核反应堆立式主泵泵轴涡动特性研究

针对国内多个核电厂反应堆主泵存在泵轴不稳定涡动导致振动报警的问题,对涡动特性进行了深入研究。首先,对主泵轴进行了转子动力学分析;其次,对主泵振动包括涡动频率、涡动幅值等进行了测试,研究了泵轴涡动的原因及涡动源位置。结果表明：立式主泵轴系半频涡动频率略低于0.5倍频,在0.43~0.49倍频范围内变化;涡动幅值时高时低,但并不呈发散趋势,总体处于动态平衡;主泵轴振动波动的幅度主要由半频涡动的波动幅度决定;主泵轴系的半频涡动为泵轴下部轴承水膜涡动引起,非电机轴油膜涡动引起。为降低轴系涡动的影响,提出了泵轴下部轴承的优化建议。     

核电站主泵周期性振动波动原因分析

某压水堆核电站主泵在调试及运行期间发生周期性且随介质运行温度变化的振动波动。该泵为立式悬臂结构,悬臂端采用叶轮口环作为水润滑径向轴承。分析认为振动波动的主要原因是该型主泵将叶轮口环作为水润滑静压轴承使用,导致泵转子发生轻碰磨而产生以1倍频同步周期振动的波动。     

立式水润滑可倾瓦轴承-转子试验台设计*

第三代压水堆核电站中广泛采用的立式水润滑轴承技术是制约我国核电发展的关键点之一,因此建立立式轴承试验台进行相关试验有重要的工程价值。提出一种包含加载激励约束系统、供水密封系统、测量系统的立式水润滑可倾瓦轴承试验台设计方案;通过比较卧式轴承试验台和立式轴承试验台在加载时对于轴承约束的不同,给出适合立式轴承试验台的浮动轴承约束机构方案;按照相似准则对AP1000核主泵立式水润滑可倾瓦轴承进行缩比设计,在满足Summerfeld数、宽径比和间隙比要求的条件下,设计出适合试验研究的轴承试件。试验结果显示：研制的立式四瓦可倾瓦水润滑轴承试验台,能够实现试验轴承在不同转速和加载、激励工况下瓦面温度、供水压力、静载荷、水膜脉动压力、转轴涡动等的测量,运转状态稳定,可以满足立式水润滑可倾瓦轴承动静特性的研究要求。     

SDZ型多级离心泵振动故障处理

振动信号是监测设备异常和故障的最敏感参数,是评价设备运行安全可靠性的重要指标。本文针对SDZ型多级离心泵高温耐久试验时振动幅值上升、超标等问题,运用频谱分析技术对其振动信号进行时域、频域分析,并结合轴承故障频率特征,诊断出了电动机轴承润滑不良、泵转子与中段口环动静摩擦故障,这与解体结果相吻合。据此,通过采取更换轴承润滑油、调整转子中心等措施,有效地解决了振动故障问题,提高了泵组的安全可靠性。     

气体轴承转子系统低频耦合涡动特性控制的试验研究

根据轴承转子系统的耦合调频原理,结合工程稳定性判别准则,对动静压混合气体轴承及转子系统的低频耦合涡动特性进行了试验研究。结果表明:通过调整轴承供气压力、转子旋转角速度等参数,可以改变系统固有频率与低频涡动和低频振荡频率之间的耦合关系,推迟或消除气膜振荡低频的发生,能够有效抑制低频涡动和低频振荡,从而达到提高轴系运行转速范围的目的。     

基于谐波小波变换的滑动轴承油膜涡动与振荡故障识别与分析

介绍了转子系统油膜涡动与振荡的产生机理和故障特征。应用谐波小波变换对转子振动信号进行故障分析,提取故障特征信息,从而识别出油膜涡动与振荡。通过转子试验台模拟油膜涡动与振荡,并基于Labview平台开发了基于谐波小波滤波的信号处理系统,与FIR滤波的对比分析表明,谐波小波变换结果更好,特征提取结果更为精确。     

二回路系统钠泵流体动静压混合润滑轴承的润滑机制及动力学特性

对某型工程中的复杂二回路主循环系统钠泵流体动静压混合润滑轴承进行分析。采用流体动静压润滑理论,利用高级旋转机械动力学分析软件包ARMD对该型轴承进行建模和分析,揭示该型轴承相对于传统润滑轴承润滑机制的特殊性,研究不同外载荷、不同转速、不同初始偏心率下钠泵轴承的润滑性能参数及动力学特性参数的演化规律。研究结果表明:外载荷、转速和初始偏心率是影响钠泵轴承润滑性能的重要因素,最大压力、功耗、温升及刚度阻尼系数随外载荷的增大而增大,随初始偏心率增大而略有降低;最小膜厚则反之。该研究为进一步开展钠泵轴承-核主泵转子耦合系统的动力学特性的研究奠定基础。     

