一种非接触式电涡流传感器结构模态测试方法

摘要

本发明属于振动试验技术领域，具体涉及一种非接触式电涡流传感器结构模态测试方法，目的是提供一种真实准确测试汽轮机电涡流传感器结构的固有频率和系统阻尼方法，以解决电涡流传感器因安装导致结构共振和系统阻尼降低问题。本发明方法能够真实全面测试电涡流传感器结构各向固有频率，有效还原电涡流传感器在实际安装状态和工作运行下的固有振动特性；该方法操作简单，用时短，具有较好的可执行性；本发明方法通过设定振动的测试方向和关心频率范围等参数，测试结果稳定且准确率高，具有较强的共振故障诊断价值。

权利要求

1.一种非接触式电涡流传感器结构模态测试方法，具体包括以下步骤：

步骤一：在汽轮机盘车状态或停机状态下，轴承盖和电涡流传感器未拆卸时，利用在线电涡流传感器测试系统测量环境响应，并进行频响分析，初步判断电涡流传感器结构振动特性；

步骤二：沿垂直于电涡流传感器套管方向锤击轴承盖外部电涡流传感器壳体向传感器结构输入脉冲激励信号，利用在线电涡流传感器拾取振动响应信号，进行频响分析，计算电涡流传感器结构工作转速附近各阶固有频率和系统阻尼；

步骤三：沿电涡流传感器套管方向，通过锤击轴承盖外部电涡流传感器壳体向传感器结构输入脉冲激励信号，利用在线电涡流传感器拾取振动响应信号，进行频响分析，计算电涡流传感器结构工作转速附近各阶固有频率和系统阻尼；

步骤四：根据环境振动响应信号，使用振动信号处理方法去除步骤二和步骤三测试的两个方向振动响应的环境噪声，计算两个方向测试的电涡流传感器结构的各阶固有频率响应，获得电涡流传感器整体安装结构各向的固有频率和系统阻尼；

步骤五：根据试验结果判定被测电涡流传感器结构固有振动性能是否满足要求；如果被测电涡流传感器结构某阶固有频率在工作转速频率5％以内，则在停盘车或检修时调整或更换被测电涡流传感器结构，跳转至步骤一；如果被测电涡流传感器结构某阶固有频率大于工作转速频率5％，结束测试工作。

说明书

一种非接触式电涡流传感器结构模态测试方法

技术领域

[0001] 本发明属于振动试验技术领域，具体涉及一种非接触式电涡流传感器结构模态测试方法。

背景技术

[0002] 汽轮机、水轮机、鼓风机等大型旋转机械轴的径向振动普遍采用非接触式电涡流传感器测量，非接触式电涡流传感器的安装形式为：非接触式电涡流传感器通过套管固定在汽轮机轴承盖上，电涡流传感器通过外螺纹与套管端部内螺纹连接，套管通过内外螺纹套和锁紧螺母与汽轮机轴承盖连接固定。工作状态下，套管为单点固定的悬臂结构，在机组运行过程中，经常因螺纹连接松动或垫片安装错误等导致悬臂套管在工作转速下发生共振，进而引起大轴振动信号失真。针对悬臂套管共振问题，通过测试和调整套管共振频率，使其避开工作转速可以有效解决。因此如何准确测量实际工作状态下非接触式传感器结构的固有频率是关键和研究重点。

[0003] 现有套管共振频率测试方法为在机组检修时将电涡流传感器及套管从轴承盖上拆卸，单独拆卸下的套管固定在台钳上，对其进行垂直套管方向的敲击试验，使用探针接触套管，从检测到的脉冲响应信号中得出套管共振频率。采用这种测试方法无法获得电涡流传感器整体结构的系统阻尼，同时难以真实、准确的测试出非接触式电涡流传感器结构的固有频率，主要表现在：

[0004] (1)固定方式与实际不符。实际固定方式为通过内外螺纹套的螺纹连接固定，而试验时采用台钳夹紧固定，且夹紧位置随机性较大。

[0005] (2)安装环境与实际不符。电涡流传感器实际安装在轴承盖上。试验时套管及台钳放置于试验台或地面，其整体安装结构系统与实际相差较大。

[0006] (3)试验时仅测试垂直于套管方向的横向固有频率，无法获得垂直于套管敲击和平行于套管敲击两个方向的激励在电涡流传感器安装方向的振动响应。

[0007] 亟需提供一种电涡流传感器模态测试方法，以真实准确获得电涡流传感器整体安装结构的固有频率和系统阻尼。

发明内容

[0008] 本发明的目的是提供一种真实准确测试汽轮机电涡流传感器结构的固有频率和系统阻尼方法，以解决电涡流传感器因安装导致结构共振和系统阻尼降低问题。

[0009] 本发明是这样实现的：

[0010] 本方法采用测试环境激励响应和脉冲激励响应对汽轮机电涡流传感器固有频率和阻尼进行测试，包括以下步骤：

[0011] 步骤一：在汽轮机盘车状态或停机状态下，轴承盖和电涡流传感器未拆卸时，利用在线电涡流传感器测试系统测量环境响应，并进行频响分析，初步判断电涡流传感器结构振动特性。

