防振支架的狀態(tài)監(jiān)視的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供防振支架的狀態(tài)監(jiān)視，例如三明治式支架(2a)，其中多個(gè)彈性層與剛性板交錯(cuò)。使用在一段時(shí)間上測量或?qū)С龅妮斎牒洼敵鰯?shù)據(jù)確定一組有效性數(shù)據(jù)。有效性數(shù)據(jù)指示防振支架(2a)的有效性，特別是動(dòng)態(tài)剛度。輸入數(shù)據(jù)指示(例如從固定所述支架(2a)的相關(guān)設(shè)備或裝備(1))施加到防振支架的輸入振動(dòng)的振幅，輸出數(shù)據(jù)指示防振支架的相應(yīng)輸出振動(dòng)(例如傳遞到相關(guān)設(shè)備或裝備的外部支撐框架(12)中的振動(dòng))的振幅。使用該組有效性數(shù)據(jù)，例如通過將使用在不同時(shí)間段上采集的輸入和輸出數(shù)據(jù)確定的連續(xù)組有效性數(shù)據(jù)相比較，監(jiān)視防振支架(2a)的操作狀態(tài)。
【專利說明】防振支架的狀態(tài)監(jiān)視

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及防振支架的狀態(tài)監(jiān)視，特別是在用于支撐旋轉(zhuǎn)電氣機(jī)器(例如電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī))定子的懸掛結(jié)構(gòu)中使用的一類防振支架的狀態(tài)監(jiān)視。

【背景技術(shù)】
[0002]三明治式防振支架在工業(yè)應(yīng)用中廣為人知。例如，它們可以定位于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)組下方，以提供彈性懸掛。典型的三明治式支架包括由定位于兩個(gè)剛性端板之間的橡膠或聚合物形成的一個(gè)或多個(gè)彈性層。在一些情況下，剛性板插入相鄰的彈性層之間，以增大承載能力。三明治式支架可用于壓縮或剪切，或者二者的組合。可認(rèn)為三明治式支架具有阻尼特性和動(dòng)態(tài)剛度(彈簧)特性。
[0003]用于旋轉(zhuǎn)電氣機(jī)器的定子組件在正常情況下將安裝在外部支撐框架上。三明治式支架可用于使傳遞到支撐框架中的振動(dòng)量降低至最小，有效地使定子組件與支撐框架解耦。更特別地，三明治式支架可定位于外部支撐框架和一部分定子之間，從而在旋轉(zhuǎn)電氣機(jī)器的操作過程中，它們承受在定子的大致切線方向上的壓縮載荷，承受在定子的大致徑向方向上的徑向剪切載荷。
[0004]三明治式支架安裝在外部支撐框架或結(jié)構(gòu)內(nèi)部，這使得難以視覺檢查或監(jiān)視它們的狀態(tài)。因此需要一種改進(jìn)的狀態(tài)監(jiān)視方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供防振支架的狀態(tài)監(jiān)視，包括以下步驟:通過以下步驟確定指示防振支架的有效性的第一組有效性數(shù)據(jù):測量或?qū)С鲚斎霐?shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)，所述輸入數(shù)據(jù)指示(例如從固定支架的相關(guān)設(shè)備或裝備)施加于防振支架的輸入振動(dòng)的振幅，所述輸出數(shù)據(jù)指示防振支架的相應(yīng)的輸出振動(dòng)(例如傳遞到相關(guān)設(shè)備或裝備的外部支撐框架中的振動(dòng))的振幅，所述輸入和輸出數(shù)據(jù)在第一時(shí)間段上進(jìn)行測量或?qū)С?；以及使用輸入和輸出?shù)據(jù)確定第一組有效性數(shù)據(jù)；以及基于第一組有效性數(shù)據(jù)監(jiān)視防振支架的操作狀態(tài)。
[0006]可以僅從第一組有效性數(shù)據(jù)獲得關(guān)于防振支架的操作狀態(tài)的重要和有用信息，SP基于僅在第一時(shí)間段上提供的輸入和輸出數(shù)據(jù)。不是總需要比較有效性數(shù)據(jù)與連續(xù)組的有效性數(shù)據(jù)。但是，在一個(gè)示例中，通過比較使用在不同時(shí)間段上采集的輸入和輸出數(shù)據(jù)確定的連續(xù)組有效性數(shù)據(jù)，可以監(jiān)視支架的操作狀態(tài)。以時(shí)間間隔周期性地確定連續(xù)組有效性數(shù)據(jù)，然后比較連續(xù)組有效性數(shù)據(jù)與一個(gè)或多個(gè)先前組有效性數(shù)據(jù)(其通常存儲(chǔ)在例如適當(dāng)?shù)拇鎯?chǔ)器中)，從而可以識(shí)別支架的動(dòng)態(tài)剛度的任何退化。更特別的，狀態(tài)監(jiān)視還可以包括以下步驟:通過以下步驟確定指示防振支架的有效性的第二組有效性數(shù)據(jù)，這是通過測量或?qū)С鲚斎霐?shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)來確定的，所述輸入數(shù)據(jù)指示施加于防振支架的輸入振動(dòng)的振幅，所述輸出數(shù)據(jù)指示防振支架的相應(yīng)的輸出振動(dòng)的振幅，輸入和輸出數(shù)據(jù)在不同于第一時(shí)間段的第二時(shí)間段上進(jìn)行測量或?qū)С觥Ｔ诘诙r(shí)間段上測量或?qū)С龅妮斎牒洼敵鰯?shù)據(jù)可用于確定第二組有效性數(shù)據(jù)。然后，基于第一和第二組有效性數(shù)據(jù)執(zhí)行支架操作狀態(tài)的監(jiān)視。通過類似方式可以確定其他組有效性數(shù)據(jù)。在另一個(gè)示例中，可以處理或分析第一組有效性數(shù)據(jù)，以發(fā)現(xiàn)支架是否滿足動(dòng)態(tài)剛度或其他操作特性的最低要求。
