一种消除风机共振的控制方法、装置与流程

1.本技术涉及风机控制技术领域，特别是涉及一种消除风机共振的控制方法、装置。


背景技术：

2.风机是依靠输入的机械能，提高气体压力并排送气体的机械，它是一种从动的流体机械，风机是中国对气体压缩和气体输送机械的习惯简称，通常所说的风机包括通风机、鼓风机、风力发电机。风机广泛用于工厂、矿井、隧道、冷却塔、车辆、船舶和建筑物的通风、排尘和冷却，以及锅炉和工业炉窑的通风和引风，空气调节设备和家用电器设备中的冷却和通风，谷物的烘干和选送，风洞风源和气垫船的充气和推进等。
3.风机运转是典型的周期性运动，当风叶或者负载不均匀时，风机将不可避免地发生振动。当风机振动频率与自身固有振动频率相近或一致时，风机将发生共振。共振会导致风机发出尖锐噪音，严重时会导致风机损毁。
4.现有通过改变风机系统结构方式，以改变共振频率点，是一种有效的抑制共振的方法。然而，现在的这种改变风机系统结构方式，需要不断的调整风机的结构，并且通过实验确定调整后的结构是否能够避免共振，这将大大增加风机抑制共振的成本。


技术实现要素：

5.基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够降低风机抑制共振的成本的消除风机共振的控制方法、装置。
6.一种消除风机共振的控制方法，所述方法包括：
7.标定处理模块向电机控制模块发送第一转速指令；
8.电机控制模块根据所述第一转速指令控制风机以第一转速转动；
9.标定处理模块在检测到风机到达第一转速时，振动传感器检测风机的第一振动信息；
10.在所述第一振动信息中振动幅值大于预设幅值时，标定处理模块根据所述第一振动信息解析出风机运行的第一共振模态，并获得第一共振模态的类型、相位和幅值；
11.根据第一共振模态的类型、相位和幅值，选择输入到风机的第一电流类型以抑制共振。
12.在其中一个实施例中，在根据第一共振模态的类型、相位和幅值，选择输入到风机的第一电流类型以抑制共振之后，包括：在振动传感器检测风机的第一振动信息中的振动幅值大于预设幅值时，对输入到风机的所述第一电流类型的电流进行幅值和相位调节；振动传感器持续检测风机的第一振动信息，在第一振动信息中振动幅值小于预设幅值时，保存第一转速和抑制共振的第一电流类型、第一电流相位和第一电流幅值。
13.在其中一个实施例中，在根据共振模态的类型、相位和幅值，选择输入到风机的电流类型以抑制共振之后，包括：标定处理模块根据第一转速增加预设值获得第二转速，并向电机控制模块发送第二转速指令；电机控制模块根据所述第二转速指令控制风机以第二转
速转动；标定处理模块在检测到风机到达第二转速时，振动传感器检测风机的第二振动信息；在所述第二振动信息中振动幅值大于预设幅值时，标定处理模块根据所述第二振动信息解析出风机运行的第二共振模态，并获得第二共振模态的类型、相位和幅值；根据第二共振模态的类型、相位和幅值，选择输入到风机的第二电流类型以抑制共振。
14.在其中一个实施例中，所述消除风机共振的控制方法，还包括：重复执行在前一转速增加预设值获得后一转速，并向电机控制模块发送后一转速指令，电机控制模块根据所述后一转速指令控制风机以后一转速转动，标定处理模块在检测到风机到达后一转速时，振动传感器检测风机的后一振动信息，在所述后一振动信息中振动幅值大于预设幅值时，标定处理模块根据所述后一振动信息解析出风机运行的后一共振模态，并获得后一共振模态的类型、相位和幅值，根据后一共振模态的类型、相位和幅值，选择输入到风机的后一电流类型以抑制共振，直到后一转速超过最高转速，结束。
15.在其中一个实施例中，所述第一电流类型包括正弦型、三角波形和方波型。
16.一种消除风机共振的控制装置，所述装置包括：
17.标定处理模块，用于向电机控制模块发送第一转速指令；
18.电机控制模块，用于根据所述第一转速指令控制风机以第一转速转动；
19.振动传感器，用于标定处理模块在检测到风机到达第一转速时，振动传感器检测风机的第一振动信息；
20.标定处理模块，还用于在所述第一振动信息中振动幅值大于预设幅值时，根据所述第一振动信息解析出风机运行的第一共振模态，并获得第一共振模态的类型、相位和幅值；
21.电机控制模块，还用于根据第一共振模态的类型、相位和幅值，选择输入到风机的第一电流类型以抑制共振。
22.在其中一个实施例中，所述消除风机共振的控制装置，还包括：
23.电机控制模块，还用于在振动传感器检测风机的第一振动信息中的振动幅值大于预设幅值时，对输入到风机的所述第一电流类型的电流进行幅值和相位调节；
24.存储模块，用于振动传感器持续检测风机的第一振动信息，在第一振动信息中振动幅值小于预设幅值时，保存第一转速和抑制共振的第一电流类型、第一电流相位和第一电流幅值。
