CALCULATION OF ELASTIC DAMPING CHARACTERISTICS OF ROTOR SUPPORT MADE OF METAL RUBBER MATERIAL UNDER VARIABLE LOADS

A metal rubber（MR） dry friction damper was designed based on the load supported by the rotor. An experimental apparatus for obtaining hysteresis loops of support under the precession load was designed. The elastic-damping characteristics of the ring-shaped MR damper used as a rotor support under variable loads were presented by studying the hysteresis loops of the damper. The vibration rigidity and the energy dissipation coefficient were calculated from the hysteresis loops, based on the description of the deformation process of the MR element with simple structure in a dimensionless coordinating system. The calculation results showed that the energy dissipation coefficient in the inner of MR element and on the boundary between the damper and the frame of the rotor support were approximately equal. The comparison of the hysteresis loops for a precession load and a one-axial load indicated a large difference when the coefficient of the energy dissipation and the stiffness of the MR damper were concerned.

Dynamics Modeling and Numerical Analysis of Rotor with Elastic Support/Dry Friction Dampers

The elastic support/dry friction damper is a type of damper which is used for active vibration control in a rotor system.To establish the analytical model of this type of damper,a two-dimensional friction model-ball/plate model was proposed.By using this ball/plate model,a dynamics model of rotor with elastic support/dry friction dampers was established and experimentally verified.Moreover,the damping performance of the elastic support/dry friction damper was studied numerically with respect to some variable parameters.The numerical study shows that the damping performance of the elastic support/dry friction damper is closely related to the stiffness distribution of the rotor-support system,the damper location,the pressing force between the moving and stationary disk,the friction coefficient,the tangential contact stiffness of the contact interface,and the stiffness of the stationary disk.In general,the damper should be located on an elastic support which has a large vibration amplitude in order to achieve a better damping performance,and the more vibration energy in this elastic support concentrates,the better performance of the damper will be.The larger the tangential contact stiffness of the contact interface,and the stiffness of the stationary disk are,the better performance of the damper will be.There will be an optimal value of the friction force at which the damper performs best.

Bifurcation on synchronous full annular rub of rigid-rotor elastic-support system

An aero-engine rotor system is simplified as an unsymmetrical-rigid-rotor with nonlinear-elastic-support based on its characteristics. Governing equations of the rubbing system, obtained from the Lagrange equation, are solved by the averaging method to find the bifurcation equations. Then, according to the two-dimensional constraint bi- furcation theory, transition sets and bifurcation diagrams of the system with and without rubbing are given to study the influence of system eccentricity and damping on the bi- furcation behaviors, respectively. Finally, according to the Lyapunov stability theory, the stability region of the steady-state rubbing solution, the boundary of static bifurcation, and the Hopf bifurcation are determined to discuss the influence of system parameters on the evolution of system motion. The results may provide some references for the designer in aero rotor systems.

顶置磁力搅拌器磁悬浮支承结构设计与仿真分析

针对顶置磁力搅拌器陶瓷轴承内部结构复杂,存在接触摩擦和润滑,且不利于在位清洗和在位灭菌的问题,对磁力搅拌器的载荷组成及搅拌轴支承布局进行分析,采用磁悬浮支承技术,增大主动磁轴承转子的轴向长度,确保转子在产生轴向位移时能被稳定支承;不考虑被动磁轴承与磁力联轴器因不对中产生的径向力,建立搅拌器转子的四自由度支承刚性转子模型,研究不同外部载荷对搅拌器转子的动态响应和线圈控制电流的影响,结果表明:外部载荷越大,外部载荷在长悬臂结构上的力矩作用效果越明显,主动磁轴承需提供的电磁力越大,对磁轴承功率放大器的要求越高。

A novel transient rotor current control scheme of a doubly-fed induction generator equipped with superconducting magnetic energy storage for voltage and frequency support

A novel transient rotor current control scheme is proposed in this paper for a doubly-fed induction generator（DFIG）equipped with a superconducting magnetic energy storage（SMES） device to enhance its transient voltage and frequency support capacity during grid faults. The SMES connected to the DC-link capacitor of the DFIG is controlled to regulate the transient dc-link voltage so that the whole capacity of the grid side converter（GSC） is dedicated to injecting reactive power to the grid for the transient voltage support. However, the rotor-side converter（RSC） has different control tasks for different periods of the grid fault. Firstly, for Period I, the RSC injects the demagnetizing current to ensure the controllability of the rotor voltage. Then, since the dc stator flux degenerates rapidly in Period II, the required demagnetizing current is low in Period II and the RSC uses the spare capacity to additionally generate the reactive（priority） and active current so that the transient voltage capability is corroborated and the DFIG also positively responds to the system frequency dynamic at the earliest time. Finally, a small amount of demagnetizing current is provided after the fault clearance. Most of the RSC capacity is used to inject the active current to further support the frequency recovery of the system. Simulations are carried out on a simple power system with a wind farm. Comparisons with other commonly used control methods are performed to validate the proposed control method.

