检测可旋转部件中的传感器和致动器之间的振动节点的方法技术

一种检测方法，用于检测可旋转部件的非并置传感器‑致动器对之间的振动节点，其包括：向所述传感器致动器对的致动器施加激励信号。所述方法还包括从所述传感器‑致动器对获得频率响应数据。所述方法还包括分析所述频率响应数据以探知所述可旋转部件的共振频率。所述方法包括识别所述非并置传感器‑致动器对的所述频率响应数据中的共振/反共振峰值对。而且，所述方法包括基于所述共振/反共振峰值对，确定所述振动节点是否位于所述非并置传感器‑致动器对的传感器和致动器之间。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】检测可旋转部件中的传感器和致动器之间的振动节点的方法
本专利技术中所描述的主题大体上涉及用于检测振动节点的方法，并且具体地涉及用于检测在具有主动磁轴承(activemagneticbearing，AMB)系统的转子动力机器中非并置(non-collocated)传感器和致动器(actuator)对之间的振动节点(vibrationnodes)的方法。
技术介绍
主动磁轴承系统用在转子动力机器(rotor-dynamicmachines)中，用于提供机械系统中的转动件的非接触运转支撑。主动磁轴承的非接触特征提供降低对转子的转动阻力，以及降低对旋转系统的磨损，以提高效率和旋转系统部件的寿命。至少一些已知的主动磁轴承系统包括至少一对致动器、一个或多个位置传感器和控制器。而且，一些已知的主动磁轴承系统是包括主动磁致动器和永磁体的混合磁轴承系统。位置传感器检测相对于至少一个致动器的转子的径向位置或实际的气隙距离。气隙距离作为信号向控制器传送，控制器把实际的气隙距离和用于转子的运转的优选气隙距离比较。然后控制器依据必须返回转子的优选气隙距离的轴承电流的变化产生激励电流。当转子在旋转时，振动从许多来源被诱发进入轴中，许多来源包括但不限于轴的旋转不平衡和外力，诸如作用于耦连至转子的部件上的流体压力差。当旋转速度变化时，振动的频率也在变化。当频率变化时，转子经历一个或多个弯曲(bending)模式。通常，第一弯曲模式的形状包括两个节点和一个反节点(anti-node)，第二弯曲模式的形状包括三个节点和两个反节点。节点是针对特定的模式形状不振荡的转子上的一点。反节点是在节点间转子呈现最大位移的转子上的一点。在一些已知的主动磁轴承系统中，节点可以落入致动器之一和关联的位置传感器之间。传感器和致动器对之间节点的存在代表由传感器检测的位移相对于由致动器可见的位移的180°移动。此位移需要由控制器处理。通常，转子的理论模型没有足够准确到检测宽的频率范围上的每个节点位置。而且，已知的转子的至少一些已知的测试方法要求拆开转子动力机器以分离转子。此外，识别弯曲模式转子的一些已知的方法只能够针对有限数目的弯曲模式给出结果。因此，识别针对转子的各种弯曲模式的振动节点的数目以及精确位置是非常困难的。
技术实现思路
在一方面，本专利技术提供了一种检测方法，用于检测可旋转部件的非并置传感器-致动器对之间的振动节点。其包括：所述非并置传感器-致动器对包括至少一个致动器。所述方法包括向操作耦连至所述可旋转部件的至少一个致动器施加激励信号。所述方法还包括从所述非并置传感器-致动器对获得所述可旋转部件的频率响应数据。所述方法还包括分析所述频率响应数据以探知所述可旋转部件的至少一个共振频率。此外，所述方法包括识别所述非并置传感器-致动器对的所述频率响应数据中的至少一个共振/反共振峰值对。而且，所述方法包括基于所述至少一个共振/反共振峰值对，确定所述振动节点是否位于所述非并置传感器-致动器对的传感器和致动器之间。在另一方面，本专利技术提供了一种检测方法，用于检测主动磁轴承系统的非并置传感器-致动器对之间的振动节点。所述非并置传感器-致动器对包括至少一个电磁轴承和至少一个位置传感器。所述主动磁轴承系统包括可旋转部件和控制器。所述方法包括基于所述可旋转部件的模型计算所述可旋转部件的至少一个共振频率。所述至少一个计算出的共振频率对应于所述可旋转部件的至少一个弯曲模式。所述方法还包括使用来自所述控制器的控制动作信号致动所述电磁轴承。而且，所述方法包括从耦连至所述可旋转部件的所述非并置传感器-致动器对获得所述可旋转部件的频率响应数据。把计算出的共振频率和所述频率响应数据比较，以识别至少一个共振峰值。所述方法包括基于所述至少一个共振峰值，分析所述频率响应数据以探知至少一个共振/反共振峰值对。此外，所述方法包括针对所述至少一个弯曲模式，基于所述至少一个共振/反共振峰值对，确定所述振动节点是否位于所述非并置传感器-致动器对的所述至少一个位置传感器和所述至少一个电磁轴承之间。附图说明当参照附图阅读下文的详细描述时，本专利技术公开的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解，附图中相同的字符代表所有图中的相同的零件，其中：图1是示例性主动磁轴承(AMB)系统的示意图；图2是用于图1中示出的AMB系统中使用的控制器的框图；图3是示出针对图1的AMB系统的转子的多个弯曲模式的理论弯曲形状的一系列示意图形；图4是显示在宽范围的频率上在位置传感器处图3中示出的转子的频率响应的幅值的示意图；图5是由区域C标识的图4的放大图，示出图3中示出的转子的频率响应曲线；以及图6是用于检测图1中示出的AMB系统的传感器-致动器对之间的振动节点的示例性方法的框图。除非另外指出，否则本说明书中提供的图意味着图示公开的实施例的特征。这些特征被认为可在包括本专利技术公开的一个或多个实施例的各种系统中应用。同样地，图不意味着包括本领域技术人员所知的为了实践本说明书中公开的实施例所要求的所有常规的特征。