滚动轴承-转子系统非线性动力响应分析

采用有限元法建立了含转子不平衡-碰摩耦合故障的滚动轴承-转子系统的连续模型,考虑了转子的剪切效应、回转效应、转子几何参数等影响因素,对滚动轴承模型考虑了非线性赫兹接触及由滚动轴承支承刚度变化而产生的VC(Varying Compliance)振动。运用Newmark-β法获得了连续转子的系统响应,利用时域波形、分岔图、Poincare映射图和频谱图分析了该转子系统的非线性动力学行为。结果表明:由于不同参数的影响,转子碰摩系统具有丰富的非线性现象。本模型考虑了更多的影响因素,可为复杂转子的非线性设计、故障诊断提供更为准确合理的理论参考。     

非线性碰摩转子系统动力响应研究

建立了短轴承模型的非线性转子系统发生碰摩时的数学模型,结合数值仿真计算对碰摩转子所表现出的动力学特性进行研究,分析表明系统除具有各种形式的周期和拟周期振动以外,还具有丰富的混沌运动和分岔现象.用数值方法得到系统在某些参数域中的分岔图、轴心轨迹、庞加莱映射图、响应曲线和频谱图,直观显示了系统在某些参数域中的运行状态;同时研究了不平衡量对转子系统响应的影响,数值分析结果为该类转子系统的理论分析与故障诊断提供了参考.     

碰摩转子系统在轴向推力作用下的分岔研究

推导建立了碰摩转子在轴向推力作用下的非线性动力学方程,分别以质量偏心和转子转速比为控制参数,对碰摩转子横向振动和轴向振动的分岔等非线性特性进行了数值分析.仿真分析表明:转子横向振动分岔图中,存在周期1运动、周期2运动及复杂的拟周期运动等.同时,从转子轴向振动分岔图可以看到系统以一种拟周期路径方式运动,随着质量偏心的增大,系统会突变为混沌运动,且会一直持续下去.分析结果为实际转子系统的碰摩故障分析提供了必要的理论依据.     

转子系统碰摩故障的理论与实验研究

针对发生全周碰摩故障的转子-短油膜轴承系统,从数值仿真和实验验证两个方面研究了碰摩转子的非线性特征和故障特征。在理论上运用Runge-Kutta方法对运动方程求取数值解,通过周期分岔图及轴心轨迹图研究其非线性特征;在实验上通过对转子碰摩模型系统的实验数据进行频谱分析研究其故障特征。数值仿真和实验的分析结果保持基本一致,所给出的结论可以作为碰摩转子故障诊断的依据。     

旋转机械径向碰摩模型分析

转子系统动静碰摩是汽轮发电机组等大型旋转机械时常出现的故障之一。对碰摩故障的深入研究和准确诊断是确保汽轮发电机组安全运行的重要技术手段。对转子系统动静碰摩的研究主要包括两个方面:精确的模型和有效的振动诊断特征信息。分析了转子与定子发生径向碰摩的各种物理模型和力学模型。通过对刚性支承和弹性支承等碰摩的物理模型和碰摩的各种法向力和切向力模型的对比,分析了各个模型的特点及其应用范围。介绍了动静碰摩的系统动力学模型,指出建立多参数、通用、精确的法向力和切向力模型以及精确的系统动力学模型是碰摩振动故障研究的发展方向。     

碰摩拉杆转子非线性动力学响应特性

对定点碰摩故障状态下拉杆转子的非线性动力学响应特性进行了研究.将轮盘之间的非线性接触特性等效为具有非线性抗弯刚度的弹簧,基于达朗贝尔原理建立了考虑轮盘之间非线性接触特性、非线性油膜力以及碰摩力作用的拉杆转子轴承系统运动方程,并采用数值积分方法对运动方程进行求解,分析了系统位移响应随轮盘的转速和碰摩刚度等参数变化的规律.结果表明:轮盘之间的非线性接触对系统位移响应特性影响较大;随着轮盘转速的升高,系统呈非线性特性;碰摩刚度是影响拉杆转子轴承系统运动状态的重要因素,若增大碰摩刚度,系统的运动状态将发生改变.     

