闸门振动位移的测试

6.5　闸门振动位移的测试

6.5.1　动位移测试分析原理

闸门在启门过程中，由于脉动水压力的激励，闸门的各部分必将产生相应的振动响应位移和振动能量。通过预置在闸门各测点上的位移计传感器，把闸门的强迫振动的位移响应的电信号，用数字采集器采集和记录，即得到所谓的位移样本函数X(t)。一般在脉动水压力作用下，闸门的强迫振动响应过程带有随机过程。因此，所测得的位移样本函数X(t)能反映其整个各态历经随机振动过程的特性。其特性参数为样本函数的均值μ_x、标准差σ_x、方差、均方值及正均方根值等。方差是描述随机变量X(t)偏离其均值μ_x的程度，即均值μ_x是描写数据X(t)的静态分量，方差和标准差σ_x是描写X(t)的动态分量。显然，随机数据X(t)的均方值(=+)提供了数据强度方面的总的描述。当随机变量X(t)表示振动的位移时，方差便是与随机振动的能量或功有关的能量，即闸门的动能，弹性势能及阻尼消耗的能量均与之成比例。通过测得不同开度的闸门的振动位移的均方值，便可知道闸门振动位移随闸门不同开度的幅值变化规律图，并可找到水库泄水过程闸门在不同开度时其最大振动位移值，从而可判断其产生的振动位移是否超过容许范围，是否安全等。

6.5.2　振动位移测试方法

闸门振动位移的测试仍然采用电测法。其做法是通过位移计传感器将闸门的强迫振动位移的机械量转换成电量，直接送到数据采集记录器。然后通过计算机的专门软件处理分析而得。

6.5.3　动位移测试分析仪器

6.5.3.1　测试分析系统

闸门振动位移响应的测试分析系统的方框图如图6-11所示。

图6-11　振动位移测试分析系统方框图

该系统由计算机(含分析处理软件)直接控制测点扫描及数据采集，可进行自动调零、灵敏度的调整、数据显示、打印、读盘等处理。

6.5.3.2　测试分析仪器

(1)传感器。可采用DPS-0.5型的低频位移计，其灵敏度为8mV/μm，频率范围0.3～150Hz，环境温度范围－20～60℃。

(2)数据采集器。可采用磁带记录仪、XR-510多用记录仪或INV306型数据采集分析仪。INV306数据采集分析仪的采集容量为4G，采集方式为随机采样。

(3)数据分析处理器。可用INV306分析仪或用计算机(含专门分析处理软件)进行分析处理，时域分析与频域分析均可。

6.5.4　闸门振动位移的现场测试

6.5.4.1　位移计的安置与保护

在闸门所选定的布点部位(测点)上粘贴固定好位移计，并注意保护，以防脱落、移位，以保证测试精度。

6.5.4.2　测试内容

按测试目的要求，测量闸门在不同开度下各测点的振动位移样本函数，即位移随时间变化过程曲线X(t)。

6.5.5　测试结果分析

将记录在数据采集器里的记录数据，用INV306多功能分析仪或计算机(含分析软件)进行分析处理，便得到动位移样本函数X(t)的均值μ_x、标准差σ_x、方差、均方值及正均方根值及强迫振动作用时间t(对于闸门来说一般振动时间t与样本采集时间T相同)。

一般情况下，正均方根值还不是闸门各部位(测点)的真实位移。必须通过换算才能得到闸门各测点振动响应位移值。换算公式为l=ψ²√x K×Tt(μm)(6-12)

式中:——加速度正均方根值，单位为μm;

K——有效标定值，K=×;

T——样本函数采集时间。如果每个样本函数文件有8096点，而速度为1024点/秒，则T== 8秒;

t——振动作用有效时间。在振动测试中，在数据采集时间内，闸门一般都会产生强迫振动，即T= t。

通过核算便可得到闸门各测点的动位移在不同开度时的最大振动位移值。