变工况下齿轮减速箱典型故障动力学仿真研究

考虑到齿轮传动系统的工况复杂性以及齿轮故障实验存在周期长、成本高的问题,采用SolidWorks三维建模软件建立了齿轮箱各部分三维实体模型,并分别建立了裂纹、断齿故障齿轮模型。利用ANSYS对研究的齿轮进行了柔性化处理,并对正常齿轮与齿轮裂纹、断齿模型在稳定工况与变速工况下进行了ADAMS动力学仿真。通过分析故障状态下齿轮振动加速度的时、频域图,结果表明,在稳定工况下,断齿齿轮产生的振动最剧烈,呈周期性,裂纹齿轮会在运转初期产生较大振动;在变速工况下,随着速度的增加,齿轮产生的振动幅度越来越大,而随着速度的减小,振动幅度越来越小。

微地震荷载作用下含断层破碎带边坡的稳定性分析

次数多、震级小的微地震作用对岩质边坡稳定性的影响是地质灾害防治中必须面对的问题,而断层破碎带又具有特殊的物理力学性质,直接影响着边坡的动力稳定。因此,研究微地震荷载作用下含断层破碎带的顺层岩质边坡的动力响应规律及稳定性具有重要意义。以某含断层破碎带的顺层岩质边坡为研究对象,开展振动台模型试验和离散元数值模拟,对微地震作用下边坡的动力响应规律,变形破坏特征和动力失稳特征进行了研究。研究结果表明:该边坡在微地震作用下的动力响应具有高程放大效应和趋表效应;GPA放大系数随振幅的增大而减小,随频率的增大而增大,同时高程越高,PGA放大系数随幅值和频率变化的幅度越大;微地震强度越大,边坡发生失稳破坏对应的微地震次数越少;边坡的稳定性系数随着微地震强度和微地震次数的增加逐渐减小;不同振动次数下,边坡稳定性系数与微地震强度之间符合线性衰减的关系;当微地震次数为4500次时,微地震强度对于边坡稳定性的影响最大。

Phasor-domain Dynamic Model of Asymmetric Current Injection Controller for Converter-interfaced Generator

This paper presents a controller model of asymmetric current injection for converter-interfaced generators suitable for root-mean-square(RMS)phasor-domain,fundamentalfrequency,three-phase,and dynamic simulation tools.The effectiveness of the proposed controller is assessed with simulations in test systems with high percentage of converter-interfaced generation.The simulations focus on the operation of protection relays that use negative-sequence quantities in their directional elements.This paper also presents and compares two strategies to limit reactive negative-sequence currents,and active and reactive positive-sequence currents.A tutorial test system and a regional system part of the actual Brazilian Interconnected Power System are used to assess the correctness of the proposed controller in three-phase fundamental-frequency RMS dynamic simulations.

滚动轴承局部损伤故障动力学建模及仿真

针对实际齿轮箱轴承系统,建立了转子-故障滚动轴承-轴承座系统非线性振动模型,在模型中充分考虑了轴承间隙、滚珠与滚道的非线性接触力及变柔度VC振动。在此基础上,进一步建立了轴承外圈、内圈、滚动体局部损伤故障非线性动力学模型,并运用数值积分的方法进行了动力学仿真与分析。仿真分析结果验证了滚动轴承存在局部故障时的动力学特性,表明轴承局部损伤故障动力学模型的正确性。

大型风电场电网三相短路故障暂态分析

采用计算机仿真的方法,对大型风电场在电网发生三相短路故障时的暂态特性进行了研究。在首先建立了主动失速型风力发电机数学模型和仿真模型的基础上,研究了当装有失速型风力发电机组的风电场的外部电网发生三相短路故障时,风电场以及机组主要参数的暂态响应,深入分析了风力发电机组和配套的设备在电网故障时的动态特性。研究结果表明,三相短路故障引起的电压振荡为机组和电网的正常运行带来不利影响,常常会引起机组保护动作。

基于AMESim的叠加式溢流阀故障仿真研究

工程中叠加式溢流阀常发生阻尼孔堵塞、弹簧失效或断裂等故障,为实现液压系统故障的在线监测与诊断,需对叠加式溢流阀进行性能分析。对叠加式溢流阀的数学模型进行了分析,基于AMESim中的Hydraulic Component Design(HCD)库搭建了其仿真模型,通过比较试验与仿真启闭特性曲线验证了仿真模型的正确性,研究了各种故障对叠加式溢流阀性能特性的影响。

不平衡-碰摩-不对中故障耦合作用下柔性转子-滚动轴承系统动力学分析与实验

研究柔性转子-滚动轴承系统在不平衡-碰摩-不对中故障耦合作用下的动力学响应.基于有限元与数值计算联合仿真方法,建立转子-滚动轴承系统的耦合故障柔性多体系统动力学控制模型.运用模态综合法建立柔性多体系统动力学模型,并自行编程建立非线性轴承力、碰摩力与不对中激振力模型.分析对比了系统在各种故障耦合作用下的振动特征图.结果表明,不对中故障对转子系统的整体振动影响较明显,不对中故障较严重时,整个系统振动形式更加复杂,并且仿真分析结果与实验结果能够较好的吻合,因此该方法可有效研究转子-轴承系统的不平衡-碰摩-不对中耦合故障特征.

