超共振振动转子系统振动同步及同步传动

针对安装于不同耦合机体上转子的同步问题,提出了简化的双振动转子系统物理模型。利用平均积分法以及Lyapunov稳定性原理讨论了系统的耦合机理,分析了转子的同步条件与稳定性以及实现振动同步传动的条件。以系统耦合最大振动力矩为切入点,论述了系统耦合弹簧刚度对系统同步性能的影响。引入系统特征频率的概念,阐明了系统产生强耦合的原理。研究表明,当耦合频率在特征频率附近时,系统的振动力矩大,耦合作用强。当双转子耦合作用较小,可通过调节耦合弹簧的大小,增强耦合性能实现自同步,这对设计高稳定性以及高容差度的振动系统具有显著的参考意义。最后,分别仿真系统在特定参数条件下的振动情况,验证了理论分析结果。

磁聚焦式转子振动传感器研究

为了实现转子的轴向振动测量,提出了一种磁聚焦式的转子振动传感器,介绍了传感器的结构和工作原理,结合磁聚焦技术和电磁感应定律推导了传感器的输出电压数学模型。利用MATLAB和COMSOL软件对传感器进行了理论计算和建模仿真,结合设定的转速、频率等定量分析了线圈输出电信号与转子振动和旋转参数之间的关系,并进行了旋转实验验证。仿真结果表明在1 A激励电流下传感器的激励装置可产生中心磁感应强度为0.02 T的聚焦磁场,且当转子振动时,线圈输出电信号与振幅、频率、转速间存在较强的线性关系。实验结果表明传感器输出电信号为类正弦电压,验证了本传感器测振的可行性。

基于VMD的某涡轴发动机转子振动信号分析

针对涡轴发动机转子振动特性,提出遗传算法优化的VMD方法。以VMD分量信息熵最小化为适应度函数,运用遗传算法优化VMD分量数量和惩罚因子,并采用仿真案例验证了方法的有效性。基于某涡轴发动机转子振动倍频幅值包络线、试车转速曲线,仿真进气机匣、涡轮机匣的振动信号,并采用优化的VMD对振动信号进行分解,对分解后的信号进行整周期重采样后再进行频谱分析。结合瀑布图对比分析原信号和VMD分解信号,同时以试车第100s时刻的频谱图进行分析。分析结果表明:遗传算法优化的VMD能够有效地对转子振动信号进行分析,且能够识别出各转子的主要倍频成分。

基于键相信号微分的转子振动整周期重采样方法研究

转子振动信号处理的重要环节在于对振动信号进行整周期采样,但由于转速变化导致这一过程变得复杂,不利于对转子振动信号进行频谱分析。为了解决这一问题,利用光电传感器建立了一个软件方法来实现振动信号的整周期采样。针对光电传感器配合光电靶标采集到的键相信号,提出了一种结合移动平均滤波和信号微分的方法来获取转速触发信号,从而获得更准确的转速值和工频周期的起始标定,且不受转速变化的影响。为了验证所提方法的有效性,采集了32个整周期的转子振动信号,用傅里叶变换获得其频谱。结果显示,经过整周期重采样的信号频谱图谱线条清晰,没有频谱泄漏。这种方法可为相关系统的键相信号处理提供借鉴。

移动载体上电磁轴承-转子系统的基础激励振动主动抑制

安装在移动载体上的电磁轴承-转子系统往往会受到来自其承载基础的振动激励干扰。对单自由度支承模型和多自由度转子模型在基础激励条件下的动力学响应进行比较分析,认为可以将基础激励引起的电磁轴承-转子系统定转子之间的相对运动等效为一个由基础加速度决定的强迫振动。提出一种基于基础加速度信号作为参考信号的自适应滤波器的电磁轴承-刚性转子系统基础激励响应抑制方法,并分析该方法抑制各种类型振动的有效范围,所需滤波器的阶数,以及滤波器自适应收敛的最佳权值。在电磁轴承-转子系统试验平台上进行试验,结果表明提出的控制方法对稳定的基础激励造成的转子振动响应能有效抑制,强制定转子间隙保持稳定,避免碰撞。

基于LabVIEW的旋转机械转子振动监测系统

采用传感器和信号调理技术对旋转机械转子振动的各种信号进行采集、处理,并利用LabVIEW强大的信号处理、分析和数学运算功能对信号进行显示、分析,实现了在线转子的运转状况的监测,设计出了基于LabVIEW的旋转机械转子振动的监测系统。该系统可连续测量和监视转子振动有关的各类参量:转速、轴振、轴位移等,具有直观的显示界面、强大的信号分析以及数据存储管理功能。能及时识别旋转机械设备的异常状态,保证设备安全可靠地运行,并可以为控制设备运行于最优状态以及早期诊断设备故障提供依据。