不确定转子系统动力学降阶模型构建与模型散度参数辨识

在航空、航天、船舶等领域的实际工程转子系统中,广泛存在高维复杂的非线性系统。在航空发动机转子系统、燃气轮机转子系统等重点研究领域,通常还难以对高维复杂非线性系统进行直接的数据处理和分析统计。针对不确定性转子系统的模型维度较高等问题,提出了一种模型不确定性动力学降阶计算模型构建和模型散度参数辨识方法。首先,根据确定性动力学模型和静态矩阵降阶方法,完善了确定性动力学降阶模型;然后,基于随机矩阵理论和非参数动力学建模方法,提出了不确定性动力学降阶模型;最后,利用系统确定性模型的一阶临界转速、振型和实验数据,对不确定性动力学模型的散度参数进行了辨识;为了验证散度参数辨识方法的有效性,笔者又在转子实验平台上进行了实验验证。研究结果表明:实验结果与降阶之后振动响应均值的差异性较小,且与不确定性动力学模型相差不超过10%,表明所采用的理论模型在描述转子系统行为方面具备了较高的准确性和可靠性,该模型可以为深入研究模型不确定性转子系统提供参考。

新型车轮平衡机振动系统分析设计

通过对现有转子支撑系统的分析,确定了车轮动平衡机的支撑类型;建立了传统硬支撑立式平衡机振动模型,并对其质心运动方程进行解算,根据解算结果分析其静偶分离效果不佳的原因以及误差的来源;在此基础之上,提出了一种新型车轮平衡机振动系统模型,给出了此振动系统下的运动微分方程,并对其进行详细的解算分析研究,从误差来源上解决了静偶分离不佳的问题。实验结果表明,采用此振动系统解算分析方法,改善了车轮动平衡机的静偶分离性能,提高了不平衡量测量的稳定性与精度。

考虑不对称转速边界约束的变速抽蓄机组综合惯量调频控制

当系统出现频率跌落时,变速抽蓄机组可大幅降低转速、迅速释放转子动能,从而为系统提供惯量支撑,但目前已有的调频方案未能有效发挥变速抽蓄机组的这一优势。为充分利用转子动能,提出一种考虑不对称转速边界约束的变速抽蓄机组综合惯量调频控制策略。首先,从变速抽蓄机组的有功支撑特性和不对称转速约束条件出发,得出适用于变速抽蓄机组的最优频率控制结构,该结构中包含两个时间常数不同的虚拟惯量控制环节。然后,分析各惯量控制环节的作用并整定相关参数。在此基础上,计及变速抽蓄机组运行特性与电力系统调频需求,设计了变速抽蓄机组不对称综合惯量控制策略,使得机组转速降低时可以为系统提供更大的惯量支撑。仿真结果表明,所提调频策略能够充分发挥变速抽蓄机组的优势,维持系统频率稳定。

风力助推转子支撑结构强度分析

为了保证风力助推转子的应用安全,有必要系统性的对其强度评估进行探索研究。本文基于有限元分析方法对某5万吨散货船的风力助推转子支撑结构开展直接强度评估分析,首先介绍了风力助推转子有限元模型的建立、边界的设置、载荷的计算以及工况选取,然后分别对正常作业和风暴自存2种工况下风力助推转子的基座、内塔和安装框架进行了屈服强度分析和屈曲强度分析评估。结果表明,风力助推转子的支撑结构强度满足规范要求。

ZG270-500钢转子支撑座断裂原因

在对某转子支撑座进行装配的过程中,发现其发生断裂现象。采用宏观观察、化学成分分析、扫描电镜分析、金相检验、力学性能测试等方法研究了转子支撑座断裂的原因。结果表明:在装配弯曲应力作用下,转子支撑座发生了以解理断裂为主的脆性过载断裂;断口存在铸造缺陷,产生应力集中,降低了材料的强度和塑性;转子支撑座碳元素含量较高、晶粒粗大,导致材料中珠光体含量增加,铁素体含量减少,材料中出现了魏氏组织及粗大亚晶粒,最终导致转子支撑座发生脆性断裂。

