定子匝间短路位置对发电机定子振动特性的影响

对气隙静偏心和定子短路故障的相对位置对定子振动特性的影响进行解析分析、数值计算和实验研究。首先推导得到了包含定子绕组短路位置信息的作用于定子单位面积的磁拉力解析表达式,分析得到了定子短路位置对磁拉力的影响;然后建立了算例发电机正常运行、气隙静偏心故障、气隙静偏心与定子匝间短路复合故障下的有限元模型,对不同短路位置下的定子磁拉力进行了仿真计算。并实测了MJF-30-6型故障模拟发电机定子不同短路位置的定子振动信号,三者结果相互吻合。结果表明:气隙静偏心与定子匝间短路复合故障下,同等故障程度时,发电机定子振动幅度与短路位置有关,短路位置越接近最小气隙处,各倍频振动幅度越大,越远离最小气隙处,各倍频振动幅度越小。     

气隙静态偏心与定子短路复合故障对发电机定子振动特性的影响

分析了汽轮发电机在正常运行、气隙静态偏心故障、定子匝间短路故障、气隙静态偏心与定子匝间短路复合故障下的定子径向振动特性,以及各故障参数发展对定子振动特性的影响。首先对各情况下的气隙磁密进行了推导,得到引发定子振动的单位面积磁拉力表达式。然后分析了复合故障下定子径向振动特性及其与对应故障参数的变化关系。最后实测了SDF-9型故障模拟发电机的定子振动数据,结果与理论分析基本吻合。研究表明,正常情况和气隙静态偏心故障下发电机定子只有二倍频振动,但静偏心对应的二倍频振动幅值较正常情况要大;定子短路故障与复合故障下发电机定子都将产生二倍频、四倍频与六倍频径向振动,但复合故障所对应的振动幅值较大;复合故障下随着定子短路或气隙静态偏心程度的加剧,定子径向变形趋势及二倍频、四倍频与六倍频振动幅值均将增大;随着电机励磁电流的增大,定子径向变形趋势及二倍频、四倍频振动将增大,而六倍频振动则基本不变。     

不同种类气隙偏心故障对汽轮发电机转子不平衡磁拉力的影响

结合理论推导和数值仿真计算分析了径向气隙偏心对汽轮发电机转子径向不平衡磁拉力及其振动特性的影响。首先通过分析气隙静偏心、气隙动偏心以及气隙动静混合偏心情况下气隙磁场的变化,分别推导得到不同气隙偏心所引起的转子径向不平衡磁拉力表达式,并分析了转子的振动特征,然后利用电机有限元软件Ansoft Maxwell建立了实验室SDF-9型隐极故障模拟发电机的二维模型,计算得到了转子水平及竖直方向的径向不平衡磁拉力变化情况,并与理论分析和部分实验振动响应进行了对比,结果基本吻合。结果表明,气隙静偏心将产生二倍频不平衡磁拉力作用于转子上;气隙动偏心根据转子表面凹凸数量分为合外力为零及合外力不为零两种情况,当合外力不为零时,将产生一倍频不平衡磁拉力作用于转子;气隙动静混合偏心将同时产生一倍频和二倍频不平衡磁拉力作用于转子上(考虑动偏心时合外力不为零的情况)。同时随着偏心程度的增大,不平衡磁拉力也随之增大。     

气隙轴向静偏心对发电机定子-绕组受载及振动的影响

通过理论推导、有限元计算和实验验证,研究了气隙轴向静偏心前后同步发电机定子及绕组的受载与振动特性变化。与其他大部分气隙径向偏心的研究不同,本文重点关注气隙轴向静偏心下定子-绕组的受载及振动特性。在分析气隙磁密变化的基础上,推导得到了正常和气隙轴向静偏心下定子径向及轴向不平衡磁拉力、绕组电磁力的表达式。以CS-5型发电机为分析对象,进行了有限元仿真计算和实验验证。结果表明,气隙轴向静偏心会在减小定子径向磁拉力和转子抽空端定子绕组电磁力的同时增加定子轴向不平衡磁拉力和转子伸出端定子绕组电磁力,对应地,定子径向振动和转子抽空端定子绕组振动将减小,但定子轴向振动和转子伸出端定子绕组振动将增大;定子轴、径向磁拉力和绕组电磁力及振动均以二倍频为主,夹杂其他各偶次倍频。在定子磁拉力作用下,定子铁芯齿槽端部为最大变形位置;在定子齿槽变形挤压和电磁力共同作用下绕组直线段与端部的连接处易发生磨损,在制造及运行中需给予特别注意。     

