基于Labview平台的动平衡虚拟测试技术

1、基于Labview平台的动平衡虚拟测试技术0 前言旋转机械一直是机械中最主要的一种类型。如许多现代发电机组，航空发动机，离心压缩机，锅炉风机等都是重要的旋转机械。他们都是以转子以及其回转部件为工作主体，是企业最核心的部分，因此它的安全性和可靠性至关重要。由于设计不当、结构不合理、材质不均匀和制造装配误差以及在设备运转过程中转子的热变形、磨损以及各种杂质的粘附等现象等各种原因，造成转子不能在理想的平衡状态下工作。转子不平衡是回转机械、特别是高速回转机械振动的主要激振力，同时也是诱发、加剧其他故障的重要原因，所以进行转子动平衡是十分必要的。早期的测试系统是用机械式振幅指示计和相位计来测量转子的不平

2、衡量幅值和相位的。这种方法操作复杂，精度比较低而且受转子本身状态的限制。随着电子技术的发展，这种测量方式逐渐被电子测量方法也就是带通滤波器加闪光灯所取代并获得了广泛的应用。计算机技术的快速发展，用微机进行数字化静态测试分析得到了快速的发展。传统测量系统普遍应用文本式编程语言如VB、VC + +等结合硬件系统来实现， 但是这种方式要求开发人员具有良好的编程基础以及一定的硬件知识，而基于图形编程语言如VEE、Labview等克服了文本编程语言的缺点，能更加直观方便地开发系统。本文基于Labview通用软件平台构建动平衡测试分析平台，在已经测得信号数据的基础上，实现信号的处理、分析及动平衡的实现。1

3、 动平衡技术概述1一般情况下，我们可以将转子分为刚性转子和柔性转子，判定标准是转子的工作转速是否超过其第一临界转速。若转子的工作转速低于它的第一阶临界转速，此时，转子由于不平衡引起的挠曲非常微小，对于整个转子系统不会产生显著的影响，因此该转子可以被称为刚性转子。反之，则称为柔性转子。本文探讨的是刚性转子的动平衡测试系统。刚性转子的动平衡技术已经发展到了非常成熟的阶段，它有试加质量周移法、亮点发、三点法和幅值相位法、影响系数法等。在这些方法中，影响系数法是应用最为广泛的一种，因为它使用简单，平衡效率高，其基本思想是：转子与轴承组成的振动系统式一个线性系统，因此轴承处的振动响应是各个平衡面的不平衡

4、量肚子引起的振动响应的线性叠加。个平衡面上单位不平衡量在各轴承处引起的振动响应被称为影响系数。现场动平衡的步骤为：在转子的平衡吗上试加平衡量，测量加载前后的轴承处的振动影响，由此缺点个影响系数，从而求得应加减的平衡校正量。下面我们将结合影响系数法简要的说明刚性转子单、双面平衡的原理。设两个轴承座的原始振幅 、 ，在A侧试加重量Pa后测得两轴承的振动为 、 ，在B侧试加重量Pb后测得两轴承座的振动为 、 ，则：A侧加重对A侧的影响系数： （1）A侧加重对B侧的影响系数： （2）B侧加重对A侧的影响系数： （3）B侧加重对B侧的影响系数： （4）设转子所需加的平衡重量A侧为Qa，B侧为Qb，根据平

5、衡条件可以列出： 解方程得出应加平衡块的分量和方位： （5） （6）上述为双面动平衡的原理，单面动平衡与双面动平衡的区别仅在于只在一侧加重，然后另一不平衡量为零即可。2.虚拟系统软件平台2.1虚拟系统软件平台结构虚拟系统软件平台分为：信号数据读取模块，信号数据分析模块，动平衡计算模块。虚拟处理平台信号读取信号处理动平衡计算2.2信号读取模块的设计Labview提供了丰富的文件类型用于满足用户对存储格式的需求，常用的如：文本文件、电子表格文件、二进制文件、波形文件、数据记录文件，配置文件、XML文件及数据存储文件及TDMS文件。软件提供了对各种格式的文件进行读写操纵的函数，用来实现数据的存储与读

6、取。我们所获得的文件为ASCII格式的文本文件，其格式为：ASCII文件格式：第一行：日期时间。例如：2001-02-14 04:30:42第二行：分析带宽、幅值范围、数据长度。例如：Fmax(Hz):999.68AmpRange(V):-5.0000, 5.0000 DataLen:1024第三行：A/D转换位数、通道数、平均次数、信号类型、结果类型。例如：ADSize:4096 NumCh:1 AvgN:1SigType:0SaveSig:0第四行：各通道灵敏度，相邻通道之间以两个空格隔开。例如：1/V: 13.16100.10.316第五行以后：整型采集数据。每个通道对应一列数据，相邻数

7、据列以制表符分开。 假如有四个通道采集，则有四列，以Data1表示第一通道的数据， Data2表示第二通道的数据，则数据的存放形式为：Data1Data2Data3Data4Data1Data2Data3Data4如图1所示为设计的信号读取模块：图1 信号读取模块2.3信号处理模块这里主要是从信号中提取振幅和相位。本文采用的方法为相关处理方法，对于单、双校正面动平衡的振动幅值和相位的提取原理是一致的。利用相关理论能准确提取振动信号中基频的振幅和相位。振幅程序如图2所示：图2 振幅实现程序框图其中为互相关处理模块，系统中将其作制作为子VI。2.3动平衡计算模块动平衡计算模块分为单面实现模块和双面实现模块。单、双平面动平衡测试系统采用影响系数法实现不平衡量大小和相位的测量。如图3、图4为单双面实现界面设计。这两种均作为子VI被主程序调用。图3 单双面实现界面设计图4 双面实现界面设计3.进展及存在问题目前系统各子模块已经完成，正在进行程序的调试，主界面的设计，各模块的连接整合工作。存在的问题在于虽然各模块并没有问题，但是各个单个模块的衔接中出现了需要注意的问题，如数据是否匹配（字符串与数值、数值等），在学习labview时，需要特别注意。参考文献：1. 陈进.