扭轉(zhuǎn)振動是彈性轉(zhuǎn)軸在動態(tài)扭矩作用下引起的角振動。軸系的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和扭轉(zhuǎn)振動具有相同的量綱,因此轉(zhuǎn)角和扭角可以實(shí)現(xiàn)同源測量。利用旋轉(zhuǎn)軸系角運(yùn)動的矢量疊加原理,得出轉(zhuǎn)軸各質(zhì)點(diǎn)的線運(yùn)動具有相位調(diào)制現(xiàn)象。提出了脈沖信號輸出的廣義增量編碼器模型,并給出了瞬時角速度計(jì)算的扭振測量方法的一般流程。編碼器的原理是通過定角度戳記轉(zhuǎn)軸角運(yùn)動的時間分量,相當(dāng)于建立了角度和時間的離散關(guān)系,從這一角度分析并給出了該方法的扭振信號采樣定理的理論適用條件和實(shí)用公式。通過仿真與實(shí)驗(yàn)分別對上述模型和方法的正確性和準(zhǔn)確度進(jìn)行驗(yàn)證,并將其封裝為功能模塊嵌入工程樣機(jī)中,應(yīng)用于國內(nèi)兩臺1 000 MW核電半速汽輪發(fā)電機(jī)組的扭振在線監(jiān)測。 

【文章來源】：儀器儀表學(xué)報(bào). 2020,41(10)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

轉(zhuǎn)軸連續(xù)扭振模型示意圖

式中:Θ1和Θ2為半周期分度角;Z為編碼盤角分辨率。軸系旋轉(zhuǎn)過程中,傳感器依次感測分度標(biāo)識區(qū)的狀態(tài)變化,即形成轉(zhuǎn)速脈沖信號。這一過程相當(dāng)于編碼器利用固定角度戳記轉(zhuǎn)軸瞬時角運(yùn)動的時間分量,并二值量化為脈沖信號的形式。當(dāng)轉(zhuǎn)軸以恒定角速度轉(zhuǎn)動時,編碼盤轉(zhuǎn)過每個分度周期用時都相等,傳感器輸出等周期脈沖信號。處于扭振故障狀態(tài)的轉(zhuǎn)軸,由式(4)的角分量疊加原理可知,旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和扭轉(zhuǎn)振動兩個角分量的方向相同時,瞬時角速度增大,編碼盤通過傳感器測量區(qū)的用時減少,輸出脈沖信號的周期隨之減小;反之,兩個角運(yùn)動分量的方向相反時,瞬時角速度減小,編碼盤通過傳感器測量區(qū)的用時增加,輸出脈沖信號的周期也隨之增大。將式(4)代入式(7)的分段函數(shù)中,即可得到矩形脈沖輸出型的廣義增量編碼器模型:

為說明扭振信號采樣定理的適用條件,采用控制變量的方式進(jìn)行仿真說明。取定值參數(shù)轉(zhuǎn)頻為18 Hz,扭振頻率為12 Hz;控制編碼盤角分辨率Z={1,2,4,8,10},模擬5種分度周期數(shù)下的扭振信號計(jì)算。如圖3所示,C=1.5扭振信號的頻率和幅值均存在失真現(xiàn)象,不滿足扭振采樣定理的適用條件;C=3扭振信號的頻率與設(shè)定值相同,但信號負(fù)半軸的幅值存在失真的情況。這種現(xiàn)象是由于采樣率隨瞬時角速度在某一區(qū)間同步波動,且介于采樣定理適用條件的臨界值兩側(cè),造成低瞬時角度一側(cè)的采樣過程不滿足采樣定理的要求,從而產(chǎn)生非對稱失真現(xiàn)象。前兩組信號最小采樣率不滿足式(9)的條件,仿真結(jié)果表明均為欠采樣信號;C≥6的各組扭振信號幅值和頻率均與設(shè)定值相符,并且隨著相對采樣率不斷提高,扭振信號的計(jì)算結(jié)果越趨近理論值。因此,實(shí)際應(yīng)用中增大C的取值,可以提高扭振信號的相對采樣率,通常取C≥10。2.3 扭振信號提取流程

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3325497