虚拟仪器与传感器融合在齿轮监测中的应用研究

目的研究印刷机齿轮在高速印刷时的振动状况。方法借助Labview软件为平台开发印刷机齿轮振动在线检测仿真系统,并结合虚拟仪器和传感器融合技术,研究印刷机的振动状况。结果通过仿真系统得出原始齿轮振动信号中的啮合频率受转频2倍频(23.6Hz)和3倍频(34.69Hz)调制。结论虚拟仪器与传感器信息融合技术可以监测到印刷机在高速印刷时的振动状况,并通过相关特征波形提取分析,实时检测到齿轮磨损、断齿故障。     

基于定子振动特性的汽轮发电机气隙偏心故障程度鉴定方法研究

本文提出了一种应用汽轮发电机定子通频振动烈度与特定频率成分振动幅值比对来鉴定气隙偏心故障程度的方法。首先对发电机定转子振动影响因素进行了对比分析,得出定子振动主要受气隙偏心等影响气隙磁密的故障影响,论证了所提方法的可行性。然后推导分析了偏心故障前后电机定子的振动特性变化,给出了偏心故障程度的具体鉴定计算方法。最后在SDF-9故障模拟发电机上进行了实验验证。结果表明,本文所提方法能在整体上较为客观地鉴定出发电机的偏心故障程度,为发电机故障程度的鉴定提供了新的思路,具备参考价值和积极意义。     

气隙偏心对汽轮发电机定转子振动特性的影响

分析了气隙偏心故障时汽轮发电机定转子径向振动特征。首先通过分析发电机气隙偏心时气隙磁场变化,计算得到气隙磁导和气隙磁密表达式,然后得到作用于转子的不平衡电磁力特性和作用于定子的脉振电磁力特性,最终得到定转子径向振动特征。对于转子,静偏心将激发转子2倍机械转频的振动;动偏心将激发转子与转子机械转频同频的振动。对于定子,静偏心将激发定子2倍机械转频的振动;动偏心或动静复合偏心将激发定子1倍、2倍、3倍、4倍机械转频的振动。并实测了SDF-9型故障模拟发电机静偏心时振动信号,与理论分析结果基本吻合。     

自同步振动系统的稳定性与分岔

用偏心转子相位差角微分方程代替双激振器反向回转式自同步振动系统的运动方程，讨论了系统的平衡点稳定性和分岔特性。首先，根据振动系统的运动方程推导出关于偏心转子相位差角的微分方程。然后，基于该方程建立了同步运动的必要性条件，应用Lyapunov稳定性理论，讨论系统的平衡点稳定性及其分岔特性，最后，结合仿真，考察了系统质量、刚度参数和激振器参数的影响规律。     

偏心故障下动车组牵引电机转子振动特性分析

气隙偏心和质量偏心是动车组牵引电机中普遍存在的两类偏心故障,而由此产生的不平衡磁拉力和机械不平衡力常诱发更为复杂的转子动力学行为,危害列车牵引驱动装置的安全可靠运行。为此,该文建立了静动气隙偏心和转子质量偏心下牵引电机转子系统的Jeffcott模型;推导了静动气隙偏心下牵引电机带负载运行时气隙磁密分布和转子铁芯表面Maxwell应力分布,并给出了可适用于静动气隙偏心、空载/负载运行和任意磁极对数的电机不平衡磁拉力统一解析表达式;采用四阶定步长Runge-Kutta算法计算了某型动车组牵引电机转子在不平衡磁拉力和机械不平衡力作用下的动力响应,并详细讨论了初始静偏心、质量偏心、径向刚度以及转速对系统振动特性的影响规律。结果表明:偏心故障下该型牵引电机转子轴心轨迹呈现接近圆形的椭圆状,其中质量偏心、径向刚度和转子转速会影响轴心轨迹大小,而初始静偏心和径向刚度则使轨迹中心沿静偏心方向偏移。同时,气隙偏心的存在使得具有质量偏心故障的电机转子位移频谱中较明显地包含零频、转频、固有频率、二倍转频、二倍供电频率及其与转频的组合等分量。     

