350MVA冲击发电机轴承设计及轴承-转子系统稳定性研究

本文研究了３５０ＭＶＡ冲击发电机轴承设计和轴承－转子系统稳定性问题。采用有限差分－特征矢量法计算轴承静动特性,采用仁慈矩阵－特征方程求根方法计算轴系稳定性。轴承结构型式彩和椭圆轴承,经过多种参数的选择和调整,并反复计算轴承静动特性和轴系稳定性,确定的轴承型式及参数完全满足冲击发电机的特殊要求。     

数学机械化在转子动力学研究中的应用初探

以转子－轴承系统中短轴承的转子涡动、计及陀螺力矩的两圆盘转子的临界转速及Muszynska单盘转子的稳定性分析为研究对象,对吴消去法在转子动力学研究中的应用做了初步探索。将吴消去法的特征列思想和Maple软件的符号计算功能相结合,实现了对短轴承涡动参数的解析计算及对两圆盘转子临界转速、Muszynska单盘转子稳定性的解析分析。     

迷宫密封对高参数转子系统稳定性的影响分析及公理设计方法应用

针对高参数汽轮机,研究迷宫密封汽封力和轴承油膜力作用下的转子系统稳定性问题.首先基于两控制体模型对各级密封的动特性进行计算,并与6瓦可倾瓦轴承进行对比,发现高压缸围带密封的交叉刚度已达107N/m,与轴承相当或更大,表明密封相比轴承是稳定性的主导因素.然后采用有限元方法将实际转子进行模化,根据建立的转子-轴承-密封系统动力学模型,对不同密封间隙和转速下的系统动力学特性进行计算分析,表明:考虑密封力后系统的最小对数衰减率δmin下降很大但对临界转速影响不大.间隙对δmin的影响存在区域性,在小于设计间隙(0.5～0.8 mm)范围选择合适的间隙可使系统的泄漏特性和稳定性最优.最后针对4种密封耦合设计方案,采用公理化方法研究其概念设计过程中的知识表达、知识融合及优化决策,表明该方法的简明和有效性.     

高速电机磁力轴承-转子系统临界转速的计算

在建立高速电机磁力轴承－转子系统的动力学方程基础上，利用有限元法计算了高速电机转子的临界转速。首先分析了磁力轴承支承刚度及其与系统结构参数以及气隙静态偏置磁通密度的关系，然后基于磁场分析证明磁力轴承对转子的支承是各向同性的，计算了电磁轴承的线性支撑刚度。在此基础上，建立了磁力轴承－转子系统的动力学方程，用有限元法计算了高速电机转子的临界转速。利用该计算方法，设计研制的1台采用磁力轴承的高速电机已成功实现60 000 r/min的运行。     

双绕组无轴承磁通切换电机转子径向悬浮滑模控制研究

双绕组无轴承磁通切换电机转子径向悬浮控制系统,通常采用PI控制器,但该控制器存在受电机参数影响大、抗干扰能力弱等影响转子悬浮性能的问题.提出了一种基于滑模变结构控制思想的转子径向悬浮控制方法.该方法在转子动力学模型以及悬浮系统状态方程基础上,构建径向悬浮滑模控制器代替传统的PI控制器,提高转子径向悬浮系统的稳定性.基于...     

带阻尼线圈的无轴承永磁同步电机控制研究

分析了无轴承永磁同步电机(BPMSM)的悬浮原理,在转子中加入了一组阻尼线圈,建立了带有阻尼线圈BPMSM径向悬浮力的精确数学模型。通过对加入阻尼线圈前后的数学模型进行计算、对比、分析,证明了阻尼线圈对转子稳定性的增强。采用转子磁场定向控制策略设计并构建了BPMSM的控制系统,对转子的位移等参数进行仿真。结果表明加入阻尼线圈后,有效提高了电机的稳定悬浮性能及系统的鲁棒性。     