[0007]總體來說，可以理解輸入振動(dòng)和對(duì)應(yīng)的輸出振動(dòng)的振幅之間的關(guān)系取決于防振支架在最小化振動(dòng)傳遞方面多么有效。換言之，如果防振支架正確操作，那么由于防振支架提供的阻尼效應(yīng)，輸出振動(dòng)的振幅應(yīng)顯著小于輸入振動(dòng)的振幅。防振支架的有效性通常會(huì)隨時(shí)間降低，本發(fā)明提供無需視覺檢查而監(jiān)視有效性的有用方法，其還能夠預(yù)測支架的使用壽命。
[0008]可以在防振支架上或者附近承受輸入和輸出振動(dòng)的適當(dāng)位置處安裝傳感器(通常是高頻加速度計(jì))。傳感器可以物理集成在防振支架中，或者安裝到固定防振支架的外部支撐框架和相關(guān)設(shè)備或裝備的部件上。能夠從提供加速度或振幅測量值等數(shù)據(jù)的傳感器獲得或?qū)С鰻顟B(tài)監(jiān)視所必需的輸入和輸出數(shù)據(jù)。例如，用于對(duì)加速度測量值進(jìn)行濾波和處理的電子設(shè)備可以進(jìn)行必要的整合。傳感器可以通過適當(dāng)?shù)挠芯€(例如使用電纜)或無線設(shè)置連接至外部電子裝備或儀器。通常在輸入振動(dòng)施加于支架的時(shí)間段上采集輸入和輸出數(shù)據(jù)，例如在引起輸入振動(dòng)的相關(guān)設(shè)備或裝置操作時(shí)。在實(shí)踐中，當(dāng)施加輸入振動(dòng)時(shí)連續(xù)或者僅在一些時(shí)間段中采集輸入和輸出數(shù)據(jù)。在輸入和輸出數(shù)據(jù)被適當(dāng)?shù)奶幚砥鲉卧褂靡源_定有效性數(shù)據(jù)之前，輸入和輸出數(shù)據(jù)可以被保存(例如在適當(dāng)?shù)拇鎯?chǔ)器中)。測量或?qū)С鲚斎牒洼敵鰯?shù)據(jù)以確定每組有效性數(shù)據(jù)的時(shí)間段可以是離散或者重疊的。在輸入和輸出數(shù)據(jù)被可選的轉(zhuǎn)換到其他域中之前(典型但不排它的，頻域)，可以在時(shí)域中采集輸入和輸出數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換使用任何適當(dāng)?shù)淖儞Q(例如快速傅里葉變換FFT，小波變換或改進(jìn)希爾伯特變換)以進(jìn)行進(jìn)一步處理。
[0009]防振支架的有效性將取決于其阻尼及其動(dòng)態(tài)剛度。在防振支架的使用壽命中，例如蠕變和疲勞將導(dǎo)致有效性退化。防振支架的動(dòng)態(tài)剛度將取決于輸入振動(dòng)的頻率和振幅(或位移)，還取決于防振支架的操作溫度。動(dòng)態(tài)剛度與輸入振動(dòng)的頻率具有非線性關(guān)系，且取決于隨著防振支架的操作狀態(tài)變化的內(nèi)部共振、駐波和質(zhì)量效應(yīng)。動(dòng)態(tài)剛度還取決于振幅這一事實(shí)意味著輸入和輸出振動(dòng)之間的關(guān)系將取決于每個(gè)輸入振動(dòng)的振幅，例如防振支架對(duì)于具有較小振幅的輸入振動(dòng)具有較大的動(dòng)態(tài)剛度，對(duì)于具有較大振幅的輸入振動(dòng)具有較小的動(dòng)態(tài)剛度。
[0010]在一個(gè)時(shí)間段上施加于防振支架的輸入振動(dòng)通常具有幾個(gè)頻率分量。輸出振動(dòng)也將具有幾個(gè)頻率分量，其中一些頻率分量與輸入振動(dòng)的頻率分量相同，但是由于防振支架的阻尼效應(yīng)而具有不同的振幅，但是其他分量可由防振支架本身的動(dòng)態(tài)剛度引入。例如，輸出振動(dòng)可包括由于質(zhì)量效應(yīng)和/或駐波效應(yīng)而由防振支架引入的頻率分量，其中質(zhì)量效應(yīng)取決于支架中的彈性材料(例如橡膠或聚合物層)的固有頻率。這些高階頻率效應(yīng)對(duì)于監(jiān)視防振支架物理特性的長期退化特別有用，例如在彈性層中的基礎(chǔ)聚合物損壞的情況下。
