全息谱技术在轴系现场动平衡方法中应用

现场动平衡是处理汽轮发电机组振动问题的一项关键技术.传统平衡方法通常基于单传感器信息,将垂直和水平振动视为两个独立分量.实际上转子的运动是一种复杂的空间运动,仅用单向传感器测量是不能客观和可靠地反映转子空间运动状态的,必须将传感器信息加以融合.提出了基于多传感器信息融合的现场全息动平衡方法,其本质是将信息融合技术与柔性转子动平衡技术充分结合,同时应用先进的计算机模拟和遗传算法优化,来简化平衡操作,提高平衡的精度和效率.分析了基于单传感器平衡方法的缺点,给出了轴系全息动平衡方法的原理,并在多台300 MW汽轮发电机组现场动平衡中验证了该方法的有效性.     

基于ALIF-HT的汽轮发电机组转子故障诊断

针对汽轮发电机组转子故障振动信号为多分量非平稳信号,将一种新的信号分解方法——自适应局部迭代滤波(ALIF)用于转子故障振动信号分解,并与希尔伯特变换(HT)相结合,提出了基于ALIF-HT的汽轮发电机组转子故障诊断方法:首先对转子原始振动信号进行ALIF得到若干信号分量,再应用HT求取每个分量的瞬时频率,获取原信号全部信号分量的完整时频表示,最后根据转子故障振动信号的时频特征判别转子的故障类型.通过仿真信号分析验证ALIF对多分量信号的分解能力,并利用转子油膜失稳故障分析验证该方法的工程实用性.结果表明:ALIF方法能够有效克服经验模态分解(EMD)存在的模态混叠问题,使得ALIF-HT方法相对于希尔伯特黄变换(HHT)方法具有更高的时频分析精度.     

EEMD模糊熵和变量预测模型的转子故障诊断新方法

提出一种基于总体经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition,EEMD)模糊熵和变量预测模型的转子故障诊断新方法,并将其应用于某型燃涡发动机转子的非平稳振动信号分析及故障诊断。将基于变量预测模型的模式识别方法引入转子故障模式识别中,利用其较强的非线性问题处理能力,通过变量内部特征值之间的内在关系建立预测模型,并以预测误差平方和最小作为故障模式判别依据。首先利用EEMD将转子振动信号分解成若干个模式分量;然后分别计算各个分量的指标能量,筛选出包含主要故障信息的分量并提取模糊熵组成特征向量;最后采用基于变量预测模型的模式识别方法进行故障识别和分类。对某型燃涡发动机转子正常、不平衡、不对中三种不同状态下的振动信号进行分析,结果表明所提方法能够有效识别转子工作状态。与神经网络、支持向量机算法的对比分析证明,所提方法能更准确、更高效地完成转子故障诊断。     

带有外伸悬臂端的汽轮发电机组动平衡方法研究

针对两台带有外伸悬臂端转子的发电机-励磁机转子动平衡问题,提出了一种高效动平衡方法.研究表明,尾部没有支撑的励磁机,受发电机转子二阶振型的影响,励磁机转子容易出现"甩轴"现象.振型分析表明,工作转速下,发电机转子较大幅度的对称分量由于外伸端不平衡所引起的可能性较大.悬臂端加重,在激发较大幅度对称分量同时,也会产生一定幅度的反对称分量.为了使发电机-励磁机这样带有外伸悬臂端转子各瓦振动同时达到优秀水平,可能需要在发电机两侧和励磁机尾部3个平面上同时加重.     

平衡目标选择与全息动平衡法的改进研究

讨论了全息动平衡法中作为平衡目标的工频轨迹初相矢在描述转子平衡状态上所存在的问题.通过对转子工频轨迹的进动分解,详细分析了转子失衡量对正、反进动分量的不同影响.结果表明:反进动分量并非转子平衡状态的直接反映.在大偏心率轨迹的情况下反进动分量给失衡量估计带来的干扰不可忽略.在此基础上,提出了一种以转子正进动分量轨迹初相矢为平衡目标的改进全息动平衡方法.在不影响原全息动平衡法平衡精度的条件下,简化了配重方案计算过程,相比传统平衡方法而言更为准确和高效.现场应用实例验证了本方法的可靠性与有效性.     