异步电机永磁悬浮轴承结构设计与动力学计算

为保证异步电机转子在永磁悬浮状态下仅有微摩擦特性,必须保证永磁轴承具有稳定的高势能状态。采用一个机械调心滚子轴承限定其转子轴向位移。基于气隙磁导及等效磁荷法计算出转子所受不平衡磁拉力,并给出永磁轴承定转子气隙、转子偏移、永磁轴承环数划分、气隙位置与径向刚度之间的关系,对上述参数进行优化以获得永磁轴承的最佳径向刚度,使永磁轴承能有效平衡电机转子所受的不平衡磁拉力。通过对转子涡动轨迹及临界转速进行分析,验证了异步电机永磁轴承悬浮结构可实现微摩擦悬浮。     

基于非对称模型的发电机转子-轴承系统动力特性分析

该文在旋转坐标下建立了发电机非对称转子 -轴承系统的数学模型 ,推导了非对称转子、轮盘和轴承的传递矩阵。针对传统传递矩阵法存在的对多自由度非对称转子 -轴承系统的数值不稳定问题 ,该文在构造系统非对称部件的传递矩阵时 ,引入了Riccati变换 ,使之适合于复杂实际非对称转子动力特性的求解。将这种方法应用于某 6 5 0MW核电发电机转子 轴承系统的动力特性计算 ,计算结果与实验结果吻合的较好 ,证明该方法能解决传统方法不能解决的实际非对称转子 轴承系统动力特性 (临界转速、不平衡响应和稳定性等 )的计算问题 ,为非对称电机转子的设计提供了更准确的计算方法。     

轴承在不同铅垂安装位置时转子—轴承系统的稳定性分析

介绍了轴承在不同铅垂安装位置时转子—轴承系统的稳定性分析。首先根据系统安装时,在轴颈处无弯矩的条件,给出轴承的理想铅垂安装位置,然后把轴承刚性支撑反力作为初载荷,以迭代的方式求解稳态运行下转子和轴承之间相互作用力的非线性问题,进而得到轴承油膜力的动力特性系数。最后利用模态综合法在状态空间中计算转子—轴承系统运动的复特征值,也就是系统稳定性的判据。     

两种不同转子结构的无轴承同步磁阻电动机悬浮特性分析

提出一种新型的轴向叠片各向异性转子无轴承同步磁阻电动机,并将该电机与传统凸极转子无轴承同步磁阻电动机进行了悬浮特性对比分析.分别详细论述空载和负载条件下两种转子结构电机的悬浮运行原理,给出了样机设计参数,并对上述两种无轴承同步磁阻电动机的悬浮力进行有限元计算与分析,证实轴向叠片各向异性转子无轴承同步磁阻电动机能更加有效...     

汽轮发电机组异常振动分析及处理

对某汽轮发电机组异常振动原因进行了分析,认为其主要是因油膜振荡、动静摩擦和电气故障所致.对此,通过调整汽轮机转子中心、轴承参数、轴承标高和发电机气隙后,使该机组振动故障得以消除.此外,在机组轴承稳定性较差的情况下,外界扰动易激发油膜振荡故障的发生,因此在消除油膜振荡时,应同时考虑减少外界扰动和提高轴承稳定性.     

应用一维有限元法分析电机主轴的临界转速

针对电机主轴转子的结构,采用一维有限元的方法,考虑了轴分布质量的平动惯量、转动惯量、陀螺效应和剪切变形的影响,建立了参数化的一维电机主轴转子动力学有限元模型,该模型便于调整轴承刚度和转轴结构尺寸参数,避免了重复建模,有利于缩短转子系统的设计周期,优化产品结构;使用该模型计算和分析了轴承刚度和中间轴直径对电机主轴临界转速的影响,结果表明,陀螺效应对电机主轴第一阶和第二阶临界转速的影响非常小,当轴承刚度大于一定值时,临界转速的增加随刚度的增加呈线性趋势,临界转速对中间轴的直径非常敏感.     