[0011]如果在特定時(shí)間段上采集的輸入和輸出數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換到頻域內(nèi)，那么輸入和輸出振動(dòng)的頻率分量可以被選擇性的分離?？梢允褂幂斎牒洼敵鰯?shù)據(jù)的一個(gè)或多個(gè)頻率分量導(dǎo)出有效性數(shù)據(jù)。(如果輸入和輸出數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換到如上所述頻域以外的其他域中，那么在該轉(zhuǎn)換域中輸入和輸出振動(dòng)的分量可以被選擇性的分離并用于導(dǎo)出有效性數(shù)據(jù)。以下提到的輸入和輸出數(shù)據(jù)的頻率分量應(yīng)被理解為表示可適用的任何其他轉(zhuǎn)換域中的分量)。在一個(gè)示例中，僅一個(gè)頻率分量處的輸入和輸出數(shù)據(jù)可以被分離然后用于確定針對(duì)采集輸入和輸出數(shù)據(jù)的特定時(shí)間段上的一組有效性數(shù)據(jù)。如果防振支架用于將旋轉(zhuǎn)電氣機(jī)器(例如電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī))的定子組件與外部支撐框架解耦，那么所選擇的頻率分量可以是電極通過頻率一其等于轉(zhuǎn)差頻率乘以電氣機(jī)器的電極數(shù)一或者是例如定子橢圓形頻率(ovallingfrequency)。但是，更典型的是使用輸入和輸出數(shù)據(jù)的多個(gè)頻率分量或者甚至是整個(gè)頻譜來確定有效性數(shù)據(jù)，特別是，使得由防振支架引入的額外效應(yīng)被考慮在內(nèi)。
[0012]容易理解，可以按時(shí)間間隔執(zhí)行對(duì)輸入和輸出數(shù)據(jù)的處理，以導(dǎo)出連續(xù)組有效性數(shù)據(jù)。這些時(shí)間間隔可以是固定的和/或考慮其他因素，例如振動(dòng)輸入的振幅。例如，可以每小時(shí)一次或者每天一次執(zhí)行處理以導(dǎo)出有效性數(shù)據(jù)——可選的使用從執(zhí)行上次處理事件開始連續(xù)采集的輸入和輸出數(shù)據(jù)——或者在嚴(yán)重的瞬態(tài)事件之后，在測量防振支架的有效性可能有用時(shí)，以免防振支架已經(jīng)被損壞。如果使用固定的時(shí)間間隔，那么可以根據(jù)防振支架的使用環(huán)境設(shè)置處理事件之間的時(shí)間。例如，如果支架正用于支撐系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，那么處理事件之間較短的時(shí)間是優(yōu)選的。
[0013]使用輸入和輸出數(shù)據(jù)來確定防振支架的有效性利用其固有的動(dòng)態(tài)剛度，而不必直接測量或計(jì)算剛度模型。當(dāng)防振支架隨著其使用壽命而退化時(shí)，由于支架引入共振，輸出振動(dòng)的振幅將接近在有些情況下甚至可能超過輸入振動(dòng)。防振支架的有效性包括作為復(fù)雜表達(dá)式的阻尼和動(dòng)態(tài)剛度。支架中的損壞或缺陷對(duì)較高階頻率分量的影響通常大于一階頻率分量，且整體影響將引起整個(gè)頻率范圍上有效性的降低。在本文中使用的術(shù)語“較高階頻率分量”或“較高階分量”指代有效性數(shù)據(jù)中除一階分量以外的一個(gè)或多個(gè)頻率分量。如其他部分指出的，阻尼的變化主要反映在特定分量的振幅和形狀的變化中(例如減小的阻尼導(dǎo)致較窄的尖峰，反之亦然)，而剛度的變化主要反映在特定分量的頻率變化中。
[0014]可以從一個(gè)或多個(gè)頻率處輸入數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)之間的關(guān)系導(dǎo)出防振支架的有效性數(shù)據(jù)。例如，作為頻率函數(shù)的有效性數(shù)據(jù)E可由公式確定:
[0015]=(BQl)

An(Z)
[0016]其中:
[0017]Ain是指示施加于支架的輸入振動(dòng)的振幅的輸入數(shù)據(jù)，以及
[0018]Aout是指示輸出振動(dòng)的振幅的輸出數(shù)據(jù)。
[0019]如上所述，使用輸入和輸出數(shù)據(jù)的整個(gè)頻譜或僅使用頻譜內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)頻率分量或尖峰可以導(dǎo)出有效性數(shù)據(jù)。在僅使用輸入和輸出數(shù)據(jù)的一個(gè)頻率分量的情況下，有效性數(shù)據(jù)可以表述為一數(shù)值，其代表針對(duì)該頻率分量以及針對(duì)采集輸入和輸出數(shù)據(jù)的時(shí)間段的支架的阻尼和動(dòng)態(tài)剛度。如果使用輸入和輸出數(shù)據(jù)的多于一個(gè)頻率分量或者整個(gè)頻譜，那么有效性數(shù)據(jù)可以表述為頻率的函數(shù)?；蛘?，可以執(zhí)行進(jìn)一步的處理(例如平均步驟)，從而有效性數(shù)據(jù)可以表述為一數(shù)值，其代表針對(duì)所選擇的特定頻率分量以及針對(duì)采集輸入和輸出數(shù)據(jù)的時(shí)間段的支架的阻尼和動(dòng)態(tài)剛度。輸出數(shù)據(jù)和有效性數(shù)據(jù)之一或二者的頻譜內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)尖峰的振幅的變化可以歸因于防振支架所提供的阻尼的變化。一個(gè)或多個(gè)尖峰的形狀的變化可以歸因于阻尼的變化。還可以看出輸出數(shù)據(jù)和有效性數(shù)據(jù)之一或二者的頻譜內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)尖峰的頻率如何隨著支架的使用壽命變化。這種變化可以歸因于防振支架的動(dòng)態(tài)剛度的變化。一個(gè)示例是代表駐波頻率的頻率分量的變化，駐波頻率經(jīng)常提供關(guān)于防振支架的物理狀態(tài)的有用信息。例如，通過對(duì)輸出數(shù)據(jù)或有效性數(shù)據(jù)的頻譜應(yīng)用峰值檢測函數(shù)或者改進(jìn)希爾伯特變換，可以監(jiān)視一個(gè)或多個(gè)頻率分量的變化。因此容易理解通過監(jiān)視不同頻譜內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)分量的振幅和頻率之一或二者的變化可以獲得關(guān)于防振支架的有效性的信息。
