一种转子现场动平衡多目标优化方法及系统与流程

技术特征：
1.一种转子现场动平衡多目标优化方法，其特征在于，包括以下步骤：获取转子原始振动信号、键相信号、加试重后振动信号和键相信号，利用互相关算法计算得到转子原始不平衡信号和加试重后不平衡信号的幅值及相位；构建以各平衡转速下各测点残余振动位移幅值平方和最小、最大残余振动位移幅值最小为优化目标的优化函数；通过基于速度限制的多目标粒子群算法对所述目标函数进行转子动平衡优化计算；以各平衡转速下各测点的平衡效率均方根值最大为决策目标，选择最优的配重方案。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取转子原始振动信号、键相信号、加试重后振动信号和键相信号，具体包括：获取各平衡转速下的键相信号、各测点的转子原始振动位移信号以及在校正面上加重后的键相信号、各测点的转子振动位移信号；对采集的转子键相信号进行中值滤波处理，去除噪声干扰，得到处理后的转子键相信号；对采集的转子振动位移信号进行振动异常值检测和替换处理；对振动异常值处理后的转子振动信号进行滤波处理，去除噪声干扰；利用预处理后的转子键相信号和转子振动信号进行分析计算，得到转子原始不平衡信号和加试重后不平衡信号的幅值及相位。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对采集的转子振动位移信号进行振动异常值检测和替换处理具体是采用基于移动窗口的中位数绝对偏差法进行转子振动信号的振动异常值检测，检测到振动异常值后利用分段三次样条插值对振动异常值进行替换。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对采集的转子振动位移信号进行振动异常值检测和替换处理具体包括：确定移动窗口的大小，并以移动窗口的大小将采集的振动信号划分为若干子集；计算每个子集内各个数据点之间的距离并进行标准化，得到各个子集内各个数据点之间的标准化距离计算各个子集的稳健距离rd
i
，rd
i
为子集内各个数据点之间的标准化距离减去子集中位数的绝对值；计算临界值c，c为子集的稳健距离rd
i
的中位数乘以正态分布的比例因子常量；判断rd
i
是否大于3倍的c，若大于3倍的c说明第i个点为振动异常值；利用分段三次样条插值对振动异常值进行插值替换。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对振动异常值处理后的转子振动信号进行滤波处理，去除噪声干扰，具体包括：采用零相移滤波器对振动信号进行带通滤波，滤除转子转频以外的频率分量，得到纯净的转子振动信号。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用互相关算法计算得到转子原始不平衡信号和加试重后不平衡信号的幅值及相位，具体包括：
以中值滤波后转子键相信号的第一个上升沿和最后一个上升沿为基准将转子振动信号整周期截断，利用互相关算法计算得到转子原始不平衡信号和加试重后不平衡信号的幅值及相位。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过基于速度限制的多目标粒子群算法对所述目标函数进行转子动平衡优化计算，其中，基于速度限制的多目标粒子群算法引入速度收缩和多项式变异，构建外部精英档案来存储非支配解，并通过计算拥挤距离来确定粒子是否被放入外部精英档案；转子动平衡优化计算，具体包括：a)初始化粒子种群和外部精英档案；b)利用速度收缩计算每个粒子的速度；c)根据粒子速度计算并更新粒子的位置；d)对部分粒子进行多项式变异；e)对粒子进行拥挤距离计算并评估，根据评估结果更新粒子种群和外部精英档案；f)判断算法迭代数是否小于最大迭代数，若小于最大迭代数则继续进行步骤a)至步骤f)，否则退出循环，得到的外部精英档案为转子动平衡优化计算的结果。8.一种转子现场动平衡多目标优化系统，其特征在于，包括：幅值及相位计算模块，用于获取转子原始振动信号、键相信号、加试重后振动信号和键相信号，利用互相关算法计算得到转子原始不平衡信号和加试重后不平衡信号的幅值及相位；优化函数构建模块，用于构建以各平衡转速下各测点残余振动位移幅值平方和最小、最大残余振动位移幅值最小为优化目标的优化函数；平衡优化计算模块，用于通过基于速度限制的多目标粒子群算法对所述目标函数进行转子动平衡优化计算；配重方案选择模块，用于以各平衡转速下各测点的平衡均方根最大为决策目标，选择最优的配重方案。9.一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-7任一项所述转子现场动平衡多目标优化方法的步骤。10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-7任一项所述转子现场动平衡多目标优化方法的步骤。

技术总结
本发明公开一种转子现场动平衡多目标优化方法及系统，方法包括获取转子原始振动信号、键相信号、加试重后振动信号和键相信号，利用互相关算法计算得到转子原始不平衡信号和加试重后不平衡信号的幅值及相位；构建以各平衡转速下各测点残余振动位移幅值平方和最小、最大残余振动位移幅值最小为优化目标的优化函数；通过基于速度限制的多目标粒子群算法对所述目标函数进行转子动平衡优化计算；以各平衡转速下各测点的平衡效率和最大为决策目标，得到最优的配重方案。本发明可以得到最优的动平衡配重方案，保证转子长期平稳运行，并可用于各类旋转机械的刚性转子和柔性转子的现场动平衡。动平衡。动平衡。


技术研发人员：张小栋 朱家浩 刘洪成 熊逸伟 祝珂
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：2021.10.20
技术公布日：2022/3/4