面向逆变器型分布式电源的快速建模与仿真方法

在利用数值仿真方法研究逆变器型分布式电源大规模接入配电网的特性和影响时,采用详细模型因涉及非线性的电力电子器件,仿真步长需选取很小,致使仿真速度缓慢,而采用过于简化的模型又不能完整反映系统的动态特性,因此有必要研究准确、高效的分布式电源建模方法。在正负序分离控制的基础上,详细分析了逆变器型分布式电源的动态相量建模方法,并且在PSCAD/EMTDC中建立了分布式电源的电磁暂态模型,同时在MATLAB/Simulink中建立了等效动态相量模型。通过仿真比较,结果表明采用的动态相量模型在配电网电压对称、不对称工况及故障情况下均能准确地反映系统运行的动态过程,并显著加快仿真速度,适合应用于逆变器型分布式电源高渗透率下配电网运行特性的快速仿真。

面向故障诊断的钻井泵动力学系统仿真分析

钻井泵是石油钻井的核心设备,其状态正常与否直接影响钻井作业的顺利进行。通过建立系统的钻井泵动力端和液力端动力学模型,并编制软件实现了钻井泵动力学的系统仿真。利用该仿真软件全面分析了缸套泄漏、吸入阀与排出阀故障、连接件松动、弹簧失效等单一故障,以及这些故障的不同组合下,钻井泵运动参数的变化规律;结合钻井泵振动信号的基元分段处理,完成了钻井泵运动参数的统计分析,创建数据库实现了这些故障特征信息的日常维护与管理。研究表明,通过信号处理一般只能进行有限故障的定性识别,而采用基于仿真模型的钻井泵故障诊断方法可以为钻井泵运行状态的系统检测与各种故障的定量化诊断提供可靠的途径和手段。

侧反应与精馏集成过程的故障动态特性模拟研究

针对甲苯氯化侧反应与精馏集成生产过程,在对实际生产过程合理简化与假设基础上,研制了该生产过程含控制策略的动态模拟系统。在动态模拟系统中合理设置引起反应能力与分离能力不匹配故障因素,如反应器进料配比失调、回流量过低和塔釜加热量不足等过程扰动,进行故障动态仿真研究。分析在故障扰动下整个系统的故障动态特性,获得有效的故障数据,解决了在实际生产装置上无法进行故障实验研究获取系统故障信息的难题。

利用动态阻抗特性识别变压器的励磁涌流

为更有效地辨别变压器的励磁涌流和内部故障电流,提出了基于动态阻抗特性物理意义明确的识别策略。理论分析表明,变压器发生励磁涌流时和内部故障时表现的特征不同,即动态阻抗前者变化幅度大,且含有各次谐波;后者变化幅度小,且50Hz及其奇数次谐波含量较少。EMTP数值仿真与动模实验证明了利用动态阻抗特性识别励磁涌流的有效性,其具体判别方法容易实现,计算量小。因时、频两域设定阈值的裕度大,可显著提高变压器差动保护动作的可靠性与正确性。

田纳西-伊斯曼过程故障特性仿真

基于文献提供的部分数据,建立了田纳西-伊斯曼过程的非线性动态数学模型。重点对其中的反应器、分离器和汽提塔进行了研究,进行了故障状态下的动态特性模拟。计算结果表明,所建模型精确合理,响应特性满足故障模拟的要求。该工作为基于模型的定量故障诊断数学模型建立、诊断方法选择和后果分析等方面的研究奠定了基础。

基于RBF网络的火箭发动机动态过程建模

提出了基于径向基函数神经网络（ＲＢＦＮ）的火箭发动机动态过程建模，仿真计算表明：采用ＲＢＦＮ建模，可以达到很好的逼近精度，而且网络训练速度大大加快，可以更好地适应实时状态监控和故障诊断，有实际的工程运用价值。