[0020]一旦已經(jīng)確定了針對(duì)特定時(shí)間段的有效性數(shù)據(jù)，那么其可用于防振支架的狀態(tài)監(jiān)視。例如，如果一個(gè)或多個(gè)頻率分量的振幅和/或頻率與閾值比較，那么僅從第一組有效性數(shù)據(jù)就可以獲得關(guān)于防振支架的操作狀態(tài)的重要信息?？梢灶A(yù)測，在防振支架的使用壽命期間有效性將降低，因此可以對(duì)現(xiàn)有的有效性數(shù)據(jù)進(jìn)行外推，用其預(yù)測支架什么時(shí)候可能需要維修或更換。通過例如注意連續(xù)組有效性數(shù)據(jù)中的階躍變化，還可以監(jiān)視來自于嚴(yán)重瞬態(tài)事件的損壞。如果考慮額外的效應(yīng)，例如由防振支架產(chǎn)生的內(nèi)部共振、駐波和質(zhì)量效應(yīng)，那么它們對(duì)于評(píng)估可能指示損壞的支架中的解體、孔隙和裂縫特別有用。
[0021]在一種設(shè)置中，防振支架包括與剛性板交錯(cuò)的多個(gè)彈性層。彈性層可由任何適當(dāng)?shù)牟牧现瞥?，例如橡膠、橡膠混合物或聚合物。類似的，剛性板可由適當(dāng)?shù)牟牧现瞥桑m然剛性板金屬(例如鋼)通常是優(yōu)選的。在使用中，防振支架將通常具有施加壓縮載荷分量所沿的壓縮軸和一對(duì)正交的剪切軸。剪切載荷分量可以沿著取決于外部支撐框架或結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計(jì)的剪切軸之一或二者施加在防振支架上。壓縮軸將通常大致垂直于不同彈性層與交錯(cuò)的剛性板的平面，剪切軸將通常大致平行于不同彈性層與交錯(cuò)的剛性板的平面。
[0022]如果防振支架布置于旋轉(zhuǎn)電氣機(jī)器的定子組件和外部支撐框架之間，那么防振支架將通常定位為其壓縮軸(即垂直于彈性層與交錯(cuò)的剛性板的平面的軸)大致與定子的切線對(duì)齊，且其一個(gè)剪切軸大致與定子的半徑對(duì)齊。在這種情況下，重要的阻尼和動(dòng)態(tài)剛度是針對(duì)壓縮載荷的阻尼和動(dòng)態(tài)剛度。
[0023]確定有效性數(shù)據(jù)的步驟還可以考慮支架的操作溫度，因?yàn)檫@影響動(dòng)態(tài)剛度。換言之，防振支架的有效性數(shù)據(jù)可以針對(duì)操作溫度進(jìn)行“歸一化”。在一個(gè)示例中:
[0024]En (f) =E(f)ktka(EQ2)
[0025]其中:
[0026]En(f)是歸一化的有效性數(shù)據(jù)，
[0027]kt是針對(duì)溫度調(diào)整的系數(shù)，以及
[0028]ka是針對(duì)振幅調(diào)整的系數(shù)。
[0029]在防振支架布置于旋轉(zhuǎn)電氣機(jī)器的定子組件和外部框架之間的情況下，例如可以使用溫度傳感器測量定子溫度或者空氣流動(dòng)溫度。對(duì)于一般的監(jiān)視目的，溫度傳感器通常布置在任何電氣機(jī)器中的不同位置處，當(dāng)導(dǎo)出有效數(shù)據(jù)時(shí)，測量值可以簡便地由處理器單元使用?？梢允褂萌魏芜m當(dāng)?shù)臏囟葌鞲衅?。?dāng)防振支架的測量或?qū)С龅牟僮鳒囟仍陬A(yù)定溫度范圍內(nèi)時(shí)，可以進(jìn)行輸入和輸出數(shù)據(jù)的處理以導(dǎo)出第一組(或連續(xù)多組)有效性數(shù)據(jù)。這可以免除針對(duì)溫度歸一化有效性數(shù)據(jù)的要求。
[0030]本發(fā)明還提供一種用于防振支架的狀態(tài)監(jiān)視的設(shè)備，包括:第一裝置，用于測量或?qū)С鲋甘臼┘佑诜勒裰Ъ艿妮斎胝駝?dòng)的振幅的輸入數(shù)據(jù)；第二裝置，用于測量或?qū)С鲋甘痉勒裰Ъ艿南鄳?yīng)的輸出振動(dòng)的振幅的輸出數(shù)據(jù)，以及處理器單元，所述處理器單元適于使用在第一時(shí)間段上測量或?qū)С龅妮斎牒洼敵鰯?shù)據(jù)確定指示防振支架的有效性的第一組有效性數(shù)據(jù)；以及基于第一組有效性數(shù)據(jù)監(jiān)視防振支架的操作狀態(tài)。
[0031]處理器單元還適于使用在不同于第一時(shí)間段的第二時(shí)間段上測量或?qū)С龅妮斎牒洼敵鰯?shù)據(jù)確定指示防振支架的有效性的第二組有效性數(shù)據(jù)，以及基于第一和第二組有效性數(shù)據(jù)監(jiān)視防振支架的操作狀態(tài)。通過如上所述的類似方式，可以確定其他組有效性數(shù)據(jù)。
[0032]組件可包括防振支架和上述設(shè)備。
