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基于SSWPT的转子油膜失稳故障分析

动力工程学报 2021年第5期41卷 387-393页

作者：唐贵基徐振丽华北电力大学河北省电力机械装备健康维护与失效预防重点实验室河北保定071003

针对已有的时频分析方法在转子非平稳特征提取方面的不足,提出采用同步压缩小波包变换(SSWPT)方法进行转子油膜失稳故障分析。首先将采集的振动信号进行小波包变换得到小波包变换系数,然后求取信号的瞬时频率,最后对小波包变换系数沿信... 详细信息

针对已有的时频分析方法在转子非平稳特征提取方面的不足,提出采用同步压缩小波包变换(SSWPT)方法进行转子油膜失稳故障分析。首先将采集的振动信号进行小波包变换得到小波包变换系数,然后求取信号的瞬时频率,最后对小波包变换系数沿信号瞬时频率方向进行压缩,从而将各频率成分清晰呈现于时频图中。分别利用仿真、实验信号及油膜涡动现场故障数据对该方法进行了验证,并与希尔伯特黄变换(Hilbert-Huang Transform, HHT)时频分析方法进行了对比。结果表明:该方法能够成功提取转子油膜失稳故障特征频率,体现了其在转子油膜失稳故障诊断中的优越性。

关键词：转子油膜失稳故障诊断同步压缩小波包变换现场数据

燃气轮机转子呼吸裂纹故障数值仿真及振动特性研究

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燃气轮机转子呼吸裂纹故障数值仿真及振动特性研究

作者：姜顺华中科技大学

学位级别：硕士

燃气轮机在工业领域占据着极其重要的地位。转子作为燃气轮机的核心部件,一旦其表面出现裂纹,将给整机的运行安全带来严重威胁,深入研究其裂纹故障下的振动特性对裂纹故障的识别和监测具有十分重要的意义。本文以某型号燃气轮机的转子... 详细信息

燃气轮机在工业领域占据着极其重要的地位。转子作为燃气轮机的核心部件,一旦其表面出现裂纹,将给整机的运行安全带来严重威胁,深入研究其裂纹故障下的振动特性对裂纹故障的识别和监测具有十分重要的意义。本文以某型号燃气轮机的转子为研究对象,参照其建模过程构建了一种转子呼吸裂纹故障通用仿真模型并开发了相应的应用程序,基于该程序研究了系统的振动特性,为建立燃气轮机的数字孪生模型奠定了基础。本文的研究工作具体如下:针对当前燃气轮机转子裂纹故障振动信号难以获取的问题以及现有仿真模型通用性不强、结构过于简单等不足,本文考虑了燃气轮机转子的多盘特性对系统的影响,采用有限元法和应力强度因子为零模型构建了呼吸裂纹故障的通用仿真模型并将其封装为应用程序,结合该应用程序对仿真模型的通用性进行了验证。为了更好地揭示呼吸裂纹对燃气轮机转子系统的影响,对转子运行过程中裂纹的呼吸效应、刚度特性进行了研究。结果表明:裂纹深度越大,转子运行时裂纹的呼吸越活跃,且单一裂纹和双裂纹两种裂纹形式下的裂纹呼吸特征存在差异;在刚度方面,轴段越短、裂纹越深,系统刚度的削弱越明显。对单一裂纹和双裂纹时不同参数下的系统振动响应进行了研究,结果表明:呼吸裂纹的存在降低了系统的固有频率,在双裂纹时尤为明显,且不同裂纹参数对固有频率的影响不同;裂纹转子的主要特征频率为一二三倍频,三种倍频的幅值在不同裂纹参数下呈现出不同的变化规律,这些规律可以为转子中裂纹的识别与定位提供依据。

关键词：燃气轮机转子呼吸裂纹数值仿真振动特性

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核电厂主泵倒流工况转子动态特性分析与研究

核动力工程 2018年第3期39卷 134-137页

作者：陈兴江丛国辉中广核工程有限公司广东深圳518172

为防止核电厂主泵在反应堆冷却剂倒流产生的冲击载荷作用下发生反转,在电机上设置了由恢复弹簧和液压缓冲器组成的棘爪式防倒转装置。根据防倒转装置的结构特点及其工作原理,建立了防倒转装置的理论模型和主泵转子的运动学方程,分析了... 详细信息

为防止核电厂主泵在反应堆冷却剂倒流产生的冲击载荷作用下发生反转,在电机上设置了由恢复弹簧和液压缓冲器组成的棘爪式防倒转装置。根据防倒转装置的结构特点及其工作原理,建立了防倒转装置的理论模型和主泵转子的运动学方程,分析了主泵倒流工况转子运动的动态特性,得到了转子的速度-位移运动轨迹。结果表明,由于反应堆冷却剂倒流产生的冲击载荷小于防倒转装置的设计载荷,主泵转子在倒流工况下经历包含6个运动状态的往复运动后,转速逐渐降低直至停止,实现了防止主泵反转的功能。