立式凝结水泵次谐波结构共振故障诊断及处理

立式凝结水泵在变频运行状态下普遍存在结构共振的问题,总结了该类故障的抑制措施及效果。常规的凝结水泵共振,主频率都是工频,机械缺陷引发的低频振动较为少见。某两台凝结水泵出现了低频主导的振动超标故障,全面测试分析后,发现振动信号中的次谐波频率与结构固有频率存在合拍特征,诊断为次谐波振动引发的结构共振,解析了低频振动来源于轴承缺陷,通过检查证实了诊断的正确性,有效地处理了凝结水泵次谐波共振故障。     

气体轴承-转子系统的典型振动特性分析

给出了单跨、气体轴承支承的转子系统中出现的共振、气膜半速涡动(包含临界半速涡动)、双低频特性、气膜振荡、工频碰磨、低频碰磨等典型振动现象,采用轴心轨迹,分岔图,以及频谱图等振动测试分析方法,呈现了以上典型振动现象的动力学特征,为识别气体轴承中的典型振动现象提供试验数据支持;同时,针对以上典型振动特征,采用轴承-转子系统的载荷运动平衡方程,给出了定性的理论分析以及相应的控制方法,为气体轴承-转子系统的振动控制与稳定性研究提供可借鉴的数据和方法。     

考虑涡动工况的高速滚动轴承打滑失效分析

打滑蹭伤是高速轻载滚动轴承经常发生的故障。在滚动轴承支承的高速转子系统中,常采用挤压油膜阻尼器(Squeeze film damper,SFD)来降低转子在超过临界转速时所产生的振动和噪声。挤压油膜阻尼器的存在对滚动轴承的打滑蹭伤必会产生影响,需要深入分析其影响机理以保障系统工作的可靠性。SFD通常是利用轴承在SFD结构中涡动来衰减振动。在基于轴承涡动轨迹假设基础上,建立涡动工况下的轴承滚动体运动学及动力学模型,分析不同外载荷、涡动半径、涡动频率等因素对轴承打滑的影响机理,完成挤压油膜阻尼器轴承的打滑失效分析。结果表明,在挤压油膜阻尼器轴承中,涡动的存在会对轴承的打滑产生不利影响;涡动的存在使得轴承的最小膜厚随时间振荡;增大外载荷、减小涡动频率和涡动半径都能改善轴承的运行工况。     

气体轴承-转子系统典型振动特性分析

给出了单跨、气体轴承支承的转子系统中出现的共振、气膜半速涡动(包含临界半速涡动)、双低频特性、气膜振荡、工频碰磨、低频碰磨等典型振动现象,采用轴心轨迹,分岔图,以及频谱图等振动测试分析方法,呈现了以上典型振动现象的动力学特征,为识别气体轴承中的典型振动现象提供试验数据支持;同时,针对以上典型振动特征,采用轴承-转子系统的载荷运动平衡方程,给出了定性的理论分析以及相应的控制方法,为气体轴承-转子系统的振动控制与稳定性研究提供可借鉴的数据和方法。     

转子系统失稳性故障诊断与润滑流体流态分析

分析了转子轴承系统中流体动态力的形成和自激振动的产生与油膜涡动、油膜振荡的故障。根据轴承中流体流动形态与流体平均周向均速度关系对转子失稳作一理论分析和实验研究总结，系统地探讨了转子轴承系统中润滑体流态与失稳机理。     

核主泵水润滑轴承的润滑性能及起飞转速

针对核主泵半尺寸水润滑轴承,构建了轴线倾斜下可倾瓦推力轴承的载荷分布模型,提出了推力瓦块的区域性流态模型,分析了水润滑轴承在转速和载荷影响下的层紊流分布特征;在半尺寸水润滑轴承试验台上,研究了轴线倾斜下轴承的基本润滑性能和轴系的起飞转速。结果表明:轴线倾斜对于轴承的性能分布有明显影响,瓦面的流态性质受转速和载荷等运行参数影响,区域性流态模型更能反映轴承的润滑区域性特征,同时,轴线倾斜增大了轴系的起飞转速,实际起飞转速为理论起飞转速的2.5~3倍。研究结果对于全尺寸推力轴承及立式轴承转子系统的研制具有重要借鉴意义。     

某型航空发动机中介主轴承早期微弱故障诊断研究

针对基于机匣采集的振动信号难以有效提取出航空发动机中介主轴承早期微弱故障特征的问题,提出了基于巴特沃斯低通滤波器降噪和Hilbert包络解调的中介主轴承早期微弱故障诊断方法。该方法依托带涡轮支承和外机匣的新型航空发动机中介主轴承试验器,首先,开展某型发动机巡航状态下健康中介主轴承试验,获取基准振动频谱特征;然后,进行外圈剥落预置故障的轴承试验,对采集的振动信号通过低通滤波降噪并进行Hilbert包络分析解调出低频故障信号;最后,对比分析健康主轴承试验与轴承故障试验的时域波形、频谱和包络谱。结果表明,包络谱中转差信号与呈现"山"型边带特征,可用于诊断该型航空发动机中介主轴承外圈的早期剥落故障。     