双转子自同步系统的振动分析

同步现象广泛存在于许多工程领域中，尤其在振动机械中，同步理论得到了广泛应用，如自同步振动筛、振动输送机等。由双偏心回转式激振器驱动的平面同步振动筛可以简化为一个双转子自同步系统。本文以某典型的振动筛（ZZS4-70型）为对象，考虑两个激振器转子的驱动电机的机械特性，推导了一组双转子同步系统的动力学方程。在此基础上，定义了一个同步系数，用它来定量描述双转子回转的同步程度。对上述系统动力学模型进行仿真，采用了该型振动筛的实际参数，重点分析了其振动规律及其同步运动特征，并与实测结果进行了对比。     

有限元与包络解调相结合的碰摩故障诊断

利用有限元与包络解调方法研究碰摩故障下静子振动信号的变化规律。分析静子振动机理，碰摩时静子受到冲击力作用，会引发静子高频固有振动，提出可采用包络解调法进行碰摩故障的诊断。针对静子结构特点，利用有限元方法进行静子碰摩振动动力学分析，然后进行静子振动信号的包络分析，从而完成分析诊断过程。最后分别进行单点碰摩与局部碰摩故障模拟实验，对实测静子振动信号进行包络解调分析，仿真与实验结果表明静子的高频固有振动信号可以揭示碰摩故障的发生。     

基于动态侧隙的齿轮系统齿面磨损故障动力学分析

根据齿面磨损、偏心和轴承的振动等会引起齿轮系统齿侧间隙时变这一特性,提出了基于动态侧隙的齿轮系统齿面磨损故障分析方法。综合考虑动态啮合刚度、动态齿侧间隙、摩擦、偏心等因素建立了单级齿轮传动系统六自由度啮合耦合型动力学模型,给出了全齿均匀磨损和偏心磨损故障的仿真方法,并对含故障齿轮系统动力学行为进行了分析。最后,利用齿轮实验台对齿侧间隙增大的磨损故障进行了模拟,验证了理论分析结果。研究表明,齿轮系统传递误差、振动冲击状态和振动剧烈程度等会随齿面磨损形式和程度不同而变化,为齿面磨损故障的监测与诊断提供了理论依据。     

基于空间采样法的齿轮调相振动信号解调

在对机械设备的齿轮部件进行振动监测时，由于栽荷以及转速波动等因素的影响，会引起振动信号的相位调制，使得频谱严重失真．通过对调相现象的理论分析和数值仿真计算，提出了基于空间采样的齿轮振动调相信号的解调方法，结果表明，该方法可以获得有价值的振动信号，从而进行有效的齿轮故障诊断。     

给水泵小汽机振动故障的分析及处理

600MW机组给水泵配备的小汽轮机在运行过程中振动逐渐增大,已超过了报警值,不能带大负荷运行.对于黑龙江省内首次出现的小汽机振动,首先通过对停机过程振动测试,发现故障时振动存在较大二倍频,而解开联轴器后启动,小汽机振动良好.然后对于测试获取的振动特征,运用转子动力学理论分析,认为故障原因是齿式联轴器不对中.后经更换联轴器后启动,小机振动良好,证明原先的诊断准确,机组投入大负荷运行.     

基于振动感知的油浸式电抗器松动故障检测方法EI北大核心CSCD

高压并联电抗器的振动信号含有丰富信息,可以反映电抗器内部机械状态。针对一台10 kV高压并联电抗器搭建振动测试平台,首先,应用最小二乘法对不同电压等级下的振动主频率进行曲线拟合,以R-square描述拟合曲线与实测值之间的线性度,从而确定最佳测点;然后,在最佳测点选择的基础上,提出了基于多参量融合的电抗器故障检测与诊断方法。研究结果表明,电抗器振动频率以100 Hz及其倍频为主,振动大的区域主要集中于油箱四个边角,中部区域线性拟合度较高,振动特征矩阵可以反映松动故障变化规律,诊断方法具有较高的正确率。所提方法可以作为检测高压并联电抗器机械状态的手段以及为高压并联电抗器长期振动在线监测提供诊断依据。     