[0033]組件還可包括用于旋轉(zhuǎn)電氣機(jī)器的定子組件和外部支撐框架，防振支架定位于外部支撐框架和一部分定子組件之間，從而在旋轉(zhuǎn)電氣機(jī)器的操作過程中，防振支架承受在定子組件的大致切線方向的壓縮載荷且承受在定子組件的大致徑向方向的徑向剪切載荷。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]圖1顯示用于旋轉(zhuǎn)電氣機(jī)器的一部分定子組件的透視圖，旋轉(zhuǎn)電氣機(jī)器通過三明治式防振支架固定至外部支撐框架，根據(jù)本發(fā)明監(jiān)視防振支架的狀態(tài)；
[0035]圖2顯示作為時(shí)間函數(shù)的加速度數(shù)據(jù)；
[0036]圖3顯示作為頻率函數(shù)的加速度數(shù)據(jù)；
[0037]圖4顯示作為頻率函數(shù)的歸一化有效性數(shù)據(jù)；
[0038]圖5顯示支架的動(dòng)態(tài)剛度如何隨施加到支架的輸入振動(dòng)的振幅而變化；
[0039]圖6顯示支架的動(dòng)態(tài)剛度如何隨支架的溫度而變化；
[0040]圖7顯示如何比較歸一化的有效性數(shù)據(jù)以提供支架的狀態(tài)監(jiān)視。

【具體實(shí)施方式】
[0041]圖1顯示用于旋轉(zhuǎn)電氣機(jī)器(例如電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī))的一部分定子組件I。
[0042]外部支撐框架定位于定子組件I的外部。定子組件的每個(gè)軸端在分離的安裝位置處間接連接至外部支撐框架的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，安裝位置典型地圍繞定子組件的圓周間隔開。
[0043]每個(gè)安裝位置包括一對(duì)并排支架2a和2b。當(dāng)轉(zhuǎn)子(未顯示)在定子組件I內(nèi)部沿著第一方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，每對(duì)支架中的一個(gè)支架承受增大的壓縮載荷，當(dāng)轉(zhuǎn)子沿著相反方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，每對(duì)支架中的另一個(gè)支架承受增大的壓縮載荷。第一三明治式防振支架2a包括剛性端部支撐構(gòu)件，其包括反應(yīng)板4a、安裝板6a和支撐托架8a。類似的，第二三明治式防振支架2b包括剛性端部支撐構(gòu)件，其包括反應(yīng)板4b、安裝板6b和支撐托架8b。安裝板6a、6b包括開口，從而能使端部支撐構(gòu)件通過螺栓機(jī)械固定至外部支撐框架12的在圓周上間隔的部分。
[0044]剛性中間支撐構(gòu)件10定位于第一支架2a和第二支架2b之間，并機(jī)械固定至定子組件I。
[0045]第一支架2a和第二支架2b具有與兩個(gè)中間剛性板交錯(cuò)的三個(gè)彈性層。彈性層和交錯(cuò)的剛性板定位于反應(yīng)板4a和4b之間，并且反向面對(duì)中間支撐構(gòu)件10的表面，如圖1所示。
[0046]很容易理解，定子組件I和外部支撐框架12之間沒有直接的物理連接。更特別的，在每個(gè)安裝位置，定子組件I和外部支撐框架12的結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的間接連接是通過第一支架2a和第二支架2b的中間支撐構(gòu)件10和端部支撐構(gòu)件實(shí)現(xiàn)的。定子組件I和外部支撐框架12之間沿徑向方向(R)的任何相對(duì)運(yùn)動(dòng)被并排支架承受為沿其徑向剪切軸的徑向剪切載荷，定子組件和外部支撐框架之間沿切線方向(T)的任何相對(duì)運(yùn)動(dòng)被并排支架之一承受為增大的壓縮載荷(即大于穩(wěn)定狀態(tài)壓縮載荷的壓縮載荷)，并被另一個(gè)支架承受為小于穩(wěn)定狀態(tài)壓縮載荷的減小的壓縮載荷。
[0047]在使用中，支架2a、2b通過中間支撐構(gòu)件10接收來自于定子組件I的瞬態(tài)壓縮載荷形式的輸入振動(dòng)，且這些振動(dòng)被傳遞到外部支撐框架12中。第一高頻加速度計(jì)14安裝在中間支撐構(gòu)件10上，并提供指示施加到第一支架2a上的輸入振動(dòng)的加速度數(shù)據(jù)。第二高頻加速度計(jì)16安裝在第一支架2a的反應(yīng)板4a上，并提供指示輸出振動(dòng)(即通過支架傳遞到外部支撐框架12的振動(dòng))的加速度數(shù)據(jù)。雖然沒有顯示，但是可以在第二支架2b的反應(yīng)板4b上安裝第三高頻加速度計(jì)，以提供第二支架的狀態(tài)監(jiān)視。還容易理解，加速度計(jì)14、16可以安裝在定子組件和外部支撐框架上的其他位置，也可以物理包含在實(shí)際支架內(nèi)部。
[0048]加速度計(jì)14、16通過電纜連接至處理器單元(未顯示)。來自于加速度計(jì)14、16的輸入和輸出數(shù)據(jù)被提供至處理器單元，處理器單元執(zhí)行用于確定第一支架2a的狀態(tài)監(jiān)視的處理。處理器單元可以是獨(dú)立單元或者可以與用于一般監(jiān)視和/或電氣機(jī)器控制的處理器單元集成。
