微速差双转子智能动平衡仪中拍振信号动态显示的意义及实现

　　1　引言

　　卧螺离心机是一种典型的微速差的双转子系统,在使用中存在最大的问题是内、外转子的不平衡会引起机组的强烈拍振。与常见的单转子系统不同,卧螺离心机的不平衡振动信号是一个由两个频率非常接近的简谐振动分量构成的拍振,如何从复杂的拍振信号中分离出内、外转子的不平衡量是该类转子系统平衡的难点。经过多年的潜心研究,我们提出了一种不需解拍的整机动平衡方法,详细原理参见文献[1,2]。由不解拍整机动平衡的原理和方法知,能否有效地提取拍振信号是动平衡成败的关键所在。采用动态显示振动波形的方法,可以识别拍振信号有否发生畸变,从而保证动平衡的顺利进行。本文分析微速差双转子智能动平衡仪中拍振信号动态显示的意义,并从硬件和软件的角度详细讨论拍振信号动态显示的实现。

　　2　拍振信号的动态显示

　　2.1　波形动态显示的意义[2]

　　由微速差双转子不解拍整机动平衡原理知,要求取内、外转子不平衡量的大小与方向,其前提是从复杂的信号中准确地提取不平衡拍振信号。当拍振信号由于某种原因发生畸变时,上述动平衡方法就会失效。

　　2.1.1　带通滤波器不能有效地提取不平衡振动信号

　　测振传感器测得的信号含有各种频率成分,微速差双转子智能动平衡仪器通过具有自动跟踪能力的带通滤波器来提取不平衡拍振信号。由于滤波器具有一定的带宽,当振动信号中含有同工频成分十分接近的非平衡故障激发的频率成分时,经跟踪滤波的信号不再是一个拍振信号。这时动平衡方法就会失效。

　　2.1.2　拍振信号发生截顶失真

　　虽然跟踪滤波器提取了不平衡拍振信号,但由于不平衡拍振信号过大,超出后继放大器电压放大范围或者超出AD电压转换范围发生拍振信号截顶失真。图1所示为一双转子系统发生振动信号截顶失真的情形。其实际拍振信号的最大峰值为A,外转子的相位为φ1,内转子的相位为φ2。当拍振信号发生截顶失真后,拍振信号的最大峰值为A′,外转子的相位为φ1′,内转子的相位为φ2′。发生这种情况动平衡将无法正常进行。判别是否有效地提取了不平衡拍振信号的方法有两种:一种是进行频谱分析,观察是否只含有不平衡量引起的工频成分。但由于频谱的最小分辨率有限,当遇到前述这种情况时,往往无法准确识别。另一种方法比较直观,可以通过动态的显示振动波形来判断是否有效地提取了不平衡振动信号。

　　2.2　LCD显示器接口设计[3~5]

　　为动态地显示振动波形,动平衡仪采用型号为TM24064的LCD作为显示器,它与8031采用直接控制接口形式,其电路如图2所示。