铁道车辆轴箱弹簧断裂故障对动力学性能的影响

车辆运行过程中,当轴箱弹簧突发断裂故障,会造成动力学状态和性能突变,一系悬挂刚度突然减小,暂时失去承载能力,会威胁车辆行车安全。结合整车的动力学仿真,建立了轴箱弹簧断裂过程的力学模型,对整个断裂过程进行仿真,模拟了轴箱弹簧突然断裂工况下车辆动力学性能变化,分析了轴箱弹簧断裂条件下车辆直线行车安全性以及曲线通过安全性。计算分析结果表明:轴箱弹簧突然断裂导致一系悬挂刚度剧变,引起轮轨垂向力先减小后增大,轮重减载率、脱轨系数等参数增大直至超限,但对轮轨横向力影响不大。

1999年台湾集集大地震强地面运动的模拟

利用有限断层模型对1999年台湾集集大地震所产生的近场强地面运动进行了数值模拟,尝试了将具有明确物理意义的震源动力模型的研究结果应用于描述震源过程。计算结果显示,基岩台或接近工程基岩台的计算模拟记录同观测记录符合得很好。进一步研究表明,当综合考虑场地效应对地震动影响时,模拟计算结果得到了明显的改善,同实际观测记录更为相符。本文的研究结果说明,为了科学合理地预测大地震所产生的强地面运动,应综合考虑影响地震所产生的地面运动的"三要素",即:震源过程、传播路径及场地效应。

裂纹扩展对结构动态特性影响的数值仿真与实验研究

以某钢铁公司钢包回转台大臂的疲劳裂纹扩展为背景 ,用数值仿真与几何相似模型实验相结合的方法对钢包回转台大臂的动态特性进行了研究 ,旨在根据结构动态特性的变化对结构的故障状况进行预测 ,通过数值仿真建立结构动态特性变化随结构裂纹扩展之间的数值关系·本方法既可简化研究过程 ,又可获得较好效果·研究结果表明钢包回转台大臂的各阶固有频率都随裂纹的扩展而减小 。

装备虚拟维修中的电路故障仿真研究

为了在虚拟维修系统中实现多样化、灵活的电路故障仿真分析,提出了一种可以嵌入装备虚拟维修系统中实现故障电路实时仿真功能的方法。首先介绍了虚拟维修系统中电路仿真引擎的选取与开发过程,然后论述了电路的建模、故障模型的建立和故障注入的方法,最后实现了在虚拟维修系统中调用电路仿真引擎对故障电路进行仿真。典型案例的仿真分析结果表明,通过故障注入方法可以在虚拟维修系统中进行电路常见故障的仿真,结果表明扩展了装备虚拟维修系统的功能。

适应动态安全需求的实时任务调度算法研究

现有的实时容错调度算法没有将实时任务的动态安全需求与其可调度性结合起来考虑。针对这一问题,文章展开以下研究工作:基于安全分级思想,构建了一个适应动态安全需求的实时调度模型,该模型详细地描述了实时任务、系统安全服务、任务容错等实时调度过程涉及的关键要素。以此模型为基础,提出了一种自适应实时容错调度算法(AFTS),该算法支持优先级抢占式调度策略,以牺牲普通任务的运行为代价来保证关键任务的可调度性,并采用主副本备份技术实现了关键任务的容错功能。当系统安全级别被动态调整时,该算法能够为实时任务选择满足当前安全需求的最优安全策略。仿真实验表明,文中提出的算法与同类算法相比,在系统动态安全需求的适应性,以及关键任务的可调度性和容错能力等方面有较好的表现。

PSS/E中的多端直流系统模型及其应用

多个交流电网间直流互联的需求日益增强,采用多端直流(MTDC)输电线路相比于多条点对点直流线路可极大地降低投资成本和运行费用。为此,介绍了MTDC输电系统相比于两端直流输电系统的特点,阐述了MTDC输电系统在我国的应用前景;描述了MTDC输电系统的串联接线方式和并联接线方式,并着重对并联接线方式的控制策略进行了说明。针对PSS/E中的MTDC输电系统结构和控制方式,详细介绍了PSS/E中的3种MTDC系统动态模型,即MTDC01、MTDC02和MTDC03模型。并构建一个4端直流系统对MTDC01模型进行测试,考察了交流系统故障和直流系统内部故障时整个交直流系统的动态特性。仿真结果表明PSS/E多端直流模型能够很好地模拟MTDC系统正常运行和交直流故障下的动态响应,满足大规模交直流系统仿真的要求。

轴承故障模拟台的理论建模分析

对滚动轴承故障模拟台进行了理论建模分析，给出了动力学模型，推导出了运动微分方程，并计算出了系统的固有频率。经实验验证，理论建模合理，分析结果基本正确，为今后滚动轴承的故障诊断奠定了基础。