25.在其中一个实施例中，所述标定处理模块，还用于根据第一转速增加预设值获得第二转速，并向电机控制模块发送第二转速指令；所述电机控制模块，还用于电机控制模块根据所述第二转速指令控制风机以第二转速转动；所述振动传感器，还用于标定处理模块在检测到风机到达第二转速时，振动传感器检测风机的第二振动信息；所述标定处理模块，还用于在所述第二振动信息中振动幅值大于预设幅值时，标定处理模块根据所述第二振动信息解析出风机运行的第二共振模态，并获得第二共振模态的类型、相位和幅值；所述电机控制模块，还用于根据第二共振模态的类型、相位和幅值，选择输入到风机的第二电流类型以抑制共振。
26.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
27.标定处理模块向电机控制模块发送第一转速指令；
28.电机控制模块根据所述第一转速指令控制风机以第一转速转动；
29.标定处理模块在检测到风机到达第一转速时，振动传感器检测风机的第一振动信息；
30.在所述第一振动信息中振动幅值大于预设幅值时，标定处理模块根据所述第一振动信息解析出风机运行的第一共振模态，并获得第一共振模态的类型、相位和幅值；
31.根据第一共振模态的类型、相位和幅值，选择输入到风机的第一电流类型以抑制共振。
32.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
33.标定处理模块向电机控制模块发送第一转速指令；
34.电机控制模块根据所述第一转速指令控制风机以第一转速转动；
35.标定处理模块在检测到风机到达第一转速时，振动传感器检测风机的第一振动信息；
36.在所述第一振动信息中振动幅值大于预设幅值时，标定处理模块根据所述第一振动信息解析出风机运行的第一共振模态，并获得第一共振模态的类型、相位和幅值；
37.根据第一共振模态的类型、相位和幅值，选择输入到风机的第一电流类型以抑制共振。
38.上述消除风机共振的控制方法、装置、计算机设备和存储介质，通过检测风机的振动信息，并且根据振动信息解析出共振模态，然后选择输入到风机的电流类型去抑制共振，不需要改变风机的系统结构，通过输入匹配电流类型去消除风机的共振，降低了控制成本。
附图说明
39.图1为一个实施例中消除风机共振的控制方法的流程示意图；
40.图2为一个具体实施例中消除风机共振的控制方法的流程示意图；
41.图3为一个实施例中消除风机共振的控制装置的结构框图；
42.图4为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
43.为了便于理解本技术，下面将参照相关附图对本技术进行更全面的描述。附图中给出了本技术的实施例。但是，本技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本技术的公开内容更加透彻全面。
44.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术。
45.可以理解，本技术所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本技术的范围的情况下，可以将第一电阻称为第二电阻，且类似地，可将第二电阻称为第一电阻。第一电阻和第二电阻两者都是电阻，但其不是同一电阻。
46.可以理解，以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具
有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。
47.在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。
48.在一个实施例中，如图1所示，提供了一种消除风机共振的控制方法，包括以下步骤：
49.s110，标定处理模块向电机控制模块发送第一转速指令。
50.其中，标定处理模块为对风机的振动信息进行检测和处理的模块，可以通过单片机等微控制单元实现。
51.s120，电机控制模块根据所述第一转速指令控制风机以第一转速转动。
52.其中，第一转速可为风机的最低转速。
53.s130，标定处理模块在检测到风机到达第一转速时，振动传感器检测风机的第一振动信息。
54.其中，振动传感器安装于风机，用于检测风机的振动信息，可以理解的是，安装于风机的振动传感器持续检测风机的振动信息。标定处理模块可以根据电机控制模块的反馈去获取风机的转速。
55.s140，在所述第一振动信息中振动幅值大于预设幅值时，标定处理模块根据所述第一振动信息解析出风机运行的第一共振模态，并获得第一共振模态的类型、相位和幅值。
56.其中，预设幅值根据风机的运行状态设定，当振动幅值太大影响风机的运行时，此处能够确定预设幅值为影响风机运行状态的临界幅值，当然，预设幅值也可以略小于临界幅值。共振模态指的是当前风机振动所处的状态，共振模态具有类型、相位和幅值三种属性，类型可以分为高频、中频和低频。
57.s150，根据第一共振模态的类型、相位和幅值，选择输入到风机的第一电流类型以抑制共振。
