非对称大惯量刚性磁悬浮高速转子陀螺效应自适应抑制方法研究

针对磁悬浮分子泵中非对称大惯量刚性磁悬浮转子高速运行时出现的涡动模态失稳的问题,建立了非对称刚性转子的动力学模型,并提出了一种针对非对称转子的转速自适应的多通道单边滤波PIDC控制方法,在不同的转速段内自动切换反馈通道,通过优化预调参数对转子远离质心一端出现的涡动模态失稳的现象进行相位补偿,仿真结果表明,这种PIDC控制算法简单易用,可以有效解决高速下陀螺效应导致的转子一端进动和章动模态失稳的问题。通过实验验证了该方法的可靠性,分子泵样机平稳升速到21 000 r/min,样机达到了设计真空性能指标。     

磁悬浮分子泵的振动抑制

2000L磁悬浮分子泵研制中,遇到复杂振动问题:转子弯曲模态共振;陀螺效应造成动力学失稳;叶轮叶片导致转子颤振;成因复杂的机电耦合模态振动.它们同时出现,严重影响转子稳定性,给振动抑制带来困难,需进行精细的控制器设计.控制器中,对不同振动采用不同方法抑制:陀螺效应依靠交叉反馈控制;弯曲共振、分子泵叶轮叶片颤振及机电耦合模态振动,依靠各种不同的控制器传递函数相位整形方法.试验验证了方法的有效性,分子泵平稳升速到24000 r/min,样机达到了设计真空性能指标.     

高速涡轮发电机转子振动特性试验

运用高速涡轮发电机试验台,通过试验研究转子升速过程中典型振动行为及轴承供气压力对转子振动特性的影响。采用时间-转速-幅值三维谱图、频谱图、轴心轨迹以及分岔图等非线性振动测试分析手段,呈现转子升速过程中临界转速、低频振动、转速飞升等典型动力学行为特征,并分析轴承供气压力对转子典型振动行为的影响规律,结果表明:轴承供气压力抑制转子低频涡动,消除转子转速飞升现象,提高转子运行稳定性与安全性。     

涡轮分子泵的动平衡

一、前言 旋转机械的不平衡是引起振动的常见原因之一。在高速旋转机械中,不平衡则是很严重的问题。挠性转子平衡问题。更是目前解决许多高速机械振动问题的技术关键之涡转分子泵FB—450A转速:24000转/分 FB—110转速:43000转/分一般都过第一临界转速,故为挠性转子。动平衡的目的就是要保证涡轮转子在启动和工作的过程中,使轴承所受的动压力、转子本身的变形都在允许范围之内。FB—450A分子泵原设计要求达 G0.4级。 二、分子泵挠性转子用影响系数法 计算不平衡量及其数据处理 1.转子在不平衡力作用下的变形和振动 一个静态不平衡的转子,…     

基于相移陷波器的磁轴承不平衡振动全频自适应控制

为全转速范围内消除磁悬浮转子不平衡质量产生的不平衡振动力,提出基于相移陷波器的不平衡振动全频自适应控制方法。直接以构造的轴承力作为相移带通滤波器输入,将滤波器输出反馈至控制系统构成相移陷波器,达到消除振动力目的。该过程无需考虑功放低通特性对同频成分影响;通过对系统灵敏度函数理论分析,在不同转速下自适应调节相移角,实现全转速范围内系统稳定。结果表明,该方法能在全频范围内有效地消除同频轴承力。     

磁流变液阻尼器-转子-滑动轴承系统稳定性实验研究

通过实验研究了支承在磁流变液阻尼器和滑动轴承上的转子系统在振动主动控制过程中的运动稳定性问题，实验发现，当转子升速，控制电流稳定时，随着控制电流的增大，在一定转速范围内会出现由滑动轴承引起的油膜涡动和油膜振荡，而当转速稳定，突然施加或撤除控制电流时，转子的振动可在短时间内达到新的稳态，不会发生失稳，此后，在一定转速和控制电流条件下转子系统仍会发生失稳，但采用开关控制抑制转子临界振动时系统能稳定运转，研究表明，由控制电流决定的阻尼器支承刚度是影响转子系统稳定性的关键因素。     

具有初始弯曲的1000MW汽轮机低压转子的振动特征分析

近年来,1000 MW超超临界汽轮发电机组在中国得到快速发展。然而,运行经验显示,1000 MW超超临界汽轮发电机组普遍存在振动偏大的现象,尤其低压转子两端的振动比较突出。转子振动的原因有很多,质量不平衡和轴系弯曲均会随着转子的每一次旋转周期性地给予转子一个固定的激振力。以某1 000 MW超超临界汽轮机的低压#2转子为例,利用有限元的方法研究其弯曲振动特性,并对质量不平衡和弯轴故障引起的振动特征进行了对比分析。计算结果显示,转子在定速下旋转会出现因质量不平衡或弯曲而产生的涡动,当转子支撑在各向同性轴承上时,无论是激振力是正向或反向涡动,所引起的振动响应均为正进动;而当转子支撑在各向异性轴承上时,无论是激振力是正向或反向涡动,所引起的振动响应均将是为反进动。当交叉刚度呈异向(一个为正,一个为负)时,无论是否存在阻尼,转子将出现不稳定。     

