行星齿轮箱齿轮局部故障振动频谱特征

齿轮局部损伤在齿轮箱故障中占有很大比例,其频谱特征与分布式故障具有明显区别.研究太阳轮、行星轮和齿圈局部故障振动信号的频谱结构对于行星齿轮箱故障诊断具有重要意义.考虑齿轮局部故障对啮合振动的调幅调频率作用、以及振动传递路径变化对振动测试信号的调幅作用,建立了行星齿轮箱局部故障振动信号模型,推导了频谱解析表达式.给出了太阳轮、行星轮和齿圈局部故障特征频率的计算公式.通过实验信号分析验证了理论推导结果,应用频谱分析方法分别诊断出了太阳轮、行星轮和齿圈局部故障.     

行星齿轮箱齿轮分布式故障振动频谱特征

深入透彻地了解振动信号的频谱结构,有助于通过简单易行的频谱分析对行星齿轮箱进行故障诊断。考虑齿轮制造误差和分布式故障对啮合振动的调幅调频作用、以及行星轮通过效应对振动测试信号的调幅作用,建立了行星齿轮箱正常和分布式故障状态下的振动信号模型,推导了频谱解析表达式。给出了太阳轮、行星轮和齿圈分布式故障特征频率的计算公式。通过实验信号分析验证了上述理论分析结果,基于频谱分析诊断了自然产生发展的齿轮分布式故障。     

外部汇流母排对压接型IGBT器件内部多芯片并联均流特性的影响

压接型IGBT器件内部芯片之间的动态均流特性直接影响着IGBT器件的坚固性与可靠性。考虑到并联均流实验的困难,现有的压接型IGBT芯片级并联均流研究通常都是通过提取器件内部封装结构的寄生参数,并结合IGBT芯片的等效电路模型,在电路仿真环境中开展的,不考虑器件外部电磁条件对器件内部电流分布的影响。然而,该文通过9枚压接型IGBT芯片的并联均流实验发现,各个通流支路之间存在显著的动态电流不均衡,而且电流的分布特性不仅与内部并联芯片的相对位置有关,还与连接器件的外部汇流母排存在明显的关联。为了揭示器件内部电流分布特性与外部汇流母排之间的耦合关系,该文对被测器件与外部汇流母排进行三维有限元建模,从频域和时域2个方面,计算IGBT器件内部的电磁场分布特性。频域计算表明,由于外部汇流母排与内部并联芯片存在磁场耦合(即电感耦合),当频率超过一定数值后,外部汇流母排会对各个通流支路的电流产生显著影响。时域计算进一步再现了并联均流实验中外部汇流母排对各个通流支路上动态电流分布的影响规律。结果表明,在压接型IGBT器件的设计和应用中,不仅需要关注器件内部芯片间的相对位置对动态均流特性的影响,同时也要关注外部汇流母排引入的电磁不对称性。最后提出一种对称化的母排设计方案,并通过三维有限元计算,证实对称化母排设计可明显改善器件内部的动态均流特性。     

步进电机系统不同参数对振动特性的影响（3）

本文是全文的第三部分,介绍负载参数对振动特性的影响。     

300MW直接空冷机组变工况特性

以300MW直接空冷机组为例，考虑了排汽管道的压损，排汽口至空冷凝汽器入口间水蒸汽柱高度压力及排汽管对环境散热量，建立直接空冷机组冷端系统变工况数学模型，编程计算做出直接空冷机组冷端系统特性曲线，同时分析了空冷凝汽器压力及管道压损的变工况特性。计算验证了排汽热负荷、排汽管道压损、迎面风速和环境温度是影响直接空冷机组排汽压力的主要因素，且在迎面风速和环境温度一定时，排汽管道压损在热负荷范围内存在一最不利最大值，对于空冷机组的管道设计及经济运行提供参考。     

国产600MW超临界汽轮机变工况下振动研究

以某国产600 MW超临界空冷汽轮机组为例,分析了汽轮机冲转、变负荷、滑参数停机等几种典型变工况下的振动变化,并提出了振动控制的要点。     

直接空冷系统运行特性变工况研究

阐述了随着空冷岛散热性能的日益老化,早期投产的直接空冷系统增容改造工作已提上日程安排。在对某600 MW机组直接空冷系统的设计特性及实际运行特性的变工况研究基础上,定量确定了不同环境温度下,主机及空冷系统性能不良对机组经济性的影响,研究结果对电厂直接空冷系统运行优化及系统改造工作具有重要的指导作用。     

各种结构叶片—叶轮系统振动特性研究

本文给出了可以在宽频带内确定叶片叶轮系统联合振动静、动频谱和振型的实用计算方法.分析中考虑了影响叶片叶轮振动的各种主要因素,因而对各种长度和各种结构叶片有较强的适应性。着重讨论了轮系振动分析对于中长叶片和整圈拉金连接结构设计的重要性,指出了313和432叶片原始设计在轮系振动特性方面的问题.     