离心压缩机碰摩振动建模及改进方法

分析了福建龙岩某厂离心压缩机运行中碰摩振动的实际故障,认定碰摩是转子与静止部件摩擦引起的一种特有故障。局部碰磨一般是不对称的非线性振动,多数情况下产生转速频率的1/2次谐波振动;大面积碰摩会产生附加非线性作用,而使二、三次谐波幅值明显加大。运用非线性动力学理论,建立碰摩振动模型,并以实验进行验证,证明该模型是可行的,为离心压缩机工程实际碰摩故障准确诊断、控制提供了依据。分析了影响碰摩振动的因素,认为偏心距、转速、半径间隙、偏心量、静子径向刚度等对碰摩振动影响较大。提出一些具体的改进方法,可为同类问题提供参考。     

110MW汽轮发电机组轴系转子不平衡故障的诊断及治理技术

根据振型分离方法和模态理论的基本思想,对检修后的捷克110 MW汽轮发电机组转子不平衡故障进行了诊断.在工作转速下对轴系各轴承进行实测和分析诊断,得出发电机转子7#瓦振动超标的主要原因是转子存在较大的二阶不平衡分量的激振力,并且在转子激振力作用下发电机轴承座刚度降低,轴承座基础产生差别振动,导致7#瓦垂直振动和轴向振动超过振动标准数倍.这种诊断方法在故障诊断和轴系动平衡领域有着良好的工程应用前景.     

燃气轮机压气机动叶片断裂故障振动特征及其诊断方法

动叶片断裂是燃气轮机的主要故障模式之一,研究叶片断裂故障的振动特征及诊断方法对保障燃气轮机安全可靠运行至关重要。基于叶片尾流激振力产生机理,研究了燃气轮机叶片振动响应传递路径及尾流激振力变化规律,构建了静子叶片振动响应模型,推导了转子叶片断裂后振动响应的变化规律。基于叶片通过频率及工频振动分量的响应特征,提出了基于改进启发式分割算法(IHSA)的叶片断裂故障识别方法,可实现叶片断裂的故障类型判断与及时告警。进一步根据振动响应特征及实际燃气轮机运行控制原理,构造了叶片断裂位置识别因子γ,通过同一转子上各级叶片γ值的对比可实现断裂位置的辨识。结合故障识别方法与断裂位置辨识方法,提出了一种燃气轮机压气机动叶片断裂故障的诊断方法。某型燃气轮机故障案例分析证实了振动特征与诊断方法在工程应用中的有效性。     

基于在线监测与故障诊断原理的PTA装置振动异常原因分析

为了保证PTA生产装置安全、稳定和长期运行,对PTA生产装置设备实施在线监测,实现机组长周期运行数据的监测与分析,进而为及时捕捉振动信息提供便利条件。对动不平衡类故障机理进行深入剖析,并在一定程度上总结动不平衡故障特征,依此准确识别汽轮机两次突发性动不平衡故障,即断叶片故障,及时给出企业有价值的生产指导建议。对PTA装置在线监测与故障诊断的工程实际应用表明:(1)对设备振动故障机理与故障特征的研究,为故障诊断提供了基本依据;(2)对设备故障的早期发现与处理,极大限度的缩小了因设备事故带来的伤害范围与经济损失;(3)对设备长周期运行数据的监测与分析,为预知维修管理提供了有效保障。PTA装置振动异常分析工程应用充分体现了在线监测与故障诊断的及时性、全周期性及便捷性等诸多优点,应广泛推广到工程实际中。     

振动调频信号的循环平稳解调原理与实现方法

含有齿轮、滚动轴承等零部件的机械故障振动信号中，有一类信号称为频率调制信号（或称调相信号）。运用循环平稳分析理论，推导调频信号的循环自相关函数结果，并从理论上推导和分析了运用平方解调（或广义检波滤波解调）的方法实现对循环自相关函数的低频切片函数和高频切片函数进行解调的原理和方法，仿真验证理论推导正确，解调效果很好。最后通过对齿轮箱实测故障信号进行分析，验证该方法有很好的解调效果。