機械扭矩的振動測量
扭矩的測量,必須要兩個探頭,在轉子的兩個截面測量,單個截面、單個探頭只能測量扭振動態信號。扭矩的大小正比于轉子角轉速的變化(歐拉定義)。扭矩的變化通常發生于運行轉速的變化,并因此產生扭振。
我們從力學理論中知道,扭矩測量的方法通常是應變片法,但在***速旋轉的轉子上貼應變片,信號還要傳遞出來,測量的頻率范圍還有一定的要求等,哪個方面都是難點。應力-應變-單位軸向長度變化的角度等有確定的關系,可以用角度的測量來表達扭矩及扭振。而角度的關系實質是一種時間的關系。
市場上缺乏測量扭振的通用、成熟產品。英***有一***公司生產一種短節式的測量系統,但必須串進原機組的軸系中,所以是一種需要在設計階段就考慮好,比較貴的系統。本特利的3500/42M(MOD 183484, 162572)和System1的Classic支持這種裝置。
這個方法其實也是一種測量時間間隔的方法(TIM):計算相鄰兩個脈沖的時間間隔,而時間間隔的變化與特定轉速下的扭振有關。但近年來發展了一類簡便方法,不改變原轉子系統,使用已有的固定安裝的鍵相(每轉一個脈沖)信號,或者使用斑馬帶或多齒齒輪(MEW)產生的每轉多個脈沖信號,***速采樣,分析其中的扭振信號。特點是:成本低,快捷,僅需要單個探頭。當然,單個探頭只能測量扭振,是無法測量扭矩的。好在一般也不需要檢驗扭矩,機器的破壞大多是扭振,而不是扭矩造成的。
利用已有的鍵相信號。***速采集鍵相脈沖信號,不用停機,使用鍵相信號的限制是***大的分析頻率是轉子轉速頻率的一半,如果轉速低,而扭振固有頻率較***就不夠用了。
使用斑馬反光帶/激光探頭法。需要停機貼斑馬帶,***大分析頻率范圍擴大了。主要是用于臨時故障診斷,不能用于監測,帶要注意結合部的不連續性。要確認分析軟件考慮到了這個因素。
使用多齒齒輪/激光探頭法。需要有齒輪盤或者額外安裝齒輪盤,可用激光探頭或其它能***速采集脈沖信號的探頭,優點是安裝牢靠、信號可靠。但要注意齒形幾何的不一致性,也要確認相應的軟件考慮了這個誤差可能帶來的影響。可以用于監測。
上圖左邊是斑馬帶法,右邊是多齒齒輪法
對于基于TIM的方法,同時要求較***的幅值精度和時域分辨率。本特利用ADRE408來采集連續原始波形,其128KHz的采樣率能保證波形分辨率,而其24位的數模轉換能滿足幅值精度。
實踐表明,不是隨便的斑馬反光帶和普通的激光傳感器都能勝任的。反光帶對反光條的間距和黑白對比度要求***,激光傳感器要求有較***的采樣頻率。
對于持有ADRE 408的工程師,建議在日常啟機采集信號時,應該總是激活鍵相信號的原始數據功能,以評估機組是否存在扭振問題,額定轉速后解除原始波形的錄波功能。
目前***常用的斑馬反光帶測量法,安裝中有諸多技巧和注意事項,比如軸表面及條紋表面清潔要求,垂直、對齊要求,頭尾結合點應是黑色非反光超長條要求,探頭和斑馬帶的距離、角度要求等等。