立式屏蔽电机半速涡动异常振动试验分析

针对某型主泵屏蔽电机在厂内试验中出现的异常振动问题进行了试验分析研究。首先,采用加速度计对屏蔽电机在变速过程中的振动进行了测试,获得了信号特征及其频谱成分;其次,采用锤击法对电机定子和转子的振动特性进行了模态测试,并利用小波对测试信号进行"去噪"处理,获得定、转子准确的频谱曲线。结果表明,半速涡动频率与定子系统固有频率耦合引发共振是造成电机振动异常的主要原因,多数情况下,这种耦合是发生在转子系统上。在此基础上,提出了增加试验临时支撑固定电机的假泵壳的质量,使定子系统固有频率降低,并调整轴承间隙来降低半速涡动的激振力幅值,起到了很好的消振效果。     

基于EEMD-SVM的自动扶梯主驱动轴轴承故障诊断方法研究

针对自动扶梯由于长期处于高员载运行状态而引起主驱动轴轴承故障问题,提出一种基于EEMD-SVM的自动扶梯主驱动轴轴承故障诊断方法。使用集合经验模态分解(EEMD)对轴承异常的振动加速度信号进行分解来提取信号特征,然后基于支持向量机(SVM)构建故障诊断模型对信号进行诊断,从而确定故障状态。     

核电厂主泵振动报警诊断与治理

介绍某核电站主泵振动报警现象,对主泵的振动总量进行了对比,研究主泵泵轴频率特性,分析轴心轨迹,对振动波动原因进行了探讨,诊断出主泵振动报警的原因。分析表明,主泵泵轴振动报警是由于工频和半频幅值较高引起的,主泵泵轴存在残余不平衡,且有较大的半速水膜涡动。提出两个治理方向,结合振动报警的实际情况确定加大轴封水流量的治理对策,结果显示此一对策有效、易行,振动报警现象消失。     

轴承阻尼对高转速离心泵临界转速的影响

采用商用软件计算了泵用三油楔滑动轴承刚度和阻尼曲线。以多级离心泵转子为研究对象,采用ANSYS软件建立了三维转子有限元模型,在考虑滑动轴承和密封刚度、阻尼系数的情况下进行转子"湿"临界转速分析,计算结果表明在Campbell图中出现了低频涡动频率,且临界转速裕度不足。通过对滑动轴承主刚度、交叉刚度、主阻尼和交叉阻尼对涡动频率的分析得出,轴承主阻尼系数是产生该现象的主要原因。最后通过增加轴承孔半径0.01 mm,降低主阻尼系数,提高了涡动频率和临界转速,为多级离心泵动力学设计提供参考。     

多级离心泵转子—轴承碰摩故障诊断

针对某电厂高压多级离心泵在首次启动运转时,对泵进出口压力、轴承温度、振动信号等工艺量参数实时监测,并运用频谱分析技术对其振动信号进行时域、频域分析,在大约运转40分钟时间,诊断给出该水泵转子与轴承系统可能存在局部碰摩现象,为防止故障加剧,因此立即停车解体检查,其与分析结果完全吻合,有效地阻止了转子-轴承局部碰摩而引发诸如叶轮口环、轴套磨损等其他的故障,对泵组的安全稳定运行起到了关键性作用,此诊断分析方法对类似振动故障识别具有一定的参考价值和指导意义。     

水润滑橡胶轴承特性仿真与试验研究

为研究水润滑橡胶轴承特性,采用软件仿真与试验相结合的方法对轴承偏心率、摩擦因数、橡胶变形量、最小水膜厚度、长径比和水膜压力等参数及其与轴转速和载荷之间的关系进行深入探讨。应用Pro/E软件分别建立了轴承及其间隙的3D模型,并采用流固耦合方法及气穴模型在ANSYS和Fluent软件中对轴承动态特性进行模拟。为获得实际工况下的橡胶轴承径向截面全周连续水膜压力分布,研究轴承润滑状态,采用特殊的转轴设计,将压力传感器安装在轴端,并应用无线测试技术对水膜压力信号进行采集与传输。给出水润滑轴承试验台、转轴设计与传感器布置方案,最后应用无线测试系统对八纵向沟槽水润滑凹面橡胶轴承的水膜压力进行测试,并与仿真结果比较分析。研究结果表明,多沟槽凹面橡胶轴承不存在全周完全连续水膜,处于混合润滑状态;沟槽对水膜压力分布的影响较大;轴承某些板条上会出现水囊,形成明显的压力双峰;降低转速或者增加载荷都会增大橡胶变形量与轴承摩擦因数,引起轴与轴承接触。长径比越大,轴承越不容易与轴发生接触。