[0012] 步骤二：沿垂直于电涡流传感器套管方向锤击轴承盖外部电涡流传感器壳体向传感器结构输入脉冲激励信号，利用在线电涡流传感器拾取振动响应信号，进行频响分析，计算电涡流传感器结构工作转速附近各阶固有频率和系统阻尼。

[0013] 步骤三：沿电涡流传感器套管方向，通过锤击轴承盖外部电涡流传感器壳体向传感器结构输入脉冲激励信号，利用在线电涡流传感器拾取振动响应信号，进行频响分析，计算电涡流传感器结构工作转速附近各阶固有频率和系统阻尼。

[0014] 步骤四：根据环境振动响应信号，使用振动信号处理方法去除步骤二和步骤三测试的两个方向振动响应的环境噪声，计算两个方向测试的电涡流传感器结构的各阶固有频率响应，获得电涡流传感器整体安装结构各向的固有频率和系统阻尼。

[0015] 步骤五：根据试验结果判定被测电涡流传感器结构固有振动性能是否满足要求。如果被测电涡流传感器结构某阶固有频率在工作转速频率5％以内，则在停盘车或检修时调整或更换被测电涡流传感器结构，跳转至步骤一。如果被测电涡流传感器结构某阶固有频率大于工作转速频率5％，结束测试工作。

[0016] 本发明的有益效果是：

[0017] 本发明方法能够真实全面测试电涡流传感器结构各向固有频率，有效还原电涡流传感器在实际安装状态和工作运行下的固有振动特性；该方法操作简单，用时短，具有较好的可执行性；本发明方法通过设定振动的测试方向和关心频率范围等参数，测试结果稳定且准确率高，具有较强的共振故障诊断价值。

附图说明

[0018] 图1是本发明的一种非接触式电涡流传感器结构模态测试方法的流程图；

[0019] 图2是本发明的一种非接触式电涡流传感器结构模态测试方法的电涡流传感器；

[0020] 图3-a是本发明的一种非接触式电涡流传感器结构模态测试方法的调整前电涡流传感器的垂直套管向时频响应曲线；

[0021] 图3-b是本发明的一种非接触式电涡流传感器结构模态测试方法的调整前电涡流传感器的沿套管向时频响应曲线；

[0022] 图4-a是本发明的一种非接触式电涡流传感器结构模态测试方法的调整后电涡流传感器的垂直套管向时频响应曲线；

[0023] 图4-b是本发明的一种非接触式电涡流传感器结构模态测试方法的调整后电涡流传感器的沿套管向时频响应曲线；

[0024] 图5是传统测试方法套管共振频响曲线。

具体实施方式

[0025] 下面结合附图和实施例对本发明进行进一步描述。

[0026] 如图1所示，一种汽轮机电涡流传感器结构模态测试方法，该方法采用测试环境激励响应和脉冲激励响应对汽轮机电涡流传感器固有频率和阻尼进行测试，具体包括以下步骤：

[0027] (1)在机组盘车状态下，通过在线电涡流传感器测试其环境振动响应，根据频响分析计算工作转速附近响应频率f1、f2，初步判断电涡流传感器振动特性。其中f1、f2是最接近工作转速的两个响应频率。

[0028] (2)沿垂直于电涡流传感器金属套管方向(如图2所示)锤击轴承盖外部电涡流传感器壳体，利用在线电涡流传感器拾取振动响应信号，进行频响分析，计算电涡流传感器结构工作转速附近频率fz(如图3-a所示)和系统阻尼。

[0029] (3)沿电涡流传感器套管方向锤击轴承盖外部电涡流传感器壳体，利用在线电涡流传感器拾取振动响应信号，进行频响分析，计算电涡流传感器结构工作转速附近频率fj1和fj2(如图3-b所示)和系统阻尼。

[0030] (4)根据环境振动响应信号，以及垂直于套管方向和沿套管方向激励响应信号，去除环境噪声干扰，获得电涡流传感器整体安装结构工作转速附近的固有频率和系统阻尼。

[0031] (5)根据试验结果评价被测电涡流传感器结构固有振动性能。本实施例中，电涡流传感器在垂直套管向和沿套管向固有频率在工作转速频率5％以内，因此检修时对被测电涡流传感器安装方式进行了调整和复测。

[0032] (6)对调整后电涡流传感器结构沿电涡流传感器套管方向和垂直于电涡流套管方向实施锤击测试，复测工作转速附近固有频率和系统阻尼(如图4-a和图4-b所示)，判定被测电涡流传感器结构固有振动性能满足要求。

[0033] 针对实施例中电涡流传感器结构，图5为采用传统套管共振频率测试方法的测试结果，无法反映真实工作状态下电涡流传感器结构固有振动性能。

[0034] 在此说明，电涡流传感器结构振动性能受多种因素影响，调整过程中可根据现场条件将轴承盖拆卸后实施。基于本发明原理的方法改进将视为本发明的保护范围。