两种不对中在线补偿控制算法的比较

引入一种可在线调节转子轴位置的支承结构--电磁辅助支承,它通过控制电磁执行器线圈中的电流可在线调整转子轴在空间的位置,使转子系统轴系间的不对中消除.将不对中引起的附加振动视为一干扰量,针对其采用自寻最优控制算法和具有自学习功能的前馈控制算法,使得转子在不停车的情况下自动实现不对中的识别和控制.最后在单盘对称转子轴承系统上进行了试验验证和比较,试验结果证明两种控制方法对轴系间的不对中都具有较好的校正能力.其中不对中自寻最优控制器不需要建立关于不对中系统精确的数学模型表达式,对位移传感器的要求不高,但搜索时间较长;不对中前馈自学习控制器也无需建立精确的数学模型,搜索时间较短,但对位移传感器的要求相对较高.     

重型燃气轮机转子-轴承系统综合试验平台

介绍了我国已建成的重型燃气轮机转子一轴承系统综合试验平台,并对某电厂的燃气轮机联合发电机组的轴系振动进行了现场测试．结果表明：在燃气轮机整个启停过程和在额定转速下运行时,转子轴承系统运行平稳,表明该转子轴承系统设计合理,转子动平衡良好．建成的燃气轮机转子轴承系统综合试验平台为我国重型燃气轮机转子一轴承系统的自主设计和发展提供了试验条件．     

国产300MW汽轮机4号轴承不稳定振动问题研究

在对国产300MW汽轮机低压转子与轴承系统的结构特点分析基础上,结合大量现场试验研究,分析了300MW汽轮机4号轴承不稳定振动的特点。主要从真空变化、轴封蒸汽参数变化以及负荷、轴承标高等的变化对4号轴承不稳定振动的影响加以分析,总结了引起4号轴承不稳定振动的原因,并提出了控制4号轴承不稳定振动的运行与维护措施。     

200MW汽轮机低压转子-轴承系统的非线性动力学分析

采用数值计算方法对实际大型转子-轴承系统的非线性动力学特性进行了研究，计算结果能与现场的运行经验很好地吻合。用有限元法建立了200Mw汽轮机低压转子-轴承系统的非线性振动微分方程。采用Newmark逐步积分法对转子在升、降速过程中的振动响应进行了数值仿真，得到了转子发生油膜失稳的转速和油膜振荡的“惯性迟滞”现象。对转子的重力和不平衡量对系统的油膜涡动和油膜振荡的影响进行了计算和分析。计算得到了转子的振动随转子的偏心距、轴承的长径比、间隙比、润滑油粘度的变化规律，分析结果为定量和定性分析该类机组转子-轴承系统的稳定性提供了参考依据。图15表1参7     

柔性支撑下汽轮机组振动响应特性分析

为解决汽轮机组低压缸轴承振动大的问题,对低压转子振动响应特性进行了研究。基于转子动力学理论建立了转子-轴承支撑系统有限元分析模型,考虑支撑刚度对转子系统振动的影响,计算了不同支撑刚度下转子轴承振动、轴振和绝对轴振响应特性。研究表明:不同支撑刚度下转子不平衡振动响应差异较大,柔性支撑下,轴承振动较大,轴振较小;转子绝对轴振能够较为真实的反映实际振动情况,3 000 r/min工作转速时,柔性支撑下轴承振动对转子不平衡力变化较为敏感;现场可通过精细动平衡降低轴承振动。     

飞轮储能系统E型径向电磁轴承动态工作区分析CSCD

以10 kW·h飞轮储能系统的电磁轴承为对象,分析了E型12极径向电磁轴承的动态载荷特性。通过电磁轴承动态载荷区图,建立了转子不平衡激励载荷与动态载荷区的联系,以提高最大承载能力为目标,合理匹配了电磁轴承磁铁与功率放大器组合。确定了执行器的主要技术参数和转子动平衡精度等级,为磁悬浮储能飞轮系统总体设计、电磁轴承系统设计提供了设计方法和理论依据。     

