大型汽轮发电机组转子轴系扭振弹性波的解析研究

建立了汽轮发电机组轴系的弹性连续体扭振模型,提出了求解复杂阶梯轴系扭振波动方程的解析方法。计算了一台200MW机组转子轴系扭振波动特性的精确解,并与离散系统计算结果做了比较。根据机组扭振干扰力矩的复杂性和随机性,利用该方法进行了网机耦合作用下的扭振强迫振动考核。     

INVESTIGATION OF SIMULATION EXPERIMENT ON ACTIVE CONTROL OF TORSIONAL VIBRATION IN A TURBOGENERATOR SHAFT SYSTEM

According to the theoretical analysis and calculation on the base of continuous mass system, the simulation experimental investigation on active control of torsional vibration in a turbogenerator shaft system is conducted. A test installation with the excitation of generator motor and multi-stepped shaft system is established to simulate the torsional vibration of a turbogenerator rotor shaft system, and to examine the active control strategy presented. Some useful results are reached in the experimental study.     

基于二次型全局最优控制算法的汽轮发电机组轴系扭振主动控制模拟

把线性定常二次型全局最优控制算法与大型汽轮发电机组轴系扭振理论相结合,以减少轴系扭振能和控制源能量为优化目标,提出了大型汽轮发电机组轴系扭振的线性定常二次型全局最优控制理论,构造了汽轮发电机组轴系扭振主动控制的状态空间方程。阐述了求解离散黎卡提矩阵代数方程的非递推解法,提出利用求解哈密特矩阵特征值问题来确定二次型最优控制反馈矩阵的方法。为了考查扭振主动控制效果,编制了适用于离散系统扭振主动控制的仿真计算程序,利用所编程序对一台200 MW汽轮发电机组轴系进行了扭振主动控制模拟计算,并进行了扭振主动控制的时域特性分析。分析结果表明,采用线性定常二次型全局最优控制理论对汽轮发电机组轴系扭振进行主动控制,不但有很好的减振效果,而且所需控制力矩较小。     

汽轮发电机组轴系扭振动态响应计算分析

汽轮发电机组轴系扭振的动态响应分析对机组安全运行和电网的稳定有着重要意义.本文将对东方300MW合缸型汽轮发电机组扭振物理模拟实验系统在分析其固有特性基础上通过将逐步积分法的思想与传统传递矩阵法相结合并应用增量传递矩阵法数学建模方法进行了扭振响应的计算分析研究,以此来反映东方300MW机组轴系的动态变化规律和变化趋势....     

转子扭振特性测试系统试验台设计

将目前国际上流行的虚拟仪器技术应用于扭振测试领域,开发出了一套基于虚拟仪器的扭振测试系统,并且设计制造了转子扭振特性测试试验台.试验台上同时具有转动轴和摆动轴,用以对这两种轴的扭振问题进行研究.试验台上安装有光电传感器、霍尔传感器,以及光电编码器,可实现多种方式对扭振信号进行测试.     

阶梯轴中扭转弹性波传播理论及轴系扭振动力响应计算

以工程中常见的多级阶梯轴连续模型为研究对象,利用弹性波传播理论,对于某轴段在一均布扭振激励力矩作用下的整个轴系的扭振响应进行了研究,通过建立各轴段的波动方程组,利用边界条件,实始条件及在变截面处的反射,透射现象,得到了各个轴段中的行波沿轴向传播的表达形式;利用数值迭代方法可求得任一截面上的扭振动力响应。以汽轮发电机组轴系为对象,进行了扭振动力响应计算的研究,并与其它方法进行了比较。     

300MW汽轮发电机组轴系扭振机电耦合冲击响应的模拟研究

大型汽轮发电机组轴系扭振是发电机机械系统与电网系统相互耦合作用的结果。由于电网负荷变化的随机性,突发性及多样性,机组承受的扭振冲击载荷及其响应特性十分复杂。本文采用弹性连续体振动波动方程的解析方法,分析了300MW汽轮发电机组的扭振响应特性,并针对几种典型的外部激励,对网机耦合作用下机组轴系的扭振强迫振动进行了计算机模拟考核。     