碰摩转子轴心运动加速度信号的仿真分析

针对早期碰摩时转子振动特征与其它旋转机械常见故障特征相重复的问题,研究转子轴心运动加速度信号中蕴含的早期碰摩故障特征。建立了转子动力学模型并求解得到仿真转子振动信号,从中计算出转子轴心运动加速度信号并进行了分析。结果表明发生早期碰摩时,转子轴心加速度信号会在碰摩点处发生瞬间剧烈波动,可用来指示碰摩故障及部位,故障特征远比轴心振动位移信号和轴心轨迹图明显,可望用于早期碰摩故障的诊断。     

碰摩转子动力学特性的有限元分析

采用有限元方法对转子结构进行动力学建模,把碰摩作为力边界条件来处理,并对转子的碰摩进行了仿真分析。结果表明：将碰摩简化为碰摩力边界条件施加到转子有限元模型中进行转子碰摩分析,方便、有效,可推广到高维实际转子系统的碰摩分析。转子结构的碰摩具有较强的非线性,并表现出复杂的振动形式。当转子发生严重碰摩时,转子振动表现出混沌运动的一些特征。     

碰摩转子-轴承系统周期运动稳定性分析

在同时考虑轴承油膜力和碰摩发生时转定子问的相对速度对非线性摩擦力的影响基础上,构造了具有碰摩故障转子一轴承系统的动力学模型,利用求解非线性非自治系统周期解的延拓打靶法和Floquet理论,研究了系统周期运动的稳定性。发现碰摩转子一轴承系统在不同的转速下会发生鞍结分岔、倍周期分岔和Hopf分岔等现象。研究结果为转子一轴承系统的故障诊断提供了一定的参考。     

非线性油膜力下裂纹-碰摩故障转子动力学分析

在考虑裂纹轴时变刚度、碰摩力和非线性油膜力的基础上,建立了裂纹-碰摩双故障转子-轴承系统的非线性动力学模型,采用数值积分方法对其进行求解,结合分岔图、poincaré截面图、轴心轨迹图和最大Lyapunov指数(LLE)曲线图,从定性和定量的角度分析了无量纲裂纹深度和转速对系统响应、稳定性及碰摩力的影响.结果表明:该类转子-轴承系统出现了p-2、p-4、p-8、拟周期和混沌等丰富的非线性运动;随着无量纲裂纹深度的增加,系统首次分岔点转速提高,进入拟周期和混沌等运动的临界转速提前;在高速区间,随着无量纲裂纹深度的增加,系统响应由拟周期运动演变为混沌和多周期运动交替出现;在不同转速阶段,裂纹的加深对碰摩力的影响不同,在高速区间的影响更为明显.     

气流激振力作用下碰磨转子的分叉现象

采用超超临界压力是提高汽轮机热效率的重要途径。随着蒸汽参数的提高,作用在转子上的激振力将显著增大,使得机组发生气流激振的可能性远远大于亚临界机组,因此有必要对气流激振作用下转子的非线性动力学特性加以研究。本文采用双控体模型来计算气封腔内的蒸汽对转子的激振力,分析了气流激振力作用下的碰磨转子的分叉特性。着重讨论了输入气压、密封间隙及转子转速等决定气流激振力大小的因素对碰磨转子分叉特性的影响。研究结果表明,气流激振力将明显抑制碰磨转子的拟周期运动。这种抑制作用随着输入气压的升高、密封间隙的减小而增强。     

横向流体激振力作用下叶轮转子的分岔特性

将离心叶轮转子系统简化为Jeffcott转子,建立了带有支座松动与碰摩耦合故障的不平衡离心叶轮转子在非线性横向流体激振力和非线性轴承油膜力作用下的振动分析模型,并推导了系统的无量纲运动方程.运用数值积分法研究了系统的分岔特性,最后分析了横向流体激振力对含有松动与碰摩的离心叶轮转子系统动力学性能的影响.结果表明:在转速较高时,横向流体激振力对该类转子的分岔特性有较大影响.     