主动电磁轴承-柔性转子系统的不同位效应

在电磁轴承支承的柔性转子系统中，由于结构的限制，位移传感器无法安装在电磁轴承的中心位置，因而产生了传感器中心位置与电磁轴承中心位置的不同位问题。电磁轴承和位移传感器的不同位不仅会影响转子系统的振动控制性能，还会导致控制系统失稳。应用有限元法建立了电磁轴承-柔性转子系统的动力学模型；从转子系统动力学特性、开环传递函数的零极点、频率响应曲线以及根轨迹等四个角度分析了不同位对电磁轴承-柔性转子系统动力学特性的影响；用多输入多输出的状态方程确定了不稳定模态特征值的具体位置，提出了减小控制器增益和插入式自适应陷波器等抑制不稳定弯曲模态的方法；在电磁轴承-柔性转子试验台上进行了试验。仿真和试验结果表明：不同位效应会通过影响模态信号的衰减而影响转子系统的稳定性，所提出的方法可在一定程度上抑制不同位导致的弯曲模态的不稳定。     

多跨转子系统流体引发自激振动稳定性分析

以实际压缩机组多跨转子系统为研究对象,针对由间隙气流激振力引起的失稳问题,进行Alford力作用下多跨转子系统的动力学及稳定性分析。针对该类模型自由度多的特点,采用固定界面模态综合法降维措施与Newmark-β法相结合,提高了求解效率。研究交叉刚度、工作转速等对转子涡动的影响,以及多跨转子系统中Alford力的传递作用;通过以时间历程曲线为稳定性判据,进行不同交叉刚度、阻尼、刚度系数下的稳定性分析。结果表明,交叉刚度的增大会加重转子涡动,降低系统的稳定性;系统阻尼和刚度的增大可提高稳定性;失稳交叉刚度与支承的交叉刚度存在一定关系,当其大于支承最小交叉刚度且接近支承最大交叉刚度时,系统容易失稳。     

磁悬浮支承转子系统的动力学特点

介绍了采用主动磁悬浮支承的转子系统动力学特性,说明了与传统轴承转子系统动力学相比的异同点,给出了一种分析计算以主动磁悬浮支承的转子系统动力学特性的方法.该方法包括系统临界转速的计算以及对应的振动模态分析方法.最后给出了部分分析计算和实验的结果.     

不平衡转子涡动对鼓筒振动特性影响

针对叶轮机械中鼓盘式转子,考虑转子涡动与鼓筒振动间耦合作用,建立轮盘-鼓筒-转轴系统动力学模型,分析不平衡转子涡动对鼓筒振动特性影响。结果表明,不平衡转子涡动仅与环向波数为1的鼓筒弹性振动模态耦合;转轴支撑刚度为线性时,转子稳态运动轴心轨迹为圆形,不平衡转子涡动不直接引发鼓筒稳态弹性振动;转轴为非线性支撑时,转子稳态运动轴心轨迹变复杂,不平衡转子涡动会引起鼓筒小幅稳态振动。     

磁悬浮轴承转子热弯曲振动特性研究

为了研究磁悬浮轴承-转子系统中由于轴颈铁损集中而出现的热弯曲振动现象,根据磁悬浮轴承的工作原理,总结出热弯曲振动的变化规律,并利用Bertotti铁损分离模型得到转子轴颈处的铁损耗,以铁损耗作为热源,结合磁悬浮轴承的支承特性,建立转子热-结构耦合振动方程,求解得到热弯曲振动响应.同时,为了研究转子工作时热弯曲振动的变化...     

挠性转子动平衡的模态参数识别方法

本文提出一种将动不平衡量视作转子系统的参数,用模态参数识别技术定出模态不平衡量的方法。这种方法改变了传统的振型平衡法要先加试重的操作过程,而只需要转子一次升速,记录不同转速下的振动响应,经过数据处理,即可定出模态不平衡量。在用最小二乘法作转子的模态参数识别时,本文探讨了几种数据处理方法,其中以阻尼最小二乘法最为稳定可靠。为了计及平衡过程中测试数据的误差,又提出对动不平衡量采用极大似然估计。文中给出了在转子试验台上的几个实例,以验证所提出的方法的实际效果。     

基于特征值分析的摩擦转子热稳定性研究

针对摩擦转子系统动力特性问题,建立一种热弯曲/振动耦合分析模型。耦合方程中既包含了热弯曲对转子振动的影响,也包括了振动对热弯曲的影响。在频域内应用特征值分析法,研究了摩擦转子的热稳定性。分析了某发电机转子升速过程中热特征值随转速的变化趋势,研究了碰摩刚度对热特征值和热弯曲旋转周期的影响。研究表明,临界转速之前,摩擦引起的热弯曲出现发散状态,碰摩热特征值实部随碰摩刚度升高而升高。临界转速之后,轻微摩擦引起的热弯曲是稳定的,但是当摩擦恶化到一定程度后,由此引起的热弯曲也是不稳定的。随着刚度的增加,热弯曲波动周期减小。     