基于桨距角控制的永磁风电机组高电压穿越控制策略

为解决传统永磁风电机组高电压穿越控制策略存在超速脱网风险问题,提出一种基于桨距角控制的高电压穿越控制策略。高电压穿越期间,首先,按照并网要求向电网提供无功支撑;其次,考虑转子转速限制,当转子转速达到参考值时启动桨距角控制,抑制转子转速上升;最后,通过仿真试验,验证了所提控制策略的有效性。基于桨距角控制的永磁风电机组高电压穿越控制策略,既能向电网提供无功支撑,又能避免超速脱网。

采用改进遗传算法优化LS-SVM逆系统的外转子无铁心无轴承永磁同步发电机解耦控制

为了实现外转子无铁心无轴承永磁同步发电机(outer rotor coreless bearingless permanent magnet synchronous generator,ORC-BPMSG)的精确控制,提出一种基于改进遗传算法(improved genetic algorithm,IGA)优化最小二乘支持向量机(least square support vector machine,LS-SVM)逆系统的解耦控制策略。首先,基于ORC-BPMSG的结构及工作原理,推导其数学模型,并分析其可逆性。其次,建立LS-SVM回归方程,并采用IGA优化LS-SVM的性能参数,从而训练得到逆系统。然后,将逆系统与原系统串接,形成伪线性系统,实现了ORC-BPMSG的线性化和解耦。最后,将提出的控制方法与传统LS-SVM逆系统控制方法进行对比仿真和实验。仿真和实验结果表明:所提出的控制策略可以较好地实现ORC-BPMSG输出电压和悬浮力、以及悬浮力之间的解耦控制。

支承刚度各向异性对双转子系统进动状态的影响

为提高航空发动机的推重比,航空发动机静子系统的工程解决方案常引起转子系统支承刚度各向异性,进而对转子系统的动力学特性产生显著影响。针对支承刚度各向异性的双转子系统,建立动力学特性计算模型,在验证计算模型准确性的基础上,研究支承刚度各向同性和各向异性对双转子系统固有频率、进动状态和不平衡响应的影响。研究结果表明:支承刚度各向同性时,双转子系统Campbell图中的低阶固有频率线出现交叉,而支承刚度各向异性使低阶固有频率线具有相互分离的趋势。支承刚度各向同性时,不平衡力仅触发转子系统的正进动运动,转子进动轨迹为圆形;而支承刚度各向异性时,转子系统的反/正进动均被不平衡力触发,转子进动轨迹为椭圆形。支承刚度各向异性时,在某些转速下转子系统不同位置处的进动方向可能不同。支承阻尼减小转子系统反/正进动的振幅及反进动的转速区间,降低支承刚度各向异性对双转子系统动力学特性的不利影响。

基于支持向量机的风轮不平衡故障诊断方法研究

针对风电机组风轮不平衡的识别与检测问题,提出一种基于多核融合支持向量机的风轮不平衡识别方法。首先,分析风轮不平衡的影响,提出一种基于变分模态分解(VMD)的信号分解与重构方法;其次,提出基于模糊熵的风轮不平衡特征提取方法,以高斯核函数作为模糊函数,该方法具有较好的噪声鲁棒性和较低的数据长度依赖性;再次,提出基于多核融合支持向量机的风轮不平衡识别方法,融合不同特征和尺度的核函数组成核函数库,并选取最优核函数;最后,在不同湍流强度的仿真中建立交叉验证数据库对该方法进行验证,识别准确率在98%以上,证明该方法能有效识别风轮不平衡。

基础激励下的弹性支承-转子系统振动行为的试验研究

转子系统在实际运行过程中由于复杂的工作环境会随机承受来自基础的外部激励,一定概率下这将导致转子系统振动异常,严重时甚至还会影响到转子系统的正常运转。本文以弹支转子系统为研究对象,设计搭建带有鼠笼弹支的转子试验平台,采用激振器加载模拟不同模式的基础激励,实验研究了不同基础激励对弹支转子系统的振动行为的影响规律。研究结果表明,基础激励具有传递性,能够通过基础传递到支承和转子;弹支-转子系统的振动特性在基础激励方向上变化明显,其频谱中存在激励频率及其倍频成分,且振动幅值随激振频率增加(40~80Hz)呈增大趋势;瞬态激励下随激振频率增大(0Hz,1Hz和2Hz),转轴和转盘的工频振动幅值、鼠笼的工频应变幅值均增大,转轴和转盘的2倍工频振动幅值、鼠笼的2倍工频应变幅值呈降低趋势。