基于LabVIEW的声发射信号小波降噪方法研究

针对电厂汽轮机的滑动轴承碰摩故障,提出了一种有效的故障诊断方法.该方法首先采用声发射传感器来采集轴承的声发射信号,然后通过小波降噪的方法对所提取的信号进行去噪处理,再对处理后的声发射信号进行频谱分析,从而判断轴承的碰摩情况.通过在300MW汽轮机转子模拟试验台上实施碰摩试验并进行分析研究,结果表明：运用上述方法能够准确地预测汽轮机的转子碰摩故障,了解碰摩的严重程度,实现对汽轮机的在线监测,大大提高了机组安全性.     

汽轮发电机组轻微碰摩故障的诊断

动静碰摩是汽轮发电机组的常见故障。通过对轻微碰摩故障的仿真计算得出该故障的特征,并将其应用到现场的故障诊断中,获得了很好的效果,有较强的工程价值。     

转子碰摩故障振动时频特征的实验研究

通过转子实验台模拟了转子局部碰摩、全周碰摩故障,基于Hilbert-Huang变换(HHT)给出了不同条件下碰摩故障振动信号时频分布特征.结果表明,基于HHT的时频分析方法能在局部碰摩故障发生的早期作出准确诊断;时频图上高频成分的频率调制现象是区分全周碰摩与局部碰摩的重要特征;基于HHT的时频分析方法比传统的频谱分析更准确地反映出碰摩故障的特征,为此类故障的预报与诊断提供了依据.     

Muszynska模型经验系数对转子系统稳定性的影响

基于Muszynska模型,推导建立密封流体激振力作用下的转子一密封系统非线性动力学方程.对运动微分方程进行数值分析,研究了该系统的分岔特性以及Muszynska模型中经验系数对系统稳定性的影响规律.分析结果表明,密封流体激振力导致的转子非线性动力学行为具有非常复杂的演化过程,其中平均周向速比常数及描述平均周向速比与转子涡动之间关系的经验系数是影响转子系统稳定性的关键因素,而其它经验系数影响均在5%以内,该结果为降低相关的实验费用提供了理论依据.     

非线性刚性转子--轴承系统的分叉研究

以转子动力学和非线性动力学理论为基础,针对非线性转子——轴承系统的具体特点,用数值积分和庞加莱映射方法对采用长轴承模型的刚性Jeffcott转子轴承系统在较宽参数范围内进行稳定性研究。计算结果表明,系统存在Hopf分叉及低周期运动。用数值方法得到系统在某些参数域中的分叉图、响应曲线、频谱图、相图、轴心轨迹及庞加莱映射图,直视显示了系统在某些参数域中的运行状态;数值分析结果为该类转子─—轴承系统的设计和安全运行提供理论参考。     

一起汽轮机通流改造后非正常停机原因分析

针对某厂200MW汽轮机在通流改造后190MW负荷时振动突然增大导致异常跳机的原因进行了分析。通过相关振动数据的分析,确认振动异常变化的原因主要是动静部分发生碰摩,在碰摩的同时发生汽流激振现象,即振动突变时的半频振动幅值远大于工频振动幅值,导致2瓦振动通频值瞬间超过254μm,触发跳机动作。     

耦合故障对水电机组转子动力特性的影响分析

为了解多故障耦合机制下的水电机组转子运动特性,利用能量守恒的拉格朗日方程建立简化的转子动力学仿真模型,基于正交试验原理,以振动峰值为评估目标,分析了质量偏心、转子平行不对中、转子夹角不对中、转速等因素对机组转子动力特性的影响。结果表明,多故障耦合机制下,质量偏心影响权重最大,转子平行不对中和夹角不对中的权重关系与转速有关,即低速时夹角不对中影响较大,反之则相反;转速较高时,转子易发生碰摩现象。     

大功率汽,轮机通流部分故障诊断特征规律的研究

介绍了汽轮机调节阀阀杆断落、喷嘴磨损、叶片断阻塞静叶、通流部分结垢、通流部分固体颗粒磨损、汽缸进水、大轴弯曲、动静元件轴向碰磨、蒸汽振荡和真空恶化等１０种故障的特征信号、征兆和诊断规则。给出了基于可靠性理论的故障诊断模型和应用实例。