300MW汽轮机组几种异常振动现象及其原因分析

在现场试验研究的基础上，根据国产300MW汽轮机组的结构特点，分析了该型机组产生的几种特有的异常振动现象：低压转子支承刚度低引起的不稳定振动，轴承动态标高变化引起的1号轴承低频振动．高中压转子振动爬升。汽缸中心位置动态偏移引起的摩擦振动，某一特定流量指令下的高压转子不稳定振动。本文并分析了300MW汽轮机组产生异常振动的原因。     

660MW核电汽轮机低频振动机理分析与治理

针对核电660MW汽轮机轴承低频振动问题,通过改变机组转速、功率及润滑油压等试验,分析了低频振动特征,指出转子轴向低频振动引起可倾瓦轴承低频振动。通过建立转子轴向约束简化模型,分析汽轮发电机转子轴向低频振动机理为推力轴承油膜失稳及轴向扰动力引起转子轴向低频共振,并与可倾瓦轴承油膜失稳及瓦块颤振两种故障模式进行了对比。对汽轮机转子轴向低频振动及其引起的可倾瓦轴承低频振动,提出调整推力轴承间隙的措施并消除了低频振动。     

飞轮储能热管理研究现状分析

飞轮储能可广泛应用于不间断电源、可再生能源并网、电力调峰调频、轨道交通和航空航天等领域。在真空环境下,电机及电磁轴承的散热问题关系到飞轮储能系统是否能够安全运行,是飞轮储能技术发展中亟待解决的关键科学技术问题,针对飞轮储能系统热管理的研究具有重要意义。飞轮储能系统发热主要由电机和电磁轴承引起,电机发热主要来自定子铁心铁损、绕组铜损及转子涡流损耗,电磁轴承发热主要由铁损和铜损构成。转子涡流损耗的分析是准确预测飞轮储能系统发热的基础。电机定子冷却手段主要有风冷、水冷、油冷、热管冷却以及相变冷却等,电机转子冷却手段主要有填充惰性气体增强对流换热、轴孔内油冷、扩展表面强化辐射换热等。目前高速飞轮储能系统采用的轴承主要有电磁轴承和高温超导磁悬浮轴承,传统电磁轴承的主要冷却方式是水冷,高温超导磁悬浮轴承的主要冷却方式是填充低压氦气。系统转子散热是飞轮储能系统热管理的难点,在转子散热技术方案设计中,需要考虑冷却流体挥发、密封和腐蚀问题,以及高黏度冷却流体随转子转动过程中的发热和动能损失问题。转子散热可行的解决方案主要有填充低温惰性气体以强化转子对流换热、电机低损耗设计以消除高频激波以及真空油冷等。     

悬臂转子远端优化主动平衡技术研究

为了指导主动平衡装置在工业悬臂转子上的应用,搭建了悬臂转子实验台进行主动平衡实验研究工作.对实验台转子进行有限元仿真计算表明,安装在联轴节处的平衡装置可以有效地降低由飞轮不平衡产生的振动,在两个转速下,2号轴承的振动降幅均达到25％以上.但在2号轴承振动降低的过程中,1号轴承处的振动量会迅速增大.提出了l号和2号轴承振动的优化控制,使两个轴承振动在工作转速下不超过报警值30 μm.基于优化控制的思想,在悬臂转子实验台上进行多转速下液压自动平衡实验,实验结果验证了仿真计算的结论,2号轴承的振动降幅达到30％以上,取得了较好的平衡效果.数值仿真与实验研究为主动平衡技术在工程实际悬臂转子中的应用奠定了基础.     

电磁悬浮储能飞轮系统的动力学分析

本文对五自由度飞轮储能系统模块进行了动力学分析。先完成了电磁轴承在单自由度方向上电磁力描述，给出了电磁力和控制电流、位移之间的关系；建立整个系统的动力学微分方程，在此基础上，推导出状态空间表达式。基于状态空间完成了系统的稳定性分析，给出了基于线性二次型最优控制的控制器设计方法。     

Finite element analysis of a magnetic circuit of radial magnetic bearing for magnetically suspended flywheels

以自行设计的磁悬浮储能飞轮测试样机用径向磁悬浮轴承为例,应用ANSYS有限元分析软件对径向磁悬浮轴承磁路进行仿真与计算,给出了有限元软件仿真分析磁路的具体流程.仿真数据与理论计算数据对比表明,计算结果正确,在设计误差允许范围内,为样机的顺利研制提供了必要帮助.     