用Riccati传递矩阵法求解涡轮分子泵的振动问题

计算分子泵的临界转速及其振动模态,对选择分子泵参数并降低其振动,有着重要的实际意义。Riccati传递矩阵方法是一种非常有效的计算方法,易于编制程序,速度快,数值稳定性好。对FB-110型涡轮分子泵,用Riccati方法进行了振动分析,说明其工作转速远离临界转速,因而振动小,可以平稳地运转。     

基于有限元的分子泵高速轴系优化设计

分析了复合式脂润滑分子泵高速轴系的力学性能,进行了分子泵高速轴系优化设计。本文以CG-250/1600型复合分子泵作为原型,优化改进了轴承支承跨距和轴系刚度,采用有限元法对比分析计算了高速轴系优化设计前后的动静态力学性能,得到转子系统工作转速内的所有临界转速和模态阵型,并对两种结构进行了试验验证。结果表明:试验结果和理论分析基本一致。优化后,转子系统临界转速小幅变化,幅频特性基本不变,启停过程更平稳,初始不平衡响应振幅明显下降,减小了共振带来的安全隐患,同时极大地降低了转子系统动平衡的调试难度。     

液体火箭发动机涡轮泵转子的新型动平衡方法研究

针对液体火箭发动机涡轮泵的运行特点,提出了利用起动过程的不平衡响应信息进行涡轮泵转子模态平衡的两种新方法。方法1将转子的前两阶模态不平衡分别等效为模态不平衡方位角和模态不平衡大小,在前两阶临界区内,通过转子的升速不平衡响应信息识别出对应阶模态不平衡方位角,然后利用各阶模态间的正交关系,添加合理的平衡试重组,通过两次升速起动过程完成转子前两阶模态的平衡;方法2引入了测点模态比的概念,在3圆平衡法的基础上,通过4次升速起动过程,完成了转子前两阶模态的平衡。最后通过模型实验对所提出的两种新型平衡方法进行了验证     

柔性悬臂梁振动主动控制实验研究

以压电陶瓷为作动器，并采用独立模态控制法，对冲击载荷作用下的大柔度悬臂梁前三阶模态进行了振动主动控制研究。实验结果表明，使用独立模态控制方法，能有效地抑制悬臂梁的振动，控制效果非常明显。采用模态滤波和相移控制器进行模态分离和相位调节，可获得最大结构阻尼，取得良好的动态控制效果。     

基于参数优化时变滤波经验模态分解的转子故障诊断

针对应用时变滤波经验模态分解(TVFEMD)诊断转子故障时需人为指定带宽阈值和B样条阶数两个参数,存在较大主观性和盲目性的不足,提出一种基于参数优化TVFEMD和希尔伯特变换(HT)诊断转子故障的方法。采用粒子群算法搜索最佳参数组合;并使用最优参数组合进行TVFEMD,得到一系列的本征模态函数(IMF);最后,对IMF进行HT,得到信号的希尔伯特时频图和边际谱,从而诊断出转子的故障类型;分别应用该方法诊断恒定转速的转子不平衡、变转速的油膜涡动两种典型转子故障。结果表明:基于参数优化时变经验模态分解和希尔伯特变换的方法不仅能够实现参数的自动选择,获得良好的分解效果,且能准确识别转子的不平衡、油膜涡动等典型故障;与原始经验模态分解和现有方法相比,具有明显的优越性。     

轮轨接触弹性约束下动力轮对转子系统振动特性分析

轮对柔性、旋转陀螺效应及其约束弹性是准确评估高速运行环境下动力轮对转子系统振动特性的关键。为此，系统开展了轮轨接触弹性约束下典型高速列车动力轮对转子系统的弯曲-扭转-轴向振动特性研究。首先，采用铁木辛柯柔性梁转子有限元理论建立了高速列车动力轮对转子系统的弯扭轴动力学方程，并分别采用刚度影响系数法和能量法推导了一种可以反映等效圆锥车轮踏面与钢轨接触特性的线性化轮轨接触单元；然后，编制了相应的MATLAB计算程序，并与建立的等效ANSYS模型作对比，验证了自编程序的正确性；其次，基于自编程序设计了四种模态模型，即弯曲模型、弯扭模型、弯轴模型和弯扭轴模型，详细对比分析了四种模型振动特性的异同和参数影响规律；最后，讨论了几种典型外部激励下动力轮对转子系统的共振稳定性。结果表明：弯扭轴模型的模态结果能够涵盖其他三种模型的所有模态信息，且模态数据保持一致；由轮轨接触刚度导致的轮对约束弹性(即支承刚度)在纵向和垂向差异显著，使轮对转子系统的1阶和2阶正涡动弯曲模态推迟出现在更高阶固有频率段，且相应的涡动轨迹呈现明显的扁平状；所讨论的典型外部激励中存在较多的能够诱发动力轮对转子系统发生共振的激励频率，...