[0049]下面將更詳細(xì)的解釋確定第一支架2a的有效性的過程以及如何使用該過程監(jiān)視其操作狀態(tài)。
[0050]圖2顯示在0.02s的時(shí)間段上從兩個(gè)加速度計(jì)14、16接收的原始加速度數(shù)據(jù)。在實(shí)踐中，加速度數(shù)據(jù)通常是在電氣機(jī)器正在操作時(shí)在更長的時(shí)間段上進(jìn)行獲取的，并被存儲(chǔ)在適當(dāng)?shù)拇鎯?chǔ)器中直到其被處理?？梢钥闯鲇捎诘谝恢Ъ?a對(duì)于壓縮載荷的阻尼效應(yīng)，輸入振動(dòng)Ain的振幅(即由安裝在中間支撐構(gòu)件10上的第一加速度計(jì)14提供的加速度數(shù)據(jù))遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于相應(yīng)的輸出振動(dòng)Arat (即由第二加速度計(jì)16提供的加速度數(shù)據(jù))的振幅。
[0051]圖3顯示使用適當(dāng)?shù)淖儞Q將加速度數(shù)據(jù)從時(shí)域轉(zhuǎn)換到頻域之后的加速度數(shù)據(jù)?？梢钥闯觯勒裰Ъ茉谔囟l率(例如大約6至12Hz之間)對(duì)于最小化振動(dòng)的傳遞特別有效。這在圖4中也可以看出，下面將更詳細(xì)的描述圖4。
[0052]圖4顯示從加速度數(shù)據(jù)導(dǎo)出的歸一化有效性數(shù)據(jù)。作為頻率函數(shù)的歸一化有效性En可由方程確定:
[0053]En (/) = i {AuM\^,,U)\tka(EQ3)
I AU) J
[0054]其中:
[0055]Ain是施加到第一支架2a的輸入振動(dòng)的加速度數(shù)據(jù)，
[0056]Atjut輸出振動(dòng)的加速度數(shù)據(jù)，
[0057]kt是針對(duì)溫度調(diào)整的系數(shù)，以及
[0058]ka是針對(duì)振幅調(diào)整的系數(shù)。
[0059]如上所述，第一支架2a的有效性將取決于其阻尼及其動(dòng)態(tài)剛度。其動(dòng)態(tài)剛度又取決于輸入振動(dòng)的振幅和支架的操作溫度。圖5和6分別顯示動(dòng)態(tài)剛度如何隨振幅和溫度變化。溫度系數(shù)kt可以基于由定位于第一支架2a上或附近的溫度傳感器(未顯示)提供的測量溫度。因此，圖4中顯示的有效性數(shù)據(jù)針對(duì)90°C的操作溫度和大約I %的振幅進(jìn)行“歸一化”。
[0060]然后通過比較在各時(shí)間間隔周期性確定的有效性數(shù)據(jù)可以監(jiān)視第一支架2a的操作狀態(tài)。
[0061]圖7顯示使用加速度數(shù)據(jù)確定的連續(xù)組的歸一化有效性數(shù)據(jù)，加速度數(shù)據(jù)是在第一支架2a安裝在定子組件中時(shí)以及在I年、2年、5年和10年的使用壽命之后采集的。例如，可以在支架第一次安裝時(shí)針對(duì)特定時(shí)間段采集加速度數(shù)據(jù)，這用于確定圖7中標(biāo)記為“En新”的第一組有效性數(shù)據(jù)。然后，在I年的使用壽命之后針對(duì)特定時(shí)間段采集加速度數(shù)據(jù)，這用于確定圖7中標(biāo)記為“Enl年”的第二組有效性數(shù)據(jù)。然后，在2年的使用壽命之后針對(duì)特定時(shí)間段采集加速度數(shù)據(jù)，這用于確定圖7中標(biāo)記為“En2年”的第三組有效性數(shù)據(jù)。然后，在5年的使用壽命之后針對(duì)特定時(shí)間段采集加速度數(shù)據(jù)，這用于確定圖7中標(biāo)記為“En5年”的第四組有效性數(shù)據(jù)。最后，在10年的使用壽命之后針對(duì)特定時(shí)間段采集加速度數(shù)據(jù)，這用于確定圖7中標(biāo)記為“EnlO年”的第五組有效性數(shù)據(jù)。
[0062]如果比較各組有效性數(shù)據(jù)，那么可以看出，由于第一支架2a的物理退化，其有效性總體上降低。例如，在大約8Hz的頻率處有效性的降低可歸因于形成支架彈性層的基礎(chǔ)聚合物由于老化而損壞，即阻尼效應(yīng)退化。在大約1250Hz的頻率處有效性的降低可歸因于第一支架2a在其使用壽命期間遭受破壞，這改變了其動(dòng)態(tài)響應(yīng)。此外，除了代表有效性數(shù)據(jù)中的各個(gè)頻率分量的尖峰振幅減小，還可以看出尖峰的形狀和頻率隨著第一支架2a的使用壽命而變化。尖峰頻率的變化通常是第一支架2a的動(dòng)態(tài)剛度變化的結(jié)果，而尖峰振幅和形狀的變化通常是阻尼變化的結(jié)果。
[0063]可以通過這種方式監(jiān)視有效性的降低，而不需要視覺檢查或監(jiān)視支架的狀態(tài)。可以使用現(xiàn)有的有效性數(shù)據(jù)對(duì)支架未來的有效性進(jìn)行外推，以預(yù)測什么時(shí)候第一支架2a需要維修或更換。例如，如果由于阻尼效應(yīng)的退化，特定分量的振幅可能降低到特定振幅閾值以下或者一些其他最低操作狀態(tài)被超過，或者如果由于動(dòng)態(tài)剛度的退化特定分量的頻率(例如由駐波或質(zhì)量效應(yīng)引起的有效性數(shù)據(jù)中的尖峰)可能超過特定頻率閾值，第一支架2a可能需要維修或更換。可以安排第一支架2a的更換，以與電氣機(jī)器的例行維護(hù)一致，從而可以使非操作時(shí)間最小。