162MW发电机转子振动特性和非线性瞬态响应计算分析

通过采用传统的线性转子动力学理论和最新发展的非线性振动理论对存在严重振动问题的媒发电机转子进行了临界转速、轴承稳定性和非线性瞬态响应计算,进一步分析其振动的原因和性质,并指出振动主要是设计方面缺陷引起的。     

异步特种电机用动压轴承性能仿真与试验研究

屏蔽电机作为动压滑动轴承支撑的转子系统,要求具备高可靠性。为保证异步屏蔽电机系统的安全稳定运行,支撑异步屏蔽电机转子的动压滑动轴承也必须具备极高的安全性与稳定性。为了研究异步屏蔽电机动压滑动轴承的安全性与稳定性,详细介绍了流体润滑轴承的理论基础,并使用经典紊流修正系数对Reynolds方程进行了修正,计算出了动压滑动轴承的静、动特性参数。采用有限元方法对计算域进行了离散与求解,分析了异步屏蔽电机动压滑动轴承在典型工况下的水膜特性,并研究了转速、载荷、载荷角、轴瓦间隙、宽度、导程等参数对异步屏蔽电机轴承的动静特性的影响规律。     

162MW发电机转子振动特性和非线性瞬态响应计算分析

通过采用传统的线性转子动力学理论和最新发展的非线性振动理论对存在严重振动问题的某发电机转子进行了临界转速、轴承稳定性和非线性瞬态响应计算,进一步分析其振动的原因和性质,并指出振动主要是设计方面缺陷引起的。     

基于CFD的大型汽轮机组椭圆轴承油膜压力特性研究

建立了600 MW汽轮发电机组椭圆瓦轴承的物理模型,应用计算流体力学方法计算分析了椭圆瓦轴承的实际油膜压力特性,通过对比分析得到了进油压力及椭圆度对椭圆轴承稳定性的影响。结果表明:供油压力对轴承的承载能力有明显影响,通过计算得到了确保轴承承载能力的最佳供油压力;椭圆度是影响椭圆瓦轴承稳定性的重要因素,通过分析得出了确保转子-轴承系统稳定运行时的最佳椭圆度。     

高速无轴承永磁薄片电机转子径向偏移及转角检测研究

无轴承永磁薄片电机转子径向偏移和转角的实时精确检测对电机高速运行时的稳定悬浮至关重要.利用三个电涡流传感器的安装位置和输出参数在径向空间上的坐标关系,建立数学模型,并在数字控制器上实时分析计算,解算出无轴承永磁薄片电机转子径向偏移量;依据三个霍尔传感器的安装位置,综合比较各霍尔传感器输出磁密信号,分析判断转子转角象限,通过反余弦法计算出转子转角.将实时计算得到的转子径向偏移值和转角值代入无轴承永磁薄片电机的径向悬浮力数学模型,最后通过实验实现电机高速闭环运行时的稳定悬浮,验证本文提出的转子径向偏移和转角检测方法的正确性.     

潜油电机设计方法研究及验证

潜油电机是一种立式工作的特殊三相异步电动机,其结构细长,定转子采用分段结构,每两段定转子之间分别装有隔磁段和扶正轴承.显然普通三相异步电机的设计方法难以适用于潜油电机.修正了潜油电机端部漏抗和隔磁段漏抗的计算方法,并采用流体力学的基本理论,推导出了转子与润滑油之间的油摩损耗的计算公式,计算了扶正轴承中的涡流损耗,改进了潜油电机的设计方法.设计制造了两台样机,一台装有隔磁段,另一台没有隔磁段,旨在考核分段处结构对电机电磁参数和性能指标的影响.实验结果验证了所改进设计方法的正确性,同时得到隔磁段对电磁参数和性能存在较大影响,设计时应充分考虑.     

特别考虑临界转速时的转子动态特性

分析了水轮发电机组郭的不同结构设计参数对其临界转速所产生的影响。指出在转子临界转速计算中,对假设的条件,往往有不同的考虑,因而对同一转子的计算可得出不同的临界转速。阐述了水轮发电机和发电电动机转子的动态特性、说明采用可调式导轴承是保证机组平稳运行的重要措施。最后对大型水电机组转子第一临界转速的方法提出了建议。     

无轴承异步电机气隙磁场定向的优化控制

针对无轴承异步电机气隙磁场定向控制中转子电阻变化导致磁场定向不准确,影响转子稳定悬浮的问题,研究了基于悬浮力控制环的转子电阻在线辨识技术,提出具有转子电阻在线辨识的无轴承异步电机气隙磁场定向优化控制策略.采用模糊控制理论,设计模糊PI速度控制器,以模糊控制器的输出对PI控制器参数进行修正,进一步改善系统的动、静态性能.仿真结果表明了所提出的气隙磁场定向优化控制算法的有效性.