关键词：主泵防倒转装置倒流转子动态特性

包含转速的航空发动机转子与轴承孔径向非接触动刚度及试验验证

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振动工程学报 2017年第6期30卷 893-903页

作者：田红亮陈保家董元发王骁鹏钟先友郤能三峡大学机械与动力学院湖北宜昌443002

采取航空发动机转子与轴承孔之间的计算流体动力学方法,考虑转子转速,推导出任意位置油膜厚度的精准解。建立转子与轴承孔之间的实际接触面积、径向载荷与径向非接触动刚度的理论解。研究结果表明:随着径向载荷的增加,转子与轴承孔两粗... 详细信息

采取航空发动机转子与轴承孔之间的计算流体动力学方法,考虑转子转速,推导出任意位置油膜厚度的精准解。建立转子与轴承孔之间的实际接触面积、径向载荷与径向非接触动刚度的理论解。研究结果表明:随着径向载荷的增加,转子与轴承孔两粗糙曲面之间的基准距离非线性减小;增大径向载荷、轴承宽度、润滑油运动黏度,减小转子转速、表面粗糙度,可以有效提高转子与轴承孔之间的径向非接触动刚度;转子的基本额定寿命随着转子转速、径向载荷的变大而缩短;随着转子转速的增加,转子与轴承孔之间的油膜厚度变厚;增加径向载荷或降低转子转速皆将减小转子与轴承孔之间的动摩擦因数;随着偏心率或宽径比的增加,转子的承载量系数都增强。航空发动机转子与轴承孔径向非接触动刚度模型的构建,有益于分析旋转非接触曲面间的真实状态。

关键词：航空发动机转子轴承孔非接触动刚度油膜厚度

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弹性超材料转子动力学及带隙特性研究

弹性超材料转子动力学及带隙特性研究

作者：吕永帅沈阳工业大学

学位级别：硕士

转子,作为旋转机械的核心部件,其振动问题直接影响工业生产和经济效益,现有振动调控技术无法满足此类重大技术装备长周期、不间断运转的工作需求,亟待新突破。弹性超材料所具有的弹性波带隙特性为突破此瓶颈提供了新思路,即弹性常数周... 详细信息

转子,作为旋转机械的核心部件,其振动问题直接影响工业生产和经济效益,现有振动调控技术无法满足此类重大技术装备长周期、不间断运转的工作需求,亟待新突破。弹性超材料所具有的弹性波带隙特性为突破此瓶颈提供了新思路,即弹性常数周期性分布的转子结构,使振动传播受到周期调质,实现带隙附近转子小振动甚至无振动的工作环境。本文以弹性超材料转子动力学及振动带隙特性为研究对象,开展了其非线性动力学行为及振动调控机理等问题的探索。主要研究内容及结论如下:基于Bernoulli-Euler假设,分别建立了多重超材料转子、具有几何非线性的超材料转子、将阻尼和惯容分别引入超材料局域共振单元结构的耗散超材料转子和惯容超材料转子等四种动力学模型;采用假设振型法对连续体方程进行离散,而后利用谐波平衡法对离散后的微分方程进行求解,得到超材料转子稳态解的表达式;并分别采用有限元法和数值积分法对解析表达式进行验证;最后分别研究了以上四种超材料转子结构的色散关系、带隙和动力学行为,以及局域共振单元固有频率、质量比、转子几何非线性、局域共振单元阻尼和惯容等参数对色散关系、带隙和动力学行为等的影响规律。研究结果表明:(1)多重超材料转子形成了具有移频性质的多个单独带隙;(2)转子几何非线性引起色散曲线移动及响应曲线硬式非线性跳跃,带隙对响应曲线的截断作用随几何非线性的增强越来越明显;(3)局域共振单元中引入的线性和非线性阻尼都能够消耗超材料转子共振峰的振动能量,线性阻尼降低了带隙限制振动传播的性能,而非线性阻尼保持了带隙的此种能力;(4)局域共振单元中引入的惯容可以实现色散曲线和带隙向低频移动,但带宽变小;(5)将超材料局域共振单元放置在转子模态振型中变形最大的位置,可提高振动调控性能;(6)超材料在转轴上可实现局部化和小型化布置。本文旨在解决弹性超材料转子非线性动力学、振动带隙与传播特性等问题,为今后转子结构的减振设计提供参考。