基于BiLSTM-LSSVM的螺杆转子铣削加工廓形预测

针对螺杆转子盘铣刀加工过程中的轮廓预测问题,提出了基于双向长短时神经网络-最小二乘支持向量机(BiLSTM-LSSVM)的螺杆廓形预测方法。首先,对加工过程中的振动信号进行采集并进行降噪预处理,降噪后的信号进行降采样处理随后输入BiLSTM中进行时序预测;其次,对时序预测后的信号进行特征提取,将提取后的特征向量输入LSSVM进行廓形预测;最后,以五头螺杆为例通过正交实验对BiLSTM-LSSVM模型进行试验验证,并对预测廓形进行误差补偿实验。实验结果表明,提出的基于BiLSTM-LSSVM的螺杆廓形预测模型可对螺杆转子盘铣刀加工螺杆廓形进行准确预测,进而为螺杆转子加工廓形补偿提供支持。

基于转子动能的风电场自适应频率主动支撑控制策略

随着大规模风电接入电网,电力系统的惯性和抗扰能力逐渐下降,系统的频率稳定问题愈发严峻。为此,文中提出一种基于转子动能的风电场自适应频率主动支撑控制策略。首先,提出一种参与因子,根据风电场的平均转子转速确定风电场参与频率支撑的程度,自适应调整风电场惯性响应参数和频率下垂控制参数。在此基础上,基于风电机组的实时可用转子动能,对风电场的调频功率进行动态分配,风电机组则通过释放转子动能参与频率支撑,其可以充分发挥转子动能较多的机组的频率支撑能力,并避免转速低的风电机组过度参与调频。在频率支撑结束后,采用分阶段的转子转速恢复方法恢复机组转速。仿真结果表明,所提控制策略可以根据风电场的运行状态和风电机组可用转子动能自适应调整有功输出功率,不仅可以实现系统频率的有效支撑,还可以避免频率的二次跌落。

基于SMA支承的转子振动控制方法与试验研究

提出了基于形状记忆合金(shape memory alloy,SMA)可控刚度支承的转子系统过临界转速振动控制方法,并试验验证了其有效性。首先,通过对SMA弹簧开展刚度测试得到弹簧的变刚度特性,建立SMA弹簧温度-刚度模型,设计了SMA变刚度支承结构。然后,提出了一种基于变刚度支承的转子系统振动响应控制方法,以带有多个变刚度支承的柔性转子系统为例,对支承的变刚度策略进行优化设计。最后,开展了基于SMA可控刚度支承的转子系统振动控制试验,过1、2阶临界最大振幅减振率分别可达到39.84%和57.93%,验证了转子系统支承刚度变化策略对过临界转速时振动抑制的有效性。

水内冷转子进水支座运维和检修关键点研究

随着双水内冷发电机和调相机的应用日趋广泛,进水支座区域的冷却水漏水是运维人员面对的主要问题之一。文章介绍了采用水封处红外测温、调节螺栓处设置码盘、开发专用检修工具等方式,保持双水内冷发电机在超过二十年的运行时间中未发生因进水支座区域漏水导致的跳机故障。相关方法对运维人员具有一定的借鉴作用。

六极外转子径向混合磁轴承转子位移自检测

为了解决六极混合磁轴承位移传感器体积大、成本高的问题,提出了一种改进粒子群优化算法最小二乘支持向量机的位移估计方法.首先,介绍六极外转子径向混合磁轴承的结构和工作原理,并推导其径向悬浮力的数学模型.其次,将改进的粒子群算法的惯性权重改变,以实现更快的迭代,并建立了基于最小二乘支持向量机的预测模型,根据改进的粒子群算法优化的参数对预测模型进行了仿真和验证,并比较了改进的粒子群算法和粒子群算法的预测值.最后,进行了静态悬浮实验、动态悬浮实验、扰动实验,验证了该位移估计方法的鲁棒性和稳定性.