阶梯轴中扭转弹性波主动控制研究

从一维扭转波动理论入手,就阶梯轴中变截面界面上扭转弹性波的反射和透射关系建立起了各轴段的扭转振动响应的数学表达式。并基于位移响应为目标控制函数,对二次源、误差传感器的布置位置进行了优化设计。从理论上模拟了主动控制效果。并对一个一级梯轴进行了弹性波主动控制的试验研究。结果表明,对于复杂的阶梯轴形式,采用简单的单一控制源和单一误差传感器的控制形式就能取得良好的控制效果。     

基于约束方程的十字万向轴扭转振动计算模型

万向轴传动由于附加力矩会对传动系统产生强迫振动,为了避开传动系统扭转共振,需要对万向轴传动系统进行计算分析,合理选取结构参数。利用约束方程表示万向铰传动特点,并用有限单元法建立双万向轴扭转振动动力学模型,通过数值仿真得到万向轴传动系统扭转振动数值解。计算结果表明:模型能够计算万向轴附加力矩引起的强迫振动,可用于万向轴传动系统扭转振动分析。     

高频脉冲插值测量扭振及实验研究

转轴的扭转振动测量是对其进行状态检测和故障分析的重要手段,为此,设计了一种基于高频脉冲插值的扭振测量系统。测量方法是通过高精度光栅和红外光电管获取转速信号,再对转速信号进行高频脉冲插值,从而把转速信号转化为高频脉冲数,对高频脉冲数处理后得到转轴的扭振信息。测量系统采用FPGA与单片机相结合的模式,FPGA用于产生高频脉冲、对转速信号插值,并对插值后的信号进行计数,单片机读取计数结果并进行处理。经过实验验证,表明该测量方法有较高的测量精度,并通过理论分析找到了影响系统测量精度的原因。最后对几种常用的电动机进行了测试,测试结果较好地反映了转轴的实际振动情况。     

基于虚拟仪器的旋转轴扭振测试系统的设计与研究

利用虚拟仪器技术设计开发了旋转轴扭振测试系统,并结合ATI2000系列扭振传感器进行了实际测量,实验结果表明该系统可实现传动轴扭振宽频率、宽转速、多通道同时测量及在线分析等功能,且操作方便、灵活性强,为今后测试和研究大型旋转机械的扭振特性及实现扭振在线监测、故障诊断等提供了理论与技术支持.     

DESIGN AND ANALYSIS OF NOVEL ACTIVE ACTUATOR TO CONTROL LOW FREQUENCY VIBRATIONS OF SHAFT SYSTEM

Aiming at providing with high-load capability in active vibration control of large-scale rotor system, a new type of active actuator to simultaneously reduce the dangers of low frequency flexural and torsional vibrations is designed. The actuator employs electro-hydraulic system and can provide a high and circumferential load. To initialize new research, the characteristics of various kinds of active actuators to control rotor shaft vibration are briefly introduced. The purpose of this paper is to introduce the preliminary results via presenting the structure, functions and operating principles, in particular, the working process of the electro-hydraulic system of the new actuator which includes a set of high speed electromagnetic valves and a series of sloping cone-shaped openings, and presenting the transmission relationships among the control parameters from control signals into the valves to active load onto shaft. The course of the work is dynamic, and a series of spatial forces and moments are put on the shaft to get an external resultant force to reduce excitations that induce vibration of shafts. By checking states of vibration, the actuator can control the impulse width and the interval of injection time for applying different control force to a vibration shaft in two circumference directions through the regulating action of a set of combination directional control valves. The results from simulating analysis and experiment show evidence of that this design can satisfy the case of active process of decreasing of flexural and torsional vibrations.     

水下航行装置推进轴系扭转振动控制研究

主要讨论以摆盘式活塞发动机作为其主机的某水下航行装置推进轴系的扭转振动问题。首先建立了推进轴系的两个扭振模型，并进行了轴系的扭振计算。为了验证模型参数的准确性，对推进轴系进行了脉冲激励试验。以试验及计算结果为依据对推进轴系的几种不同方案进行了比较。最后对双轴调频减振方案进行分析，提出了一种合理可行的减振方法     

发电机组橡胶柱销联轴器异常振动噪声诊断

为诊断某型柴油发电机组产生的异常噪声故障,将经验模态分解方法(empirical mode decomposition,简称EMD)和Hilbert变换用于发电机主轴承的非平稳振动信号处理,有效提取了主轴承振动信号的时频特征,对机组振动噪声信号、发电机主轴承振动和轴系扭振信号进行了分析。诊断结果表明,由于柴油机激励下机组轴系扭振幅值过大,引起柱销联轴器橡胶件表面的相对运动,产生干摩擦作用力,导致机组轴系产生间歇性的异常振动噪声。该方法对旋转轴系部件摩擦引起的振动噪声故障诊断具有参考价值。     