关键词：转子弹性超材料带隙能量耗散周期性

重型燃气轮机转子不对中故障动力学数值仿真研究

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热能动力工程 2021年第6期36卷 51-56页

作者：孟凡刚黄延忠冯永志刘占生哈尔滨电气集团有限公司中央研究院黑龙江哈尔滨150028 哈尔滨工业大学能源科学与工程学院黑龙江哈尔滨150001

不对中是重型燃气轮机转子核心部件最常见故障。以某重型燃气轮机转子为研究对象,建立重型燃气轮机转子不对中故障有限元动力学模型,通过数值仿真计算转子平行不对中、偏角不对中及复合不对中故障下的振动响应。结果表明:转子不对中故... 详细信息

不对中是重型燃气轮机转子核心部件最常见故障。以某重型燃气轮机转子为研究对象,建立重型燃气轮机转子不对中故障有限元动力学模型,通过数值仿真计算转子平行不对中、偏角不对中及复合不对中故障下的振动响应。结果表明:转子不对中故障典型动力学特征是二倍频峰值增大,角不对中量单独增加0.5°,转子振幅增加20μm,动力学响应对偏角不对中更为敏感。

关键词：转子不对中故障动力学建模数值仿真重型燃气轮机

部分失速工况下轴流压气机转子受力特性的研究

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振动与冲击 2017年第2期36卷 101-106页

作者：万书亭豆龙江詹长庚华北电力大学机械工程系河北保定071003 杭州汽轮机股份有限公司杭州310000

首次将轴流压气机的受力特性与工况相结合,分析压气机转子的速度变化和受力特性。首先从理论角度阐述了轴流压气机的失速原理及过程,然后对压气机在正常运行工况和部分失速工况下的受力表达式进行理论推导,通过仿真得出轴流压气机在部... 详细信息

首次将轴流压气机的受力特性与工况相结合,分析压气机转子的速度变化和受力特性。首先从理论角度阐述了轴流压气机的失速原理及过程,然后对压气机在正常运行工况和部分失速工况下的受力表达式进行理论推导,通过仿真得出轴流压气机在部分失速工况下的受力特性,最后将仿真结果与理论推导部分相对比。论文通过仿真验证了理论分析的可行性,并得出了失速工况下轴流压气机的速度变化与受力特性,为后续转子的振动分析以及转子的结构优化设计提供有益参考。

关键词：失速轴流压气机转子受力特性

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基于双网格校正小波聚类的转子故障诊断

计算机集成制造系统 2017年第9期23卷 1883-1890页

作者：刘晓波邵伟芹张明明左红艳南昌航空大学航空制造工程学院江西南昌330063 南京航空航天大学机电学院江苏南京210016

针对网格聚类算法不可避免产生的网格量化问题,提出一种基于双网格校正小波聚类算法。该算法以最大密集网格规则下获得的网格划分k值进行原始网格小波聚类,以均匀分布假设规则下获得的网格划分k值进行校正网格小波聚类,通过校正算法得... 详细信息

针对网格聚类算法不可避免产生的网格量化问题,提出一种基于双网格校正小波聚类算法。该算法以最大密集网格规则下获得的网格划分k值进行原始网格小波聚类,以均匀分布假设规则下获得的网格划分k值进行校正网格小波聚类,通过校正算法得到最佳聚类结果。通过基于双网格校正小波聚类的转子故障诊断实例表明:双网格小波聚类降低了网格划分和网格密度阈值对聚类质量的影响,提高了精度;双网格聚类的并行校正处理缓和了一种尺寸下网格均匀划分与数据对象非均匀分布之间的矛盾,为网格量化问题提供了一种解决思路。

关键词：小波聚类网格量化问题校正算法转子故障诊断

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水轮发电机转子通风道堵塞时的耦合场分析

电机与控制学报 2017年第1期21卷 30-38页

作者：李伟力李丹李金阳北京交通大学电气工程学院北京100044 哈尔滨工业大学电气工程学院黑龙江哈尔滨150001

为了研究大容量全空冷水轮发电机的通风冷却问题,在考虑转子的旋转情况下,建立了转子风路正常时和转子磁轭通风道口堵塞时的转子三维温度场和流体场耦合计算模型。在转子各磁轭通风道口不同堵塞情况下,采用有限体积法计算分析了全空冷... 详细信息

为了研究大容量全空冷水轮发电机的通风冷却问题,在考虑转子的旋转情况下,建立了转子风路正常时和转子磁轭通风道口堵塞时的转子三维温度场和流体场耦合计算模型。在转子各磁轭通风道口不同堵塞情况下,采用有限体积法计算分析了全空冷水轮发电机的通风冷却和发热问题。研究了转子风路堵塞时对转子励磁绕组、阻尼绕组和极靴表面的温度影响,以及对磁极间流体的流动形态的影响。当风路正常时,将计算得出的水轮发电机转子励磁绕组平均温度与实测数据进行了对比,经过对比在误差范围内,则验证了计算方法的正确性。

关键词：全空冷水轮发电机转子通风道堵塞温度场流体场