本节介绍的振动筛测试方法中的振动筛为某型号的双轴平动椭圆筛，其基本参数为：总质量1 365kg；激振力为66kN＋33kN＝99kN；电机转数n＝1 450r/min。

本节仅介绍振动筛部分动态特性参数的测试，如垂直方向振幅、水平方向振幅、抛掷指数、激振转速、水平速度、排屑输砂速度、纵向振摆、横向振摆、振动方向角（抛掷角）、特征点轨迹、整筛噪声（A声级）、筛箱弹簧系统垂直方向固有频率（基频）、支承弹簧动刚度、支承弹簧系统隔振系数（筛箱与基座）、支承弹簧隔振系统的加速度传递率（筛箱与地面）等。

（1）测试系统的标定

在每次测试前，应对测试系统进行标定，标定项目有线性度、频率范围和灵敏度，这里仅举例介绍对传感器灵敏度的标定。

由于实验中要用到两个加速度传感器，因此用加速度校准仪，输入1g的标准加速度，分别对两个传感器进行标定。标定结果见表11.1。

标定好传感器的灵敏度之后，即可连接好测试仪器，对振动筛进行测试。

表11.1　单轴加速度传感器灵敏度

（2）垂直方向、水平方向以及横向振幅的测量

振动筛垂直方向的作用力有利于固相颗粒从液体中分离，水平方向的作用力促使固相颗粒离开振动筛，横向的作用力则使振动筛在工作中发生扭摆，对分离以及振动筛不利。测出振动筛垂直与筛网方向的振动加速度即可知道振动筛的抛掷指数。

在垂直于筛面的筛框上，即图11.2中的y方向，选取适当的测点如图11.3所示。在各测点逐点安装加速度传感器1测量垂直方向的振动加速度值，进而计算出振动幅值；同理，可在与钻井液入口平行的方向，即图11.2中的x方向上选取适当的测点，测量水平方向的振动加速度值；在图11.2中的z方向选取合适的测点，可测量振动筛的横向振动加速度值。

图11.2　振动筛方位示意图

图11.3　振动筛垂直振幅测点

以右1点的垂直方向振幅测量为例，测得的该点时域振动波形如图11.4所示（通过40Hz低通滤波），其特征值见表11.2。进行频谱分析可得该点的幅值谱如图11.5所示。

表11.2　右1点特征值

由图11.4和图11.5可知，振动筛筛框上某点的垂直振动为正弦振动，频率为25Hz，该频率即为激振电机的激振频率。

图11.4　右1点时域波形（40Hz滤波）

图11.5　右1点幅值谱（40Hz滤波）

加速度（g）＝时域峰峰值（V）/系统灵敏度（V/g）

因此在右1点，在40Hz低通滤波时采到的数据计算如下：

加速度

幅值

其他各点均按此方法处理测试数据，即可得出振动筛筛框上各点的垂直振幅（单振福）、水平振幅和横向振幅。

（3）振动筛弹簧系统隔振系数的测量

振动筛的筛箱是由弹簧支承在基座上的，弹簧系统隔振系数包括两部分：一是筛箱与基座的隔振系数，二是筛箱与地面的隔振系数。测量弹簧系统隔振系数的目的是为了了解弹簧系统的隔振效果。

筛箱与基座的隔振系数可分别测出筛箱上一点的垂直振幅以及与之对应的底座上某点的垂直振幅，再计算隔振系数；同理，筛箱与地面的隔振系数可分别测出筛箱上一点的垂直振幅以及与之对应的地面的垂直振幅。下面以筛箱上右2点对应的隔振系数为例，测试数据及计算出的隔振系数见表11.3，其他各点的隔振系数也可照此处理。

表11.3　隔振系数计算表(www.daowen.com)

（4）筛箱各特征点运动轨迹（轨迹振型）的测定

测量筛箱上某点的运动轨迹，可在该点沿x方向和y方向各安装一个加速度传感器，通过电荷放大器后，同时送入双通道信号分析仪的两个通道，利用x⁃y示波功能即可显示出该点的运动轨迹。图11.6是利用该种方向显示出的筛箱右1点的运动轨迹，可以看出该点的运动轨迹为椭圆。该方法测出的运动轨迹有一定的误差。