地下变电站结构振动与噪声特性分析

以220 kV朝阳门地下变电站及其耦连建筑作为测试研究对象,分别开展了地下变电站变压器室及各楼层混凝土楼板、墙体的振动与噪声测试,并对测试数据的时域与频谱进行了分析。结果显示：（1）变压器油箱壁的振动幅值较大,变压器油箱的振动频谱主要为100 Hz及其谐振频率,且变压器室内基础、楼板及墙体振动的频谱特性与油箱基本一致;（2）变压器的振动与噪声通过固体传播扩散到整个地下变电站和建筑结构中,设计时不可忽略结构振动与噪声的影响;（3）随距离增大和楼层升高变电站振动与噪声及低频特性衰减不显著。     

断路器操作三维振动信号差异特征的研究

针对单轴传感器在断路器中应用的缺陷与不足,为了获取更多断路器分合闸时的状态信息,利用三维振动传感器同步采集断路器操作时振动信号,在时域、频域方面以及时频联合对X、Y、Z 3个方向的信号进行分析对比。在时域方面,运用X、Y、Z3个方向振动信号各个特征和能量的分布;在频域方面,运用快速傅立叶算法得出频谱分布图和功率谱图;在时频联合方面,运用小波包分解将三维传感器信号进行分解,并求出能量在各节点的分布和Wigner-Ville分布,说明三轴传感器放置方向对断路器测量信号故障诊断正确率的影响。实验分析结果表明,三维振动传感器采集的断路器振动信号时频特征均有显著差异,可更全面反映断路器分合闸时的状态信息。     

水下振动台水体振动特性试验研究

水下振动台丰富和拓展了振动台在工程结构抗震研究领域应用场景,但由于其局部振动、防水布扰动等因素,振动水体会发生畸变或失真,造成试验偏差。本文通过试验方法,共设计252个工况,分别考虑不同激励幅值、方向、频率、水深,研究台面范围及台面中心至水池边界水体振动特性。试验结果表明：防水装置对水体扰动影响主要体现在水平方向;垂直向正弦波激励时,低频（≤ 1 Hz）区间,水体振动呈“倒扣铁锅”形状,随频率增加（≥ 3 Hz）,呈多波峰特性,频率越高波峰数越多,众多波峰随着激励幅值的增大会逐渐进行叠加放大,当超过阈值时,会产生坍塌现象;随水深增加,水体振动波峰存在下降趋势。试验研究为水下振动台设计及模型试验结果的可靠性评价等提供参考。     

基于加窗振动分离和变分模态分解的行星轮故障特征提取

行星齿轮箱振动信号复杂且其传递路径具有时变性,导致故障特征提取困难。针对该问题,提出基于加窗振动分离和变分模态分解(VMD)的行星轮故障特征提取方法。首先利用角域同步平均消除非同步分量;随后对平均后的振动信号进行加窗分离;采用观察中心频率的方法确定参数K,然后对分离的振动信号进行VMD分解并选取包含故障的特征分量;最后对选取的特征分量进行Hilbert解调分析实现故障特征提取。通过行星轮齿根裂纹故障实测信号分析,验证该方法能有效提取行星轮故障特征。     

三相负载不平衡对变压器振动特性的影响研究

三相负载不平衡是配网中较为常见的问题。为研究三相负载不平衡工况下配电变压器振动特性,本文理论分析了铁芯和绕组振动特性及绕组振动传播特性;利用有限元软件分析了三相负载不平衡前后铁芯磁感应强度及绕组电磁力变化情况;搭建了变压器振动测式平台,分别采集变压器在三相不同位置单相带额定负载、两相带额定负载工况下的振动信号。研究结果表明：三相负载不平衡工况下铁芯中磁通密度基本不变,负载不平衡不会对变压器振动信号高频分量产生影响;不同位置的绕组振动对同一振动测试点影响程度不一样;三相负载不平衡程度相同,不平衡相发生的位置不同,对同一测点的影响程度不一样     