58.其中，根据第一共振模态的类型、相位和幅值，可以选择与第一共振模态的类型相同、相位相反和幅值相同的电流，以抑制共振。
59.当然，在确定第一共振模态的类型、相位和幅值，通过切换输入到风机的电流，最终确定能够抑制共振的第一电流类型。
60.上述消除风机共振的控制方法中，通过检测风机的振动信息，并且根据振动信息解析出共振模态，然后选择输入到风机的电流类型去抑制共振，不需要改变风机的系统结构，通过输入匹配电流类型去消除风机的共振，降低了控制成本。
61.在其中一个实施例中，在根据第一共振模态的类型、相位和幅值，选择输入到风机的第一电流类型以抑制共振之后，包括：在振动传感器检测风机的第一振动信息中的振动幅值大于预设幅值时，对输入到风机的所述第一电流类型的电流进行幅值和相位调节；振动传感器持续检测风机的第一振动信息，在第一振动信息中振动幅值小于预设幅值时，保存第一转速和抑制共振的第一电流类型、第一电流相位和第一电流幅值。
62.其中，当确定输出电流类型后，通过幅值及相位调节模块进行微调，以完全抑制共振。风机的第一转速和抑制共振的第一电流类型、第一电流相位和第一电流幅值保存后，在
风机下次通过第一转速转动产生共振时，直接获取第一电流类型、第一电流相位和第一电流幅值，然后根据第一电流类型、第一电流相位和第一电流幅值控制输入风机的电流。
63.在其中一个实施例中，在根据共振模态的类型、相位和幅值，选择输入到风机的电流类型以抑制共振之后，包括：标定处理模块根据第一转速增加预设值获得第二转速，并向电机控制模块发送第二转速指令；电机控制模块根据所述第二转速指令控制风机以第二转速转动；标定处理模块在检测到风机到达第二转速时，振动传感器检测风机的第二振动信息；在所述第二振动信息中振动幅值大于预设幅值时，标定处理模块根据所述第二振动信息解析出风机运行的第二共振模态，并获得第二共振模态的类型、相位和幅值；根据第二共振模态的类型、相位和幅值，选择输入到风机的第二电流类型以抑制共振。
64.其中，第一转速和第二转速均小于风机的最高转速。根据风机从最低转速到最高转速，计算二者的差值，将差值均分为多个等分
△
n，得到预设值
△
n。
65.在其中一个实施例中，所述消除风机共振的控制方法，还包括：重复执行在前一转速增加预设值获得后一转速，并向电机控制模块发送后一转速指令，电机控制模块根据所述后一转速指令控制风机以后一转速转动，标定处理模块在检测到风机到达后一转速时，振动传感器检测风机的后一振动信息，在所述后一振动信息中振动幅值大于预设幅值时，标定处理模块根据所述后一振动信息解析出风机运行的后一共振模态，并获得后一共振模态的类型、相位和幅值，根据后一共振模态的类型、相位和幅值，选择输入到风机的后一电流类型以抑制共振，直到后一转速超过最高转速，结束。
66.其中，根据后一共振模态的类型、相位和幅值，选择输入到风机的后一电流类型之后还包括：后一电流类型的相位和幅值进行微调，以完全抑制共振。
67.本实施例中，通过对风机的每个转速去测定是否发生共振，在发生共振时，根据共振信息分析共振模态，然后确定输入电流类型抑制共振，能够对风机的每个转速都进行共振抑制控制，保证风机运行的安全性。
68.在其中一个实施例中，所述第一电流类型包括正弦型、三角波形和方波型。
69.在一个具体的实施例中，如图2所示，一种消除风机共振的控制方法包括如下步骤：
70.步骤301，控制风机运行在最低转速，并持续获取振动信息；
71.步骤302，判断振动信息中振动幅值是否大于预设幅值；如果是，进入步骤303；如果否，进入步骤304；
72.步骤303，根据振动信息分析出振动模态，从而确定振动类型，振动抑制单元输出特定电流，并调节电流的幅值与相位使得共振消失，进入步骤305；
73.步骤304，控制风机运行转速增加
△
n，并获取振动信息，进入步骤307；
74.步骤305，判断振动幅值是否大于预设幅值；如果是，进入步骤303；如果否，进入步骤306；
75.步骤306，保存当前转速、输出电流类型、电流幅值和相位值至闪存(flash)，进入步骤304；
76.步骤307，判断振动幅值是否大于预设幅值；如果是，进入步骤303；如果否，进入步骤308；
77.步骤308，判断转速是否大于最高转速；如果是，结束；如果否，进入步骤304。
78.应该理解的是，虽然图1-图2的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1-图2中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
79.在一个实施例中，如图3所示，提供了一种消除风机共振的控制装置，包括：标定处理模块210、电机控制模块220和振动传感器230，其中：
80.标定处理模块210，用于向电机控制模块发送第一转速指令。
81.电机控制模块220，用于根据所述第一转速指令控制风机以第一转速转动。
82.振动传感器230，用于标定处理模块在检测到风机到达第一转速时，振动传感器检测风机的第一振动信息。