图11.6　筛箱右1点运动轨迹

也可直接观察筛箱侧边某点的运动轨迹，从这个轨迹也能看出运动轨迹为圆，或是直线，或是椭圆等，并能看出直线的倾角方向或椭圆的倾斜方向。

要想精确测定筛箱上某点的运动轨迹，可采用光电同步轨迹拍摄仪。

（5）筛箱弹簧系统固有频率和阻尼系数的测量

固有频率和阻尼系数的测量可参照第5章中的方法，即可采用瞬态激励的自由衰减法或稳态正弦激励的共振法来进行测量。值得注意的是，在采用共振法测量时，由于当阻尼系数不为零时，只有速度共振频率才刚好与系统的无阻尼固有频率相等，因此，建议在使用共振法测固有频率时，最好采用相对式磁电速度传感器。

（6）筛箱特征点水平速度的测量

筛箱特征点的水平速度直接反映了钻井振动筛筛面输砂速度的大小，是评价振动筛排屑性能好坏的一个重要指标。测量特征点的水平速度建议采用绝对式磁电速度传感器。

（7）振动筛噪声测试（A声级）

图11.7　振动筛噪声测量测点分布

振动筛在工作时的噪声可间接地反映振动筛运行的平稳性。同时，了解振动筛工作时的噪声状况，有利于采取合理的措施降低噪声，改善工作环境。

噪声的测量可采用声级计，在振动筛的4个方向分别进行测量，测点距离振动筛1 m，与振动筛筛面基本同高，测点分布如图11.7所示。对噪声测量数据的处理可参看第7章“噪声测量”。注意：噪声测试时要考虑环境噪声的影响。

（8）支承弹簧刚度系数的测定

振动筛筛箱4角的支承弹簧的刚度系数应尽量一致，否则会使筛箱4角支承处的弹性反力不等，引起载荷作用不对称，使筛箱在启动过程中扭振、俯仰振动或摇摆振动较大，筛箱进入平稳的稳定工作状态的时间较长。钻井振动筛的支承弹簧多采用螺圈弹簧，其刚度系数可采用附加质量法进行测定。测试系统图如图11.8所示。

图11.8　弹簧刚度系数测试框图

先在弹簧上加一个已知质量的质量块，构成一个弹簧质量系统，将压电式加速度传感器安装在质量块上，经电荷放大器后接到示波器的纵轴。在示波器的水平轴接正弦信号发生器。用小锤敲击质量块，使弹簧质量系统产生衰减振动。调节信号发生器的正弦信号的频率，当示波器的屏幕上出现椭圆时，表明信号发生器发出的正弦信号的频率与弹簧质量系统的自由衰减振动频率相等。此时，信号发生器上的频率即为弹簧质量系统的自由衰减振动频率。由于钢材的阻尼比一般都很小，可近似认为该频率就是系统的固有频率。

假设弹簧质量系统的等效质量为M，系统的固有频率为f，则弹簧的刚度系数为

也可采用下述方法，如图11.9所示。先测出弹簧质量的固有频率，再根据式（11.1）求出弹簧的刚度系数。图11.9（a）为测试系统框图，图11.9（b）为测得的某一个弹簧质量系统的自由衰减振动曲线。根据该曲线，参照第5章中固有频率和阻尼比的自由振动衰减法，即可测得弹簧质量系统的固有频率。

图11.9　质量弹簧系统固有频率测量

（9）双轴钻井振动筛同步性与同步状态稳定性检测

双轴惯性振动筛一般要求两根激振轴在运转中必须反向同步稳定运转，否则不能保证筛箱特定振型的实现。检测同步性和同步状态稳定性可采用以下3种方法：

①在一对偏心块上分别选定两个反光点，用频闪仪同时拾取脉冲响应信号，在信号分析仪上由其中一个脉冲频闪电压信号触发，对该两路信号同时采样，然后对两路波形信号做互相关分析，看两路信号波形间有无相位差。若无相位差则保证了两根激振轴同步稳定运行。

②在激振轴中部横截面沿振动方向的上下边缘对称点粘贴应变片，将拾取到的应变波形送入信号分析仪进行互相关分析，也可从两路信号的相位差信息检测同步性与同步状态稳定性。

③同时测量筛箱上某一点相互垂直的两个方向上的振动波形，两个信号同时送入信号分析仪中，利用双通道分析仪的x⁃y示波功能，观察这两个信号所合成的李萨如图形。如果该点的李萨如图形出现转动或图形随时间而变化，则说明该振动筛的两激振电机未达到同步稳定运转；如果李萨如图形稳定不发生变化，则已达到同步稳定运转。

（10）关于动态检测数据的统计平均处理

由于钻井振动筛一般属于粗狂型的非精密惯性振动机械，筛箱上某一特征点的某一次样本数据记录不足以表明振动筛整机的有关动态特性参数。因此，要想得到振动筛较为客观合理的动态检测数据指标，应当适当多采集若干次样本，用统计平均的方法进行处理。