多类型储能一次调频特性研究

本文采用区域等效方法,对系统的传统频率响应模型进行改进完善,使其能更真实地反映实际电网中各种因素对一次调频的影响。针对超级电容、超导磁、电池、飞轮等多类型储能的运行特性,分别构建这4种储能系统参与电网一次调频的通用模型。结合典型负荷扰动,通过仿真研究分析储能荷电状态(State of Charge,SOC)非线性约束对调频特性的影响及各类型储能特点。     

基于FPGA的振动信号处理参数寻优试验研究

可编程逻辑控制器(field-programmable gate array,FPGA)既具有硬件电路的运算速度和稳定性,又具有软件的可编程和灵活性,可进行多通路的高速并行快速傅里叶变换.因此,FPGA在工业设备在线监测、振动信号处理和边缘计算中获得越来越多的应用.为了充分利用FPGA的性能,提高FPGA的计算精度,使...     

稳态条件下变压器绕组轴向振动特性研究

根据电力变压器绕组的实际结构特点及绝缘垫块的力学特性,建立了绕组轴向振动的等效数学模型,研究了变压器在稳定运行条件下,绕组轴向振动的特性.分析了压紧力大小与绕组固有振动频率以及绕组振动的加速度信号之间的关系,即:绕组压得越紧,其各阶次的固有振动频率就越高;随着压紧力的增大,绕组振动加速度呈现下降的趋势,说明了绕组压紧力的变化可以从其振动加速度信号幅值的变化中反映出来,从而为振动法在线监测变压器绕组状况建立了必要的理论依据.     

脉冲负载下有限容量系统运行特性的仿真研究

脉冲负载是一种功率波动明显、频率切换频繁的负载,而有限容量系统的系统惯性很小,非常容易受到负荷波动的影响,含有脉冲负载的有限容量系统动态过程复杂。为了研究脉冲负载对有限容量系统运行特性的影响,根据脉冲负载的特性建立了基于MATLAB/Simulink仿真模型,定义了脉冲负载下有限容量系统电气特性的计算公式,分析了脉冲负载在不同工作模式时对有限容量系统运行特性的影响规律。结果表明该模型可以较真实的反应脉冲负载的特性,且不同的负载参数对有限容量系统运行特性的影响规律也不相同。     

考虑频率特性的感应电动机负荷模型的对比研究

以往主要研究负荷的电压特性,很少研究频率特性。而在小电网或者薄弱电网频率可能有明显变化,所以需要研究电力负荷的频率特性。给出考虑频率特性的五阶电动机负荷模型和新三阶实用电动机负荷模型,提出两种负荷模型的参数辨识方法,通过蚁群算法辨识其中的重点参数。结合仿真算例,分别对比考虑和不考虑频率变化时的五阶电动机负荷模型、新三阶实用电动机负荷模型,还对比了两种负荷模型。根据新疆电网的实际扰动数据,对考虑频率特性的必要性进行了校验,结果表明,考虑频率特性所得参数辨识结果更精确、拟合效果更好,考虑频率特性时五阶电动机负荷模型效果更好。     

基于振动信号分析的极端环境下循环泵可靠性评估

可靠性评估是保证机械设备安全正常运行的重要技术手段。 在航天设备中应用的循环泵需要经历火箭发射阶段以及 航天器在轨运行阶段的极端环境,为了研究火箭发射和航天器在轨等极端环境下循环泵的可靠性,在地面构建了一整套的可靠 性试验系统,并进行了数次模拟实验,采集了相关数据。 分别通过时域特征参数分析法和小波降噪-Hilbert 包络分析法来对模 拟实验过程中采集到的振动信号进行数据分析处理,根据分析结果对循环泵进行可靠性评估,结果表明循环泵的可靠性满足航 天设备在极端环境下的使用要求。     

计及频率特性的感应电动机参数变化对负荷特性的影响

对于网架结构比较薄弱的省网系统或者系统解列后形成的孤岛,发生故障时会引起比较大的频率波动。感应电动机作为电力系统动态负荷的主要成分,进行建模时考虑其频率特性尤为重要。基于感应电动机数学模型,考虑恒机械转矩、恒机械功率和变机械转矩等不同负载特性,在计及频率特性的情况下,通过解析法得到感应电动机转子滑差、有功功率和无功功率的表达式。当感应电动机的定子电感、转子电感、励磁电感和转子电阻变化幅度分别为±30%时,分析负荷特性参数变化对不同频率下的感应电动机吸收有功功率和无功功率的影响。利用Matlab建立感应电动机五阶电磁暂态仿真模型,仿真分析感应电动机参数变化对负荷特性的影响。将理论计算与仿真实验的结果进行对比,验证了所提方法的正确性。