150MW三支承轴承汽轮发电机组振动故障分析及处理

机组在首次启动后,出现低压转子3号轴承振动过大问题,机组不能够长期安全运行。通过对3号轴承振动进行分析,确定振动的原因主要为质量不平衡引起的二阶振动。分别采用影响系数法和谐分量法进行不平衡量计算校正。试验结果表明,采用谐分量法较影响系数法不平衡质量计算结果更为准确。采用谐分量法进行不平衡量计算校正后,机组振动达到了较好的指标。     

600MW机组低压转子换叶片后的低速动平衡特征分析

某型600MW机组A级检修中发现汽轮机低压转子多片叶片存在裂纹现象,现场更换了缺陷叶片,由此引起了质量不平衡问题。应用可移动式低速动平衡机分别对两个汽轮机低压转子进行了现场低速动平衡,一个转子质量不平衡呈现同向,另一个转子同向反向基本相等,运用挠性转子振型动平衡理论,分别提出了转子中部加重和两个端面加重的处理方法。机组检修后启动低压转子两端轴振动合格,运行稳定。     

转子不平衡对两跨三支撑轴系振动特性的影响

针对汽轮机组、航空发动机等两跨三支撑轴系常发生不平衡振动故障问题,研究了各转子不平衡对轴系振动特性的影响.首先建立两跨三支撑轴系动力学有限元模型,在各跨转子上分别施加同相和反相不平衡激励,对轴系不平衡稳态响应进行分析,并搭建了轴系模拟实验台.结果表明:这种轴系转子跨内加重振动以单转子不平衡振动特性为主,转子间振动相互影响较大,具有明显的悬臂转子外伸端振动特性.     

带有尾透的某型空气压缩机的动力特性分析及对策

利用有限元法计算了带有尾透的某型空气压缩机两种方案的转子动力特性，表明两方案动力特性基本相同；进一步分析了尾透对整个转子力学特性的影响，发现转子在联轴节和尾透处具有不平衡敏感性，经常引起机组振动超标，提出了采用主动平衡技术的解决方案。     

非对称支撑凝结水泵电机振动特性理论与实验研究

针对立式凝结水泵电机存在两个临界转速且两个方向振动相互矛盾的问题,开展现场动平衡试验与理论计算分析。基于有限元方法对凝结水泵进行模态与谐响应分析,提出新型支撑结构设计方案。结果表明：凝结水泵电机的非对称支撑结构（检修人孔）是导致相互垂直两个方向存在两个相近临界转速（约986 r/min、1 177 r/min）的主要原因;临界点附近振动主要为一倍频,然而通过传统动平衡方法无法同时降低两个临界点振动,两个方向相互矛盾,主要是由于两个临界点之间相位差超过180°,转子发生反进动,转子涡动轨迹的长、短轴方向发生改变所导致;在检修人孔布置伸缩顶杆（直径48 mm）可有效改善结构不对称问题,尤其是在检修人孔中心及单侧增加伸缩顶杆可使两个方向固有频率差降至约0.19 Hz,此时凝结水泵电机部分的周向结构刚度达到对称,可有效解决刚度不对称引起的相互垂直方向振动矛盾问题     

A novel radial self-rectifying air turbine for use in wave energy converters

The flow through the air turbine of an oscillating water column (OWC) wave energy converter is reciprocating and is random and highly variable. It is not surprising that the time-averaged efficiency of the air turbine is substantially lower than that of a conventional turbine working in nearly steady conditions. A new type of radial-flow self-rectifying turbine (named here biradial turbine) is described in the paper. The two inlet/outlet openings of the rotor are axially offset from each other and face radially the surrounding space. The turbine is symmetrical with respect to a plane perpendicular to its axis of rotation. The rotor blades are surrounded by a pair of radial-flow guide-vane rows. Each guide vane row is connected to the rotor by an axisymmetric duct whose walls are flat discs. A two-dimensional flow method is used first as a preliminary design tool for the turbine geometry. More detailed numerical results are then obtained with the aid of a commercial three-dimensional real-fluid CFD code, which allows a more refined geometry optimization to be carried out, and yields results for flow details through the turbine and for the turbine overall performance under several operating conditions.     

