风机叶轮动平衡检测方法、调平方法及调平系统

1037 编辑：中冶有色技术网来源：长沙九洲清风环保设备科技有限公司

2024-05-11 17:04:53

权利要求书： 1.一种风机叶轮动平衡检测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、在叶轮上构建信号输出面；

S2、在信号输出面外构建信号接收面；

S3、信号接收面随信号输出面同步运转，接收信号输出面信号，并建立信号变化曲面；

S4、根据信号变化曲面建立不平衡量分布模型；

具体为，获取信号变化曲面上凸部和凹部分布情况，包括范围和高度信息；

S41、定义平衡水平面；

S42、定义范围中心点，求得范围面积；

S43、获取范围最高点位置，最高点到平衡水平面距离即为高度信息；

S44、求得范围中心点和范围最高点投影至平衡水平面的点距，定义该点距中点为不平衡分布中心点；

S45、以中心点到范围最近点为半径所得到的圆形区域定义为不平衡量分布区域；

S46、根据习惯定义高度阈值，根据高度信息给予不平衡量分布区域的不平衡量情况。

2.根据权利要求1所述的风机叶轮动平衡检测方法，其特征在于：所述信号输出面包括均匀在叶轮上的输出单元，所述输出单元为光电信号输出或磁信号输出。

3.一种基于权利要求2所述的风机叶轮动平衡检测方法的调平方法，其特征在于，包括以下步骤：S5、构建调节面；

S6、根据不平衡量分布模型，构建与不平衡量分布模型镜像分布的调节面模型。

4.根据权利要求3所述的调平方法，其特征在于，所述调节面与叶轮固定连接为一体。

5.根据权利要求4所述的调平方法，其特征在于，所述调节面与叶轮为分体式结构，所述调节面通过辅助驱动结构与叶轮转速保持一致。

6.根据权利要求4所述的调平方法，其特征在于，所述调节面模型包括面板、设置于面板上的安装螺柱和螺纹安装于安装螺柱上的配重螺母。

7.根据权利要求5所述的调平方法，其特征在于，所述调节面模型包括面板和均匀分布在面板上的电磁铁。

8.根据权利要求7所述的调平方法，其特征在于，所述构建调节面模型包括以下步骤：S7、获取不平衡量分布模型，提取其特征点，特征点信息包括不平衡分布中心点、不平衡分布区域和不平衡量情况；

S8、将对应不平衡中心点和不平衡分布区域定义在调节面上，通过构建选择模型选择电磁铁作为调平点；

S9、将不平衡量情况转化为电磁铁的电流信息，调整流经电磁铁的电流；

S91、根据转化模型将不平衡量情况模拟为电磁铁构建的调节曲面模型；

S92、计算电磁铁构建S91中所述调节曲面模型所需电流，逐步增加或减少电流，直至模型构建完成；

S10、获取最新的不平衡分布模型，对电流信息进行调整，直至电流信息趋于稳定。

9.根据权利要求8所述的调平方法，其特征在于，所述构建选择模型包括以下步骤：S81、找到定义在调节面上的不平衡分布区域；

S82、找到S81中区域内的电磁铁，

若在该区域内未找到电磁铁则扩大该区域面积，直至在区域内找到至少一个电磁铁，将其定义为调平点，若该区域内有多个电磁铁，则定义多个电磁铁为组合调平点，并计算各电磁铁的分配电流。

10.一种基于权利要求9所述调平方法的调平系统，其特征在于：包括叶轮单元、驱动单元、检测单元和调节单元，所述驱动单元用于驱动叶轮单元转动，所述检测单元包括设置于叶轮单元上的信号输出模块、与叶轮单元同步运转的信号接收模块和信号处理模块，所述调节单元包括电磁调节模块和电磁执行模块，电磁调节模块负责接收信号处理模块的信息，控制电磁执行模块的执行。