一种改进的转子振动信号消噪方法研究

为提高转子振动信号消噪方法的性能,通过分析噪声成分和对应消噪方法的特点,提出了一种基于改进中值滤波与小波包消噪技术相结合的信号降噪新方法。该方法首先根据信号采样频率计算中值滤波器的窗口宽度,从而可以有效滤除含噪信号中的脉冲噪声和部分白噪声;然后再用阈值及其处理函数都经过改进的自适应小波包消噪方法去除残留在信号中的白噪声,最终得到信噪比提高的振动信号。通过仿真信号和转子实验振动信号的降噪处理,对新方法的性能进行了验证。降噪结果表明,该方法在有效消除混合复杂噪声对振动信号干扰的同时,保留了故障信号的细节特征,比一般的小波域中值滤波降噪方法更为有效。

非稳态流体激励下离心泵转子振动特性研究

建立了离心泵全流道三维定常及非定常CFD数值模型,通过非稳态计算得到作用于叶轮上的流体激振力,同时建立了泵转子有限元模型,研究不平衡质量与非稳态流体激振力对转子振动特性的影响。研究结果表明离心泵叶轮内流体激振力具有多种频率成分。不考虑转子上不平衡质量影响时,叶轮处转子在流体激振力作用下振动幅值最大,依次为转轴中部、下部轴承和上部轴承对应的转子位置。转轴上不同位置振动频率特性具有差异,实际故障诊断时要考虑测试部位的影响。考虑不平衡质量影响时,在远离受流体激振力作用的叶轮部位,转子振动频率成分减少。

裂纹转子的弯扭耦合振动特性分析

研究了裂纹转子的弯扭耦合振动特性，分析了扭转对弯曲振动的影响。数值分析结果表明，在某些情况下扭转振动的耦合使弯曲振动转子的裂纹特征消失，对转子小裂纹故障的早期预报与诊断不利，扭转振动的耦合不能改变裂纹转子的工频位置，但在某些情况下使转子轴心轨迹变得不稳定。

中值与小波消噪集成的转子振动信号滤波方法研究

对受强脉冲随机噪声干扰转子振动信号的滤波方法进行了研究。提出了一种将中值滤波与小波消噪算法集成的混合滤波器。其中,中值滤波用于滤除信号的强脉冲噪声分量,小波消噪平滑线性叠加在中值系列中的平稳随机噪声。结果表明,实施的滤波方法对该类信号的处理效果好,获取的转子本质振动信号保持了信号的光滑性。

基于过程功率谱熵SVM的转子振动故障诊断方法

针对旋转机械振动过程的复杂性和振动故障产生的随机性以及振动故障样本获取难的问题,在信息熵理论的基础上,融合了支持向量机(SVM)小样本、全局性和泛化性好的优点,提出了过程功率谱信息熵(功率谱熵)SVM的故障诊断方法。结合转子实验台,得到了4种典型振动故障在多测点多转速下的数据,通过计算提取了其功率谱熵特征值作为故障样本,即故障向量,并建立SVM诊断模型,对转子振动故障的类别、严重程度和部位识别诊断,验证了该方法在转子振动故障诊断方面效果良好。

汽轮发电机转子匝间短路时转子振动特性分析

考虑了实际运行的汽轮发电机普遍存在的偏心状态,对转子匝间短路引起的转子振动特性进行了机电耦联交叉特性分析。首先分析转子匝间短路时的气隙磁场变化特征,计算得到定转子间的气隙磁导和气隙磁场能的解析式,然后得到作用于转子的不平衡磁拉力的表达式,最终得到转子径向振动特征。该不平衡磁拉力不仅会增加转子工频振动,同时也会引起倍频和高频振动。并实际测试了SDF-9型模拟发电机匝间短路时转子振动信号,与理论分析结果基本吻合。