Stability and dynamics of rotor system with 45° slant crack on shaft

Crack on a shaft is one of the common damages in a rotor system. In this paper, transverse vibrations are calculated to compare the influences of transverse crack and slant crack on the rotor system. Results show that the vibration amplitude of the rotor system with a 45° slant crack on the shaft is larger than that with a transverse crack when the two types of crack have the same depth and the rotor system runs in the same condition. Stability and dynamic characteristics of the rotor system with a 45° slant crack on the shaft under torsional excitation are analyzed by considering opening and closing of the crack. It is shown that the instability of the transverse vibration of the rotor system increases with increasing difference between the bending stiffness in two main directions, and the vibration is stable when the two bending stiffness are identical. The spectrum analysis of the steady-state response reveals that the gravity and the eccentricity produce different frequency components, and when the two bending stiffness are identical, the multiple frequency components of the torsional excitation disappear. Further investigation shows that the vibration amplitudes in combined frequencies increase rapidly in transversal, torsional, and axial vibration with increasing slant crack depth. The results are helpful for the understanding the dynamic behavior of a rotor system with a slant crack on a shaft and can be used for the detection of the slant crack on a shaft.     

5kW扭振模拟机组轴系扭振试验研究

本文在介绍TVAP—M扭振测试分析软件包的基础上,着重介绍了应用TVAP—M在5kW汽轮发电机组轴系扭振模拟机组上进行的一系列机电互作用扭振试验.通过试验确定了该模拟机轴系的扭转固有特性.试验表明:在低频情况下,变频励磁激振是一种行之有效的激振方式.最后利用串补电容方式对机电互作用下的次同步谐振进行了探讨.     

机械因素对齿轮传动轴系扭转振动的影响分析

齿轮传动系统是雷达伺服传动系统的常用形式,其扭转振动对雷达伺服机构的响应速度和稳定性有重要影响.以某雷达第一级齿轮传动系统为研究对象,基于工程软件ANSYS/LS-DYNA,应用显示中心差分法分析了支撑位置、轴径尺寸、轴上质量分布等机械参数对齿轮传动系统扭振响应的影响,通过对比分析,得出这些机械因素对齿轮传动系统扭振响应特性影响的定性结论,为进一步分析雷达伺服系统提供指导.     

Jeffcott裂纹转子弯扭耦合振动特性分析

以重力决定的开闭裂纹模型为研究对象，导出了固定坐标系下该模型的刚度扭阵，建立了裂纹转子弯扭耦合振动微分方程，并对转子裂纹的升速瞬态响应和影响因素进行了计算机仿真研究。结果表明：升速过程中，弯振存在1／3阶和1／2阶亚谐共振现象，扭振出现1／2阶亚谐共振；在弯扭左耦合区，出现弯扭耦合共振；在亚临界转速区，存在1X，2X和3X等倍频分量的弯振和扭振；影响弯扭耦合振动特性的因素很多，包括裂纹刚度、裂纹夹角、质量偏心和阻尼等。     

前置后驱车辆传动系统扭转振动建模仿真与优化

车辆动力传动系统的扭转振动(简称扭振)表现对于车辆舒适性有极大的影响,为了解决某前置后驱车辆传动系统的扭振控制,结合机械动力学知识通过LMS AMEsim软件建立车辆传动系统模型,与实测数据进行比较以验证模型的可靠性。通过扭振频率与模态分析,确认发动机与传动系统在35.2334 Hz下有共振发生,通过优化离合器参数可使扭振得到很好的控制,同时也提出通过多目标遗传算法对传动系统多参数进行优化,更好地提高传动系统的扭振表现。     

周转斜盘发动机轴系扭振计算与分析

根据周转斜盘发动机的结构特点建立其扭振计算模型 ,并利用动态子结构方法进行扭振计算 ,通过计算说明动态子结构方法对具有复杂结构的周转斜盘发动机轴系扭振计算的有效性 ,并具有物理概念明确、节省计算时间、减少计算机内存等优点