汽轮机转子高速动平衡技术研究

叙述了柔性转子影响系数法的平衡原理、平衡步骤和大型旋转机械振动烈度的品质评定标准,圆满完成了一个大修后的N102JHP汽轮机转子的高速动平衡试验,效果良好。研究表明:高速动平衡是降低汽轮机转子振动的一种有效方法。     

轴表面误差对转子动平衡精度的影响

在利用电涡流非接触式位移传感器测量汽轮发电机组的轴承振位移时,测得的信号中含有因轴加工误差和轴表面缺陷形成的表面误差成份。     

镇海发电厂1号汽轮发电机组振动的诊断与处理

阐述了转子支承系统连接松动引起振动故障的机理和振动的故障特征,提出了平衡松动支承系统转子相位滞后为正常机械滞后与松动轴承相对于基础滞后之和的新观点,并在实际机组振动处理中得以验证。图５表３参２     

Multiple streamtube approximation of flow‐induced forces on a Savonius wind turbine

This paper develops a new approximate model to predict the pressure and momentum forces on a Savonius‐style vertical axis wind turbine. Flow distributions through and around the turbine are examined for analytical predictions of the torque and power output, at all rotor angles. A new approximate streamtube method is developed to predict the momentum, lift, and drag forces on the rotor surfaces by the air stream on the basis of an integral force balance on the turbine blades. Unlike other past analytical methods, the technique predicts both momentum and pressure forces imposed on the rotor surface during operation. The calculated results are validated against experimental data and numerical predictions from computational fluid dynamics. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

柔性转子多平面同时求影响系数的平衡方法

提出一种同时计算多个平面影响系数的方法，可极大地减少起停运行次数。因此，克服了影响系数法需多次试运行的缺点。该方法应用于东方气轮机厂300MW低压转子的动平衡中，试验结果表明：该方法切实可行。通过比较分析同类转子的平衡数据，基本可得出结论：采用该方法求得的影响系数可用于同类转子的平衡中。图13表4参6     

9FA重型燃气轮机转子高速动平衡研究

本文对9FA重型燃气轮机转子高速动平衡试验方法、平衡方法、平衡设备等做了详细的介绍,同时也介绍了GE公司的低速平衡方法,为9FA燃气轮机转子今后的高速动平衡提供了可资参考和借鉴的经验.     

采用数学形态滤波器的轴心轨迹提纯

针对旋转机械振动信号数据采集的特点,提出了用数学形态滤波器实现轴心轨迹提纯的新方法。采用形态滤波器提纯轴心轨迹,不考虑转子振动信号的频谱特征,不需要转子故障的先验知识,通过开闭、闭开组合形态滤波器对振动信号滤波处理后即可剔除噪声干扰,得到提纯的轴心轨迹。仿真计算及实例验证了该方法的有效性。与其他方法相比,形态滤波器效果好,算法简单,运算速度快,易于现场采用,有较好的实用价值。图9参9     

动平衡转子的分类及其应用

介绍了根据动平衡转子不平衡状态随转速变化的特征对转子类型的划分,并结合几根典型的转子实例,说明了该种分类方法在实际动平衡过程中的应用。该种分类特征明显,它不仅有利于判定转子设计、制造、加工、安装过程中所存在的不足或缺陷,而且对平衡工作者合理地选择平衡转速、平衡平面及平衡手段,提高动平衡效率也具有一定的参考价值。     

Elliptical novelty grouping for on-line short-turn detection ofexcited running rotors

A technique for the detection of shorted turns in the field-windings of operating synchronous turbine-generators is described. The measuring method used is the twin-signal sensing method, where pulses are injected into each terminal of the rotor. The reflected signals are subtracted to produce signature signals that contains information about the rotor's state. The signature signals are sampled and accepted or rejected as valid based on an outlier detection criteria. Novelty detection is applied to the accepted signals. The current signature signal is compared to a range of signature signals taken when the rotor was known to be free of shorts. If the current signature signal strays too far from the known healthy signal, the signature signal is `novel' and the possibility of a short is declared. The method was tested on a running test rotor with voltage excitation. A comparison of methods shows that an elliptical novelty grouping algorithm gives highly accurate results