本发明属于空气压缩机，具体涉及一种自主监测与平衡的螺杆式空气压缩机及振动抑制方法。
背景技术：
1、螺杆式空气压缩机作为现代工业生产的核心气源设备，广泛应用于机械制造、化工、食品加工、能源开采等领域，其运行的稳定性与可靠性直接关系到工业生产效率与设备安全。随着工业智能化、高效化的发展需求，对螺杆式空气压缩机的振动控制提出了更高要求，探索空压机振动根源并寻求精准诊断与有效抑制技术，已成为保障设备长周期稳定运行的关键研究方向。
2、螺杆式空气压缩机的运行过程涉及机械动力学、流体力学、热力学等多物理场耦合，其振动诱因复杂且相互关联。随着设备向高速化、高压化发展，气流脉动引发的管路振动、转子不平衡导致的机械振动、结构共振产生的异常振动，以及因摩擦失稳引发的非线性振动等问题日益凸显。传统基于壳体振动监测的诊断方法存在精度低、响应慢的局限性，难以捕捉转子关键部位的细微应变变化与温度波动；同时，现有抑振技术多采用被动式结构优化或单一控制策略，无法实现对多源振动的协同抑制，导致设备振动超限、能耗增加，甚至因振动引发故障停机。因此，亟需研发一种集高精度原位监测与智能闭环抑振于一体的螺杆式空气压缩机系统，以突破传统技术瓶颈，实现对复杂振动问题的精准诊断与高效治理。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种自主监测与平衡的螺杆式空气压缩机，以解决现有技术中缺少对于螺杆式空气压缩机的振动监测精度低、抑振手段单一、难以根治结构共振与流体失稳等问题，该空气压缩机可实现直接诊断转子轴承邻域轴段的应变与温度特征；实现从振动监测、智能诊断到主动控制的全自动闭环抑振；实现对气流脉动、结构共振、转子不平衡、热变形等多源振动的协同抑制，有效解决传统维修手段无法处理的顽固振动问题，显著提升设备运行稳定性与能效水平。
2、为了实现上述目的，第一方面，本发明提供一种自主监测与平衡的螺杆式空气压缩机，包括压缩机主体与振动监测与抑制系统，压缩机主体中设置主动轴和从动轴，主动轴和从动轴两端均设置角接触球轴承，主动轴和从动轴上安装角接触球轴承处设置fbg传感器，在一个截面一周均匀设置多个fbg传感器，fbg传感器连接铠装光纤，铠装光纤穿过主动轴和从动轴，铠装光纤通过光纤滑环连接光纤光栅解调仪。
3、进一步的，主动轴和从动轴上开设凹槽用于安装fbg传感器，所述凹槽底部设置缓冲垫，fbg传感器外侧涂覆导热硅脂，fbg传感器与所述凹槽内侧壁之间设置散热片。
4、进一步的，主动轴的从动端和从动轴的两端设置法兰端盖，主动轴的主动端通过柔性联轴器连接可编码式永磁电机的输出端；从动轴上设置阴极螺杆转子，主动轴上设置阳极螺杆转子。
5、进一步的，每个截面沿轴周向120°均布三个fbg传感器；主动轴从动轴安装动平衡环。
6、进一步的，光纤滑环为微型空心轴滑环，转速支持≥10000rpm，光耦合损耗≤0.3db；所述铠装光纤外层包裹聚酰亚胺耐磨涂层，涂层厚度50μm，耐温≥250℃。
7、进一步的，可编码式永磁电机的效率等级不低于ie4，转子轴伸端与主动轴通过柔性联轴器刚性连接。
8、第二方面，本发明提供一种螺杆式空气压缩机的振动抑制方法，基于上述螺杆式空气压缩机，包括以下步骤：
9、获取fbg传感器反射光波长偏移量δλ，根据光波长偏移量δλ得出主动轴和从动轴的应变与温度；
10、光纤光栅解调仪对波长漂移量进行分析，通过多级离散小波变换与光纤光栅耦合响应机理的融合算法识别振动源；
11、基于振动源分析结果，控制器通过pid控制可编码式永磁电机的转速和频率，并驱动动平衡环调整配重位置以改变偏心量，实现振动主动抑制。
12、进一步的，光纤光栅解调仪对波长漂移量进行分析，通过多级离散小波变换与光纤光栅耦合响应机理的融合算法识别振动源包括以下步骤：
13、sd1，光纤光栅解调仪接受fbg反射光信号，经光电转换后得到波长偏移δλ，
14、sd2，采用多级离散小波变换方法，在第i+1级分解中，低频分量和高频分量通过下式计算：
15、
16、式中，为第i+1级低频逼近系数，反应信号的基本趋势，即温度变化；为第 i+1级的高频细节系数，反映信号的快速波动，即应变振动；为第 i级分解后的低频分量；为低通滤波器系数，为高通滤波器系数； n为滤波器长度， k为离散时间序列索引。
17、sd3，通过多级离散小波变换得到的低频逼近系数和高频细节系数结合其频率特征、幅值变化及与温度应变的耦合关系，区分不同振动源。
18、进一步的，根据光纤光栅耦合响应机理，基于下式得到应变和温度差：
19、
20、式中，为初始拉布拉格波长，为应变灵敏度系数，为传感器感知轴体的微应变，为温度灵敏度系数，为轴体相对温度改变量。
21、进一步的，通过多级离散小波变换得到的低频逼近系数和高频细节系数结合其频率特征、幅值变化及与温度应变的耦合关系，区分不同振动源时，具体判断如下：
22、转子动平衡失效：-，对应10-100hz频段中出现与转子转速同频的周期性幅值波动，且幅值随转速升高呈线性增大；
23、气动脉动冲击：-，对应10-100hz频段出现脉冲式高频分量，频谱中存在与气流脉动频率一致的特征峰，且脉冲间隔与转子转速呈非线性关系；
24、结构共振：-，对应200-500hz频段中，特定频率分量的幅值突然骤增，且该频率与转子或叶片的固有频率相吻合；
25、热变形：-，对应＜0.1hz频段呈现显著的缓慢漂移，反映温度趋势项，低频细节系数中出现随温度升高而单调增大的应变分量。
26、与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
27、本发明通过在主动轴与从动轴上均采用周向间隔120°分布的fbg传感器，相较于传统单轴监测方案，可实现双轴应变、温度数据的同步采集，完整捕捉转子在旋转过程中的三维弯曲变形特征，提升了监测覆盖率；传感器布局与转子力学特性深度匹配，能精准定位不平衡力、轴系不对中等故障源，能够有效提搞故障诊断准确率。
28、本发明fbg传感器采用导热硅脂设置散热片结合缓冲垫复合防护结构，导热硅脂配合散热片可为fbg传感器提供有效的工作环境，有效避免高温导致的波长漂移；缓冲垫通过吸收高频振动能量，在冲击下仍能稳定工作，解决了传统传感器在高温、强振环境下数据失真的问题。
29、本发明基于光纤滑环的轴内布线方案，突破传统无线传输受金属屏蔽、电磁干扰的限制，实现旋转状态下光信号无损耗传输；结合1khz高采样率解调仪，可实时捕捉转子0.1μm级应变变化，为振动抑制提供毫秒级响应的数据支撑；本发明通过fbg传感器、智能诊断以及多手段抑振”的闭环设计，整合动平衡环调节与电机参数自适应控制，对多源振动的抑制率达70%以上，压缩机运行振动幅值降低至50μm以下，设备维护周期延长30%，整机能效提升15%-20%。