说明书：风机叶轮动平衡检测方法、调平方法及调平系统技术领域[0001] 本发明属于叶轮动平衡检测技术领域，尤其涉及一种风机叶轮动平衡检测系统及检测方法。背景技术[0002] 风机叶轮动平衡是一种检测技术，使得风机可以以最佳状态运行风机叶轮。风机叶轮动平衡系统由发动机，空气动力学分析，测量体系，数据处理部件，控制系统和仪表盘组成。其目标就是为了确定叶轮是否均衡，测得其不平衡量，然后通过增重或减重的方式使得其不平衡量值处于合格状态。[0003] 公告号为CN108119384B的中国专利公开了离心压缩机的转子动平衡调节方法和装置，其首先是监测离心压缩机的转子的振动状态，然后获取所述转子动平衡偏重的相位和质量，最后通过调节配重平衡块的方式实现平衡，其公开了一种平衡调节方案，采用振动状态检测进行平衡块位置，以实现调平。但是其有关配重块的执行方案，以及具体的偏重相位和质量获取方式并未详细介绍，也就是说该方案完整性不够，不利于智能化的实施。[0004] 综上可知，动平衡检测和配平实际上就是找到不平衡位置和对不平衡位置进行调整使得其处于平衡，公开号CN115333314A和CN115378210A中国专利申请公开了动平衡调节方法，其中一件是通过变形腔的尺寸变化调整液体量使得质量分布得到调整，另一件是通过控制电磁铁的强度，调整铁粉的分布情况继而实现质量分布调整。该方案主要保护点在于如何实现重量调节，以至于该申请人申请了多件系列发明，然而该技术中调平并未与不平衡位置的获取相结合，如此难以保证调节精准度和调节的效率，虽然具备一定的调平能力，但是无法准确获悉不平衡位置，以致于调节能力降低。发明内容[0005] 本发明的目的在于提供一种风机叶轮动平衡检测方法、调平方法及调平系统，以解决现有叶轮动平衡检测效率低、调平效率低、检测与调平一致性不高导致的精准度不高的问题。[0006] 为了实现本发明的目的，本发明公开了一种风机叶轮动平衡检测方法，包括以下步骤：[0007] S1、在叶轮上构建信号输出面；[0008] 具体为，在叶轮上均匀布置若干输出单元，输出单元为信号输出为光信号输出或磁信号输出；[0009] S2、在信号输出面外构建信号接收面；[0010] 具体为，信号接收面用于接收光信号或磁信号；[0011] S3、信号接收面接收信号输出面信号，并建立信号变化曲面；[0012] 具体为，信号接收面随信号输出面同步运转，根据光信号或磁信号建立曲面，正常运转时该曲面趋于平面，其振动在一定范围是受允许的，视为平衡状态，当出现不平衡时在组成的平面上会出现凹凸不平的情况，即为不平衡量分布情况；此处通过MATLAB进行建模得到曲面模型。[0013] S4、根据信号变化曲面建立不平衡量分布模型；通过特征抓取获取凸部和凹部分布情况，包括范围和高度信息；具体为，[0014] 先定义平衡水平面；该平衡水平面为多数特征点所在平面，将其定义为平衡水平面；[0015] 然后在凹部和凸部上定义范围中心点，求得范围面积；抓取凹部和凸部在平衡水平面上的面积，即为范围面积；[0016] 随后获取范围最高点位置，最高点到平衡水平面距离即为高度信息；[0017] 最后求得范围中心点和范围最高点投影至平衡水平面的点距，定义该点距中点为不平衡分布中心点，以中心点到范围最近点为半径画圆形区域，则该区域为不平衡分布区域，根据习惯定义高度阈值，根据高度信息给予不平衡分布区域的不平衡量分布情况。由于该模型上会出现多个凹凸区域，部分凹凸区域高度较小，属于无法避免的不平衡情况，也就是说其产生振动是允许范围以内的，因此根据习惯定义一个阈值，去掉阈值以外的数据点，得到所需数据点。[0018] 本发明还公开了一种基于风机叶轮动平衡检测方法的调平方法，包括以下步骤：[0019] S5、构建调节面；该调节面的作用是为了解决叶轮上的不平衡量，现有技术中常用的是通过增减重进行调平。[0020] S6、根据不平衡量分布模型，构建与不平衡量分布模型镜像分布的调节面模型。[0021] 优选的，所述调节面模型包括面板、设置于面板上的安装螺柱和螺纹安装于安装螺柱上的配重螺母。该方案即为通过增减重的方式进行调平，通过在安装螺柱上增设配重螺母或者减少配重螺母，已实现平衡。[0022] 优选的，所述调节面模型包括面板和均匀分布在面板上的电磁铁。[0023] 所述构建调节模型包括以下步骤：[0024] S7、获取不平衡量分布模型，提取其特征点；该特征点的提取即为S4步骤中高度信息和范围信息的再次提取。