柴油机高压共轨电控系统喷油器电磁系统仿真研究

在对柴油机高压共轨系统喷油器电磁系统的工作过程与受力分析的基础上,采用电磁场仿真的方法建立了喷油器电磁系统的仿真模型与数值求解方法,进行了电磁阀动态响应的仿真分析,与实测结果进行了对比.结果表明,该模型与数值求解方法具有较高的计算精度,可用于喷油器电磁阀的结构优化与参数设计、以及喷油器驱动信号设计.     

Improving Kinetic Energy Storage for Vehicles through the Combination of Rolling Element and Active Magnetic Bearing

The demand for short term energy storage providing high power for electric and hybrid-electric vehicles is increasing drastically. Stationary FESS （flywheel energy storage systems） is established as UPS （uninterruptible power supply） and represent an emerging market. In contrast, mobile FESSs are currently only used in a few application, e.g., in motor sports. To enable a wider use in personal and public transportation the life-span of the flywheel＇s bearings needs to be increased significantly. This paper presents an alternative approach to extend the lifespan of the flywheel＇s bearings significantly by using a CREAMB （combination of rolling element and active magnetic bearings）.     

Analyses and experimental validation testing of rotor dynamics of a flywheel

以250 kW/3 kW·h的磁悬浮储能飞轮为研究对象,通过理论分析、仿真计算、测试试验相结合的方式,研究储能飞轮转子系统的动力学特性。首先,基于转子动力学有限元法的Timoshenko梁理论推导出了转子单元的运动方程。其次,利用ANSYS软件分别对转子的临界转速和不平衡响应进行仿真有限元分析。最后,通过径向磁轴承的传感器采集位移信号,测试储能飞轮转子在升速过程中的振动波形,验证转子的动力学参数及仿真分析结果的准确性。通过转子的频谱瀑布图和振动位移响应曲线,与仿真分析的Campbell图和不平衡响应图进行对比。结果表明,测试试验结果与仿真分析结果一致。通过研究储能飞轮转子的转子动力学特性,设计出了合理的转子动力学的参数,并得到了试验验证。     

单缸柴油机滑动轴承润滑的计算机仿真

针对单缸柴油机使用的滑动轴承的润滑设计问题,采用计算机对它的润滑性能进行了仿真.通过编程计算了滑动轴承的油膜厚度、油膜压力、摩擦功耗、润滑油流量、温度等参数.结果表明,通过仿真得到润滑性能数据,可实现提前对单缸柴油机滑动轴承的润滑特性进行预测,能够提高润滑设计的可靠性,具有较高的实用价值.     

用于支撑HTR_10GT氦气轮机的磁力轴承设计研究

介绍了10 MW高温气冷堆氦气透平发电项目(HTR -10GT)磁力轴承的设计原理及技术特点,给出了磁力轴承的详细结构设计及关键设计参数.氯气轮机转子采用立式一体化布置的结构方式,由两个径向磁力轴承和一个轴向磁力轴承支撑.轴向磁力轴承的设计承载力为9.800 kN,气隙为0.7 mm.径向磁力轴承的设计承栽能力为1.9...     

柴油机曲柄连杆机构多体动力学仿真分析

基于多体系统动力学理论,实现对某柴油机曲柄连杆机构的动力学仿真分析,得到了活塞侧推力、曲柄销受力及主轴颈载荷等动力学参数。通过活塞侧推力和曲柄销受力的传统算法与现代算法的对比,证实基于现代算法的柴油机曲柄连杆机构的动力学仿真分析的方便性与先进性,并为此类型柴油机曲柄连杆机构的优化设计提供了依据。     

Radial Forces in a Centrifugal Compressor; Experimental Investigation by Using Magnetic Bearings and Static Pressure Distribution

The volute of a centrifugal compressor causes a non-uniform pressure distribution which leads to a radial force on the impeller. This force was measured using magnetic bearings. In addition, the radial force was estimated using the static pressure distribution measured at the impeller outlet. The impeller force was found to be the highest at choke, the lowest at the design flow and moderate at stall. The radial force determined from the pressure measurements was only slightly different from the force obtained from the bearing measurements. The rotational speed was seen to affect the force to some extent.