具体实施方式在下文的说明书和权利要求中，将参照许多术语进行描述，这些术语会被定义为具有下面的含义。单数形式“一(a)”、“一(an)”和“所述(the)”包括复数引用，除非上下文以别的方式有明确指示。“可选的”或“可选地”意味着按顺序描述的事件或情况可以或可以不出现，并且该描述包括事件出现的情况和事情不出现的情况。而且，提到“一个实施例”不旨在解读为排除也包括所陈述特征的附加实施例的存在。而且，除非明确指示为相反，否则“包括”或“具有”具有特定性质的一个元件或多个元件的实施例可以包括不具有该性质的附加的这些元件。如在说明书和权利要求中使用的近似语言可以被应用以修饰可允许变化的不会导致与其相关的基本功能变化的任何定量表示。因此，由诸如“大约”、“近似地”和“基本上”的一个或若干术语修饰的值不局限于指定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可以对应于用于测量该值的仪器的精度。这里并在说明书和权利要求中，范围限制可以被组合和/或互换；这些范围被标识并包括包含于其中的所有子范围，除非上下文或用语另有指示。而且，如本说明书中使用的术语“实时”指关联事件的出现时间、预定数据的测量和采集的时间、处理数据的时间和针对事件和环境的系统响应的时间中的至少一个。在本说明书中描述的实施例中，这些活动和事件基本上同时出现。如本说明书中描述的术语“处理器”和“计算机”是相关术语，例如“处理装置”、“计算装置”和“控制器”不局限于只是在本领域中被称作计算机的那些集成电路，而是广泛地指微控制器、微型计算机、可编程逻辑控制器(PLC)、专用集成电路和其它可编程电路，并且这些术语在本说明书中可互换使用。在本说明书中描述的实施例中，存储器可以包括但不局限于计算机可读介质，诸如随机存取存储器(RAM)和计算机可读非易失性介质，诸如闪存。可选择性地，还可以使用软盘、光盘-只读存储器(CD-ROM)、磁-光盘(MOD)和/或数字通用盘(DVD)。同样，在本说明书中描述的实施例中，附加输入信道可以是但不局限于与操作员界面关联的计算机外围设备，诸如鼠标和键盘。可选择性地，还可以使用其它计算机外围设备，其可以包括例如但不局限于扫描器。而且，在示例性实施例中，附加输入信道可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种检测方法，用于检测可旋转部件的非并置传感器‑致动器对之间的振动节点，所述非并置传感器‑致动器对包括至少一个致动器，所述方法包括：向操作耦连至所述可旋转部件的所述至少一个致动器施加激励信号；从所述非并置传感器‑致动器对获得所述可旋转部件的频率响应数据；分析所述频率响应数据以探知所述可旋转部件的至少一个共振频率；识别所述非并置传感器‑致动器对的所述频率响应数据中至少一个共振/反共振峰值对；以及基于所述至少一个共振/反共振峰值对，确定所述振动节点是否位于所述非并置传感器‑致动器对的传感器和所述至少一个致动器之间。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.11.14 US 14/5419531.一种检测方法，用于检测可旋转部件的非并置传感器-致动器对之间的振动节点，所述非并置传感器-致动器对包括至少一个致动器，所述方法包括：向操作耦连至所述可旋转部件的所述至少一个致动器施加激励信号；从所述非并置传感器-致动器对获得所述可旋转部件的频率响应数据；分析所述频率响应数据以探知所述可旋转部件的至少一个共振频率；识别所述非并置传感器-致动器对的所述频率响应数据中至少一个共振/反共振峰值对；以及基于所述至少一个共振/反共振峰值对，确定所述振动节点是否位于所述非并置传感器-致动器对的传感器和所述至少一个致动器之间。2.根据权利要求1所述的方法，其中：还包括使用来自控制器的控制动作信号致动所述至少一个致动器，以使所述可旋转部件悬浮。3.根据权利要求1所述的方法，其中：还包括使用位于与所述至少一个致动器相邻位置的所述传感器测量所述可旋转部件的位移量，其中，所述传感器和所述至少一个致动器限定所述非并置传感器-致动器对。4.根据权利要求1所述的方法，其中：还包括在控制器的存储区中存储所述频率响应数据。5.根据权利要求1所述的方法，其中：所述至少一个共振/反共振峰值对包括共振峰值和反共振峰值，并且其中，所述共振峰值对应于所述可旋转部件的至少一个共振频率。6.根据权利要求5所述的方法，其中：确定所述振动节点是否位于所述非并置传感器-致动器对的传感器和至少一个致动器之间，包括当所述反共振峰值跟随在所述至少一个共振/反共振峰值对的相应共振峰值后时，确定所述振动节点位于所述传感器和所述至少一个致动器之间。7.根据权利要求1所述的方法，其中：还包括基于所述可旋转部件的频率响应数据确定所述可旋转部件的传递函数。8.根据权利要求7所述的方法，其中：还包括基于所述传递函数生成所述可旋转部件的参数模型。9.根据权利要求8所述的方法，其中：还包括基于所述可旋转部件的所述传递函数修改操作耦连至所述至少一个致动器的控制器的控制算法。10.一种检测方法，用于检测主动磁轴承系统的非并置传感器-致动器对之间的振动节点的方法，所述非并置传感器-致动器对包括至少一个电磁轴承和至少一个位置传感器，所述主动磁轴承系统包括可旋转部件和控制器，所述方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：R卡斯塔内塞格，SN阿沙尔，C博伊德，M奥萨马，A安塔马蒂内兹，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US