷放大器(3、4)、信号分析仪(5)，其特征在于，力锤(1)单独设置，力锤(1)带有力传感器(6)，加速度传感器(2)设置在轴承座(7)上，力锤的力传感器(6)、加速度传感器(2)的信号输出端分别接到各自电荷放大器(3、4)的输入端，电荷放大器(3、4)的输出端接到信号分析仪(5)的输入端。
2.如权利要求1所述的大型高速动平衡机摆架动刚度测试系统，其特征是，加速度传感器(2)采用B&K高精度加速度传感器，其频率范围0.1Hz-1kHz，灵敏度为666pC/g。
3.如权利要求1所述的大型高速动平衡机摆架动刚度测试系统，其特征是，信号分析仪(5)采用DP数据采集分析系统。
4.如权利要求1所述的大型高速动平衡机摆架动刚度测试系统，其特征是，电荷放大器(3、4)的输出端或者接记录仪。
全文摘要
一种大型高速动平衡机摆架动刚度测试系统，用于振动测试领域。本发明包括力锤、加速度传感器、电荷放大器、信号分析仪，其连接关系为力锤单独设置，力锤带有力传感器，在测量时力锤敲击轴承座，加速度传感器设置在轴承座上，力锤的力传感器、加速度传感器的信号输出端分别接到各自电荷放大器的输入端，电荷放大器的输出端接到信号分析仪的输入端。本发明具有测试装置简单、容易操作、快速可靠等优点，尤其适用于环境条件恶劣的现场测试。
文档编号G01M7/02GK1609578SQ200410084549
公开日2005年4月27日 申请日期2004年11月25日 优先权日2004年11月25日
发明者李鸿光, 静波, 韩雪华, 孟光, 刘岩, 萨本佶 申请人:上海交通大学