[0025] S8、将特征点定义在调节面上，找到最近的电磁铁，将其定义为调平点；由于电磁铁的分布并不能实现全面覆盖，因此存在无法实现点点相对的情况，基于此只能通过寻找最近的电磁铁[0026] S9、将高度信息转化为电磁铁的电流信息，调整流经电磁铁的电流；[0027] S10、获取最新的不平衡分布模型，对电流信息进行调整，直至电流信息趋于稳定。[0028] 本发明还公开了一种风机叶轮动平衡调平系统，包括叶轮单元、驱动单元、检测单元和调节单元，所述驱动单元用于驱动叶轮单元转动，所述检测单元包括设置于叶轮单元上的信号输出模块、与叶轮单元同步运转的信号接收模块和信号处理模块，所述调节单元包括电磁调节模块和电磁执行模块，电磁调节模块负责接收信号处理模块的信息，控制电磁执行模块的执行。[0029] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：[0030] 本发明的风机叶轮动平衡检测方法，通过对实际不平衡量进行数据优化构建出标准不平衡量分布情况，有助于下一步的调平。[0031] 本发明的风机叶轮动平衡调平方法，通过与磁信号检测方法相结合，通过给予电磁铁变化电流，给予与不平衡量曲面模型相同的调节曲面模型，其曲面搭建效率高使得调平效率高，同时采用相同的信号输入与输出，准确性高，有利于保证调平的精准度。[0032] 本发明的风机叶轮平衡调平系统，通过将检测信号与调平信号有机协调，解决了现有叶轮动平衡检测效率低、调平效率低、检测与调平一致性不高导致的精准度不高的问题。附图说明[0033] 图1为本发明调平系统结构示意图；[0034] 图2为本发明步骤S4中不平衡点分布示意图；[0035] 图3为本发明步骤S4中不平衡分布中心点抓取示意图；[0036] 图4为图3局部放大图；[0037] 图5本发明步骤S4中不平衡量分布示意图。[0038] 附图标记：1、叶轮单元；2、驱动单元；3、检测单元；4、调节单元；5、磁力面；6、辅助驱动结构；31、信号输出模块；32、信号接收模块；41、电磁执行模块。具体实施方式[0039] 为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。[0040] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。[0041] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。[0042] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。[0043] 实施例1[0044] 本实施例公开了一种风机叶轮动平衡检测方法，包括以下步骤：[0045] S1、在叶轮上构建信号输出面；[0046] S2、在信号输出面外构建信号接收面；[0047] S3、信号接收面随信号输出面同步运转，接收信号输出面信号，并建立信号变化曲面；[0048] S4、根据信号变化曲面建立不平衡量分布模型；[0049] 具体为，获取信号变化曲面上凸部和凹部分布情况，包括范围和高度信息；[0050] S41、定义平衡水平面；该平衡水平面为多数信号点所在平面，定义其为平衡面，相对该平衡面的凹凸不平的地方即为不平衡点。不平衡点的分布点值连接形成曲面，通过对凹凸曲面的数据处理即可得到不平衡数据。[0051] S42、定义范围中心点，求得范围面积；通过软件抓取凹凸面投影范围的中心点，范围面积是为了快速获取中心点而提供辅助。[0052] S43、获取范围最高点位置，最高点到平衡水平面距离即为高度信息；最高点表示不平衡量情况，也就是不平衡量的多少，现有技术通过在相对位置进行不平衡量的增减重，使得其平衡。由于上述数值均为实际数值，其数据中是存在些许误差，根据该实际数值进行平衡，数据量较大，不便于运算，因此需要对该数据进行处理。[0053] S44、求得范围中心点和范围最高点投影至平衡水平面的点距，定义该点距中点为不平衡分布中心点；[0054] S45、以中心点到范围最近点为半径所得到的圆形区域定义为不平衡量分布区域；[0055] S46、根据习惯定义高度阈值，根据高度信息给予不平衡量分布区域的不平衡量情况。[0056] 则根据S45和S46就完成了对实际数值的转化，将原有异形转化为规则锥形，以高度为顶点，即获取了不平衡，以锥底面为不平衡分布相位，如此有利于调平单元进行调节。