[0064]還可以通過處理或分析單組有效性數(shù)據(jù)提供第一支架2a的狀態(tài)監(jiān)視，即不必將其與現(xiàn)有的有效性數(shù)據(jù)進(jìn)行比較或者試圖外推支架未來的有效性。在圖7所示的多組有效性數(shù)據(jù)的情況下，每組都可以被處理以發(fā)現(xiàn)第一支架2a是否滿足例如阻尼或動(dòng)態(tài)剛度的最低要求。這可以通過將閾值應(yīng)用于歸一化有效性數(shù)據(jù)而實(shí)現(xiàn)。在一個(gè)示例中，如果在大約8Hz頻率處的歸一化有效性的振幅降低到閾值0.50以下，那么可以采取步驟安排支架的維修或更換。在這種情況下，可以看出在10年的使用壽命之后采集的第五組有效性數(shù)據(jù)將大約為該閾值，從而應(yīng)該在第一支架2a遭受形成彈性層的基礎(chǔ)聚合物進(jìn)一步破壞之前更換第一支架2a。類似的閾值還可以應(yīng)用于大約1250Hz的頻率處，其提供第一支架2a使用壽命期間在第一支架2a的正常操作過程中引起的破壞的指示。
【權(quán)利要求】
1.一種監(jiān)視防振支架(2a)的狀態(tài)的方法，包括: 通過以下步驟確定指示所述防振支架(2a)的有效性的第一組有效性數(shù)據(jù): 測量或?qū)С鲚斎霐?shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)，所述輸入數(shù)據(jù)指示施加于所述防振支架(2a)的輸入振動(dòng)的振幅，所述輸出數(shù)據(jù)指示所述防振支架(2a)的相應(yīng)的輸出振動(dòng)的振幅，所述輸入和輸出數(shù)據(jù)在第一時(shí)間段上進(jìn)行測量或?qū)С觯灰约? 使用所述輸入和輸出數(shù)據(jù)確定所述第一組有效性數(shù)據(jù)；以及 基于所述第一組有效性數(shù)據(jù)監(jiān)視所述防振支架(2a)的操作狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，監(jiān)視所述防振支架(2a)的操作狀態(tài)包括將所述第一組有效性數(shù)據(jù)中的分量的頻率與頻率閾值相比較。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，監(jiān)視所述防振支架(2a)的操作狀態(tài)包含包括將所述第一組有效性數(shù)據(jù)中的分量的振幅與振幅閾值相比較。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述分量是高階分量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括: 通過以下步驟確定指示所述防振支架(2a)的有效性的第二組有效性數(shù)據(jù): 測量或?qū)С鲚斎霐?shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)，所述輸入數(shù)據(jù)指示施加于所述防振支架(2a)的輸入振動(dòng)的振幅，所述輸出數(shù)據(jù)指示所述防振支架(2a)的相應(yīng)的輸出振動(dòng)的振幅，所述輸入和輸出數(shù)據(jù)在不同于所述第一時(shí)間段的第二時(shí)間段上進(jìn)行測量或?qū)С?；以? 使用在所述第二時(shí)間段上測量或?qū)С龅乃鲚斎牒洼敵鰯?shù)據(jù)確定所述第二組有效性數(shù)據(jù)；以及 基于所述第一和第二組有效性數(shù)據(jù)監(jiān)視所述防振支架(2a)的操作狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，監(jiān)視所述防振支架(2a)的操作狀態(tài)包括比較和/或外推所述第一和第二組有效性數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，監(jiān)視所述防振支架(2a)的操作狀態(tài)包含將所述第一組有效性數(shù)據(jù)中的分量的頻率與所述第二組有效性數(shù)據(jù)中的相同分量的頻率相比較。
8.根據(jù)權(quán)利要求5至7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，監(jiān)視所述防振支架(2a)的操作狀態(tài)包含將所述第一組有效性數(shù)據(jù)中的分量的振幅與所述第二組有效性數(shù)據(jù)中的相同分量的振幅相比較。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述分量是高階分量。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，還包括: 測量或?qū)С鏊龇勒裰Ъ?2a)的操作溫度；以及 使用測量的操作溫度歸一化所述第一組有效性數(shù)據(jù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求5至9中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，還包括: 測量或?qū)С鏊龇勒裰Ъ?2a)的操作溫度；以及 使用測量的操作溫度歸一化所述第一和/或第二組有效性數(shù)據(jù)。