83.标定处理模块210，还用于在所述第一振动信息中振动幅值大于预设幅值时，根据所述第一振动信息解析出风机运行的第一共振模态，并获得第一共振模态的类型、相位和幅值。
84.电机控制模块220，还用于根据第一共振模态的类型、相位和幅值，选择输入到风机的第一电流类型以抑制共振。
85.其中，电机控制模块220包括：主控即共振抑制单元和驱动输出，主控即共振抑制单元选择输入到风机的第一电流类型，驱动输出用于根据第一电流类型驱动风机运转。
86.在其中一个实施例中，所述消除风机共振的控制装置，还包括：电机控制模块220，还用于在振动传感器检测风机的第一振动信息中的振动幅值大于预设幅值时，对输入到风机的所述第一电流类型的电流进行幅值和相位调节；存储模块，用于振动传感器持续检测风机的第一振动信息，在第一振动信息中振动幅值小于预设幅值时，保存第一转速和抑制共振的第一电流类型、第一电流相位和第一电流幅值。
87.在其中一个实施例中，所述标定处理模块210，还用于根据第一转速增加预设值获得第二转速，并向电机控制模块发送第二转速指令；所述电机控制模块220，还用于电机控制模块根据所述第二转速指令控制风机以第二转速转动；所述振动传感器230，还用于标定处理模块在检测到风机到达第二转速时，振动传感器检测风机的第二振动信息；所述标定处理模块210，还用于在所述第二振动信息中振动幅值大于预设幅值时，标定处理模块根据所述第二振动信息解析出风机运行的第二共振模态，并获得第二共振模态的类型、相位和幅值；所述电机控制模块220，还用于根据第二共振模态的类型、相位和幅值，选择输入到风机的第二电流类型以抑制共振。
88.在其中一个实施例中，所述消除风机共振的控制装置，还包括：循环模块，用于重复执行在前一转速增加预设值获得后一转速，并向电机控制模块发送后一转速指令，电机控制模块根据所述后一转速指令控制风机以后一转速转动，标定处理模块在检测到风机到达后一转速时，振动传感器检测风机的后一振动信息，在所述后一振动信息中振动幅值大于预设幅值时，标定处理模块根据所述后一振动信息解析出风机运行的后一共振模态，并获得后一共振模态的类型、相位和幅值，根据后一共振模态的类型、相位和幅值，选择输入
到风机的后一电流类型以抑制共振，直到后一转速超过最高转速，结束。
89.在其中一个实施例中，所述第一电流类型包括正弦型、三角波形和方波型。
90.关于消除风机共振的控制装置的具体限定可以参见上文中对于消除风机共振的控制方法的限定，在此不再赘述。上述消除风机共振的控制装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
91.在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，其内部结构图可以如图4所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器和网络接口。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储风机抑制共振的转速、电流相关数据。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种消除风机共振的控制方法。
92.本领域技术人员可以理解，图4中示出的结构，仅仅是与本技术方案相关的部分结构的框图，并不构成对本技术方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
93.在一个实施例中，还提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现上述各方法实施例中的步骤。
94.在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例中的步骤。
95.本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本技术所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(read-only memory，rom)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(random access memory，ram)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(static random access memory，sram)或动态随机存取存储器(dynamic random access memory，dram)等。
96.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
97.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。