[0057] 所述信号输出面包括均匀在叶轮上的输出单元，所述输出单元为光电信号输出或磁信号输出。本实施例仅用于检测获取相位和不平衡量，因此可采用光信号进行检测，同时可采用雷达信号，或其他测距信号，主要用于检测振动时产生的距离波动。磁信号输出的原理在此处也是采用距离进行测量。[0058] 本实施例[0059] 实施例2[0060] 本实施例公开了风机叶轮动平衡调平方法，包括以下步骤：[0061] S5、构建调节面；[0062] S6、根据不平衡量分布模型，构建与不平衡量分布模型镜像分布的调节面模型。[0063] 调节面与叶轮固定连接为一体。所述调节面模型包括面板、设置于面板上的安装螺柱和螺纹安装于安装螺柱上的配重螺母。[0064] 本实施例的调节面即为重量调节，通过实施例1中的方案得到不平静位置，然后找到对于安装螺柱位置，增减配重螺母即可，其不平衡量的值与增减量根据常规公式计算即可。该实施例公开了较为常规的技术方法，可通过对调节面的其他智能化设计，实现自动增重和减重。[0065] 实施例3[0066] 与实施例2不同的是，本实施例调节面与叶轮为分体式结构，通过辅助驱动结构6与叶轮转速保持一致。调节面模型包括面板和均匀分布在面板上的电磁铁。本实施例不采用重力进行调平，而是采用磁力进行调平。具体的，在叶轮上设置有磁力面，为了不干扰检测，可在叶轮另一端设置磁力面5，也就是信号输出面相反的一面。在此处信号输出面采用磁力信号输出，接收面接收磁极信号，制作如实施例1的不平衡分布模型。由于输出量为磁力信号，调节量也为磁力信号，调节效率相对较高，能快速达到平衡。[0067] 构建调节面模型包括以下步骤：[0068] S7、获取不平衡量分布模型，提取其特征点，特征点信息包括不平衡分布中心点、不平衡分布区域和不平衡量情况；该步骤实际而言就是获取实施例1中的锥形信息。[0069] S8、将对应不平衡中心点和不平衡分布区域定义在调节面上，即为将S7步骤中的锥形信息分布在调节面上，由于电磁铁的分布有限，存在未完全覆盖的情况，需要通过构建选择模型选择电磁铁作为调平点；具体的，构建选择模型包括以下步骤：[0070] S81、找到定义在调节面上的不平衡分布区域，也就是找到覆盖面；[0071] S82、找到S81中区域内的电磁铁，在覆盖面中找到电磁铁；[0072] 若在该区域内未找到电磁铁则扩大该区域面积，直至在区域内找到至少一个电磁铁，将其定义为调平点；当出现覆盖面较小，区域内不存在电磁铁时，只能通过周边电磁铁进行调平，扩大区域，可根据多次试验进行间隔时间，扩大半径等的调整，当找到第一个电磁铁的时候将其定义为用于调平的电磁铁即可，该电磁铁由于不是中心位置，在输出信号时，不能直接按照标准值进行输出，需要通过步骤S9进行调整。[0073] 若该区域内有多个电磁铁，则定义多个电磁铁为组合调平点，并计算各电磁铁的分配电流。存在区域较大，区域内有多个电磁铁的情况，采用区域缩小的方案并不适用，因此只能将区域内的所有电磁铁进行选择，出现未完全覆盖的电磁铁，当覆盖面积超过60％时进行选取，未超过舍弃该电磁铁，由于出现多个电磁铁，能产生组合磁信号，因此需要对其进行组合力计算。[0074] S9、将不平衡量情况转化为电磁铁的电流信息，调整流经电磁铁的电流；[0075] S91、根据转化模型将不平衡量情况模拟为电磁铁构建的调节曲面模型；[0076] S92、计算电磁铁构建S91中所述调节曲面模型所需电流，逐步增加或减少电流，直至模型构建完成；电流调整即为合力计算或单电磁铁的磁力输出，可通过多次试验数据拟合得到调整公式，进行运算。[0077] S10、获取最新的不平衡分布模型，对电流信息进行调整，直至电流信息趋于稳定。在持续运行过程中会出现不平衡情况，间隔时间进行获取最新的不平衡分布情况，如此使得该方案可以进行实时调平，即使是未拆机的叶轮也可进行检测和调平。

[0078] 实施例4[0079] 本实施例公开了一种风机叶轮动平衡调平系统，包括叶轮单元1、驱动单元2、检测单元3和调节单元4，所述驱动单元2用于驱动叶轮单元1转动，所述检测单元3包括设置于叶轮单元1上的信号输出模块31、与叶轮单元同步运转的信号接收模块32和信号处理模块，所述调节单元4包括电磁调节模块和电磁执行模块41，电磁调节模块41负责接收信号处理模块的信息，控制电磁执行模块的执行。[0080] 以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。