12.一種用于防振支架的狀態(tài)監(jiān)視的裝置，包括: 第一裝置(14)，用于測量或?qū)С鲋甘臼┘佑谒龇勒裰Ъ?2a)的輸入振動(dòng)的振幅的輸入數(shù)據(jù)； 第二裝置(16)，用于測量或?qū)С鲋甘舅龇勒裰Ъ?2a)的相應(yīng)的輸出振動(dòng)的振幅的輸出數(shù)據(jù)，以及 處理器單元，所述處理器單元適于使用在第一時(shí)間段上測量或?qū)С龅妮斎牒洼敵鰯?shù)據(jù)確定指示所述防振支架(2a)的有效性的第一組有效性數(shù)據(jù)，以及基于所述第一組有效性數(shù)據(jù)監(jiān)視所述防振支架(2a)的操作狀態(tài)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，所述處理器單元適于通過將所述第一組有效性數(shù)據(jù)中的分量的頻率與頻率閾值相比較來監(jiān)視所述防振支架(2a)的操作狀態(tài)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，所述處理器單元適于通過將所述第一組有效性數(shù)據(jù)中的分量的振幅與振幅閾值相比較來監(jiān)視所述防振支架(2a)的操作狀態(tài)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，所述分量是高階分量。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，所述處理器單元還適于使用在不同于所述第一時(shí)間段的第二時(shí)間段上測量或?qū)С龅妮斎牒洼敵鰯?shù)據(jù)確定指示所述防振支架(2a)的有效性的第二組有效性數(shù)據(jù)，以及基于所述第一和第二組有效性數(shù)據(jù)監(jiān)視所述防振支架(2a)的操作狀態(tài)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其特征在于，所述處理器單元適于通過將所述第一組有效性數(shù)據(jù)中的分量的頻率與所述第二組有效性數(shù)據(jù)中的相同分量的頻率相比較來監(jiān)視所述防振支架(2a)的操作狀態(tài)。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于，所述處理器單元適于通過將所述第一組有效性數(shù)據(jù)中的分量的振幅與所述第二組有效性數(shù)據(jù)中的相同分量的振幅相比較來監(jiān)視所述防振支架(2a)的操作狀態(tài)。
19.根據(jù)權(quán)利要求17或權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于，所述分量是高階分量。
20.根據(jù)權(quán)利要求12至15中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，還包括溫度傳感器。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，其特征在于，所述處理器單元適于使用通過所述溫度傳感器提供的測量的操作溫度歸一化所述第一組有效性數(shù)據(jù)。
22.根據(jù)權(quán)利要求16至19中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，還包括溫度傳感器。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的裝置，其特征在于，所述處理器單元適于使用通過所述溫度傳感器提供的測量的操作溫度歸一化所述第一和/或第二組有效性數(shù)據(jù)。
24.根據(jù)權(quán)利要求12至23中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述第一和第二裝置包括定位于所述防振支架上或附近的加速度計(jì)(14，16)。
25.—種組件,包括: 防振支架(2a);以及 根據(jù)權(quán)利要求12至24中任一項(xiàng)所述的設(shè)備。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的組件，其特征在于，所述防振支架(2a)包括與剛性板交錯(cuò)的多個(gè)彈性層。
27.根據(jù)權(quán)利要求25或權(quán)利要求26所述的組件，其特征在于，還包括用于旋轉(zhuǎn)電氣機(jī)器的定子組件(I)和外部支撐框架(12)，所述防振支架(2a)定位于所述外部支撐框架(12)和一部分定子組件(I)之間，從而在所述旋轉(zhuǎn)電氣機(jī)器的操作過程中，所述防振支架承受在所述定子組件(I)的大致切線方向的壓縮載荷且承受在所述定子組件(I)的大致徑向方向的徑向剪切載荷。
【文檔編號(hào)】G01H17/00GK104246455SQ201380009591
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2013年2月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月16日
【發(fā)明者】I. 布拉德利 S. 申請(qǐng)人:通用電氣能源能量變換技術(shù)有限公司