现场平衡检测仪的研制及应用

　　1　引言

　　旋转机械在运行过程中都会由于种种原因而产生振动,其中一个主要原因就是旋转系失去了平衡状态,因此经常性地对旋转系进行平衡已成为保证旋转机械正常使用的一种有效方法。我们知道旋转系(或旋转件)的平衡方法主要有两种:一种是将旋转件安装在专用的平衡机上进行平衡校正;另一种方法就是针对旋转系的现场平衡方法。

　　从现场平衡所采取的方法来讲,有以经验为主的现场平衡方法,这种方法不采用专门的平衡检测仪,而是借助于常规的工具并在经验的指导下所进行的一种现场平衡方法,这在旋转机械平衡条件要求不高的情况下(除了平衡精度要求不高外,再一个就是不需要对旋转系进行动平衡校正)是可行的,而且也是一种实用的现场平衡方法。但随着对旋转系平衡精度要求的进一步的提高以及随着电子技术、计算机技术的发展,相应地对现场平衡检测方法的要求也就越来越高。文中所研制的现场平衡检测仪就是集电子技术与计算机技术为一体的且运用了同步锁相信号检测技术及FFT数据处理技术的一种智能型平衡检测仪器。

　　2　现场平衡检测仪的功能及检测原理

　　2·1　基本功能

　　现场平衡检测仪的功能应包括:单面平衡;双面平衡。为了实现这两个功能,平衡检测仪相应地需要设置两个检测振动信号的通道(CH1、CH2)和一个转速信号通道。现场平衡检测仪的面板图如图1所示。

　　从图1可以看出,现场平衡检测仪采用的是数字显示方式,因此检测参数值的显示就比较直观。文中所述的现场平衡检测仪除了能提供平衡检测值外,另外还提供了转速值及基频振动信号的幅值和相位值,这些参数的显示是通过功能键的切换来实现的。

　　2·2　检测电路

　　现场平衡检测仪的组成核心是AT89C52单片机。单片机一方面为信号采样提供了中断信号和查询信号;另一方面提供了数据处理和平衡分析所需要的大量资源。除此而外,现场平衡检测仪还配有两路振动信号检测通道和一路转速信号通道。采用AT89C52单片机作为现场平衡检测仪的核心器件,既可简化检测电路的设计,同时又可提高现场平衡检测的精度。

　　从某种意义上讲,如果没有计算机的诞生和发展,现场平衡检测技术的水平就难于有很大程度的提高。图2所示的为现场平衡检测仪的检测电路原理图。

　　图2中的程控锁相采样电路是研制现场平衡检测仪的关键电路。通过该电路的程控倍频及锁相功能,AT89C52就可以在基频振动的一个周期内均匀地采样到2N个数据,这里数据采样的起始相位是由转速信号提供的。由于采样到的2N个数据包含了基频振动信号的完整信息,因此通过FFT变换获得的基频分量的幅值和相位反映了不平衡量的变化。现场平衡检测仪就是依据这种原理而研制的仪器。