大型潜水电机混合偏心时转子副临界振动的研究

大型潜水电机转子在运行过程中,由于不平衡电磁拉力和特殊环境的影响,气隙激振力频率接近转子固有频率,且转子副临界转速临近额定转速,引发转子副临界振动,危及电机安全运行,甚至引发工程事故。本文引用工程电磁场理论,建立了混合偏心转子的计算模型,推导出大型潜水电机定转子间气隙电磁力,并在此基础上,结合傅里叶谐波分解理论,得出电磁激振力频率与转子固有频率的关系。最后采用解析—有限元的混合方法,分别建立三维定转子应力模型,得出定转子形变。建立二维有限元电磁场分析模型,探讨转子副临界转速与额定转速、偏心度、潜水深度、时间的关系。研究结果为电机的更可靠投入运行提供一定理论基础,且为大型潜水电机的故障诊断提供了一定的参考依据。

基于IMF信息熵与SVM的转子振动故障智能诊断方法

提出了基于内禀模态信息熵与支持向量机的转子振动故障诊断方法。采用EMD方法将转子振动信号分解为若干个内禀模态分量,由各个内禀模态分量的信息熵构成转子状态的特征参数。采用支持向量机分类器对故障类型进行分类。通过转子试验台的仿真实例证明了该方法的有效性。另外,在特征提取环节对比采用了传统的Fourier变换法,结果体现了EMD方法在非线性和非稳态信号处理上的优越性。

基于信息熵距和FSVM隶属度的转子振动状态评估方法

为了更有效、直观地对航空发动机的振动状态进行实时监控,运用信息熵和模糊支持向量机(FSVM)方法,建立了基于信息熵距和FSVM隶属度的转子振动状态评估方法。研究了振动信号的信息熵特征,提出了可以表示转子振动状态的指标—信息熵距;通过模糊支持向量机(FSVM)确定模糊隶属度矩阵,将模糊隶属度矩阵与信息熵距相结合,建立了一个多参数的转子振动状态评估模型;应用此模型对转子振动信号进行系统分析和定量计算,验证了该方法用于转子振动状态评估是有效、可行的。

迷宫密封气流激振效应对转子振动响应影响的实验研究

用PL30 2双通道数据采集器及频谱分析仪测试了高速转子在升、降速过程中对迷宫密封中气流激振效应的亚异步自激振动响应 ,得到了振动响应的三维频谱图。实验结果声明 ,迷宫密封气流激振对高速转子振动响应有影响 ,迷宫密封结构参数对转子稳定性有影响。迷宫密封气流激振引起的转子亚异步自激振动有一个转速门槛值 ,这种振动一旦发生 ,其振幅随转速的升高而增大 ,而振动频率维持不变。迷宫密封气流激振引起的亚异步自激振动和油膜涡动有显著的不同 。

转子绕组短路故障中短路因素对转子振动的影响

分析了发电机转子绕组短路故障时作用于转子的不平衡电磁力表达式,得到了转子径向振动特征。指出转子绕组匝间短路故障将引起发电机转子基频振动,且振动程度与短路位置、短路匝数、励磁电流有关。短路位置对振动的影响为:短路点越靠近转子大齿,对转子振动影响越大;短路匝数对振动的影响为:对于相同的短路位置,短路匝数越多,转子振动越大;励磁电流对振动的影响为:对于一定的短路位置和短路匝数,励磁电流越大,转子振动越大。最后实测了SDF-9型故障模拟发电机转子径向振动信号,与理论分析结果基本吻合。

用于转子振动主动控制的数字式磁悬浮控制器的研究

交叉刚度是引起轴承－转子系统不稳定的主要因素之一［２］。以系统增稳为目的，本文提出了一种利用闭环磁悬浮振动控制器对转子施加主动交叉刚度力以削弱原系统交叉刚度，促使系统稳定的方法。笔者以ＩＮＴＥＬ８０９８十六位单片机为核心构成磁悬浮数字控制系统，软件设计以数字系统模拟化设计技术为前提，采用稳定性较好的双线性变换法实现复频域传递函数到离散域传递函数的转换。实验研究表明，该磁悬浮系统以非线性ＰＩＤ控制规律作为控制算法实现的磁悬浮轴承可使转子单端悬浮并具有较为良好的动态特性。

多路振动信号的伪同步采样及其在转子动平衡中的应用

对转子系统进行动平衡的关键在于对振动信号的整周期采样。给出了一种整周期采样的软件实现方法。对鉴相信号与振动信号进行同步采样,而对振动信号的整周期截取则利用软件实现。其优点在于可利用通用数据采集卡实现整周期采样。实验结果表明:这种方法可有效满足转子振动信号处理对信号采样的要求。

300MW核电站冷却剂泵电动机转子振动分析

本文对300MW核电站冷却剂泵电动机转轴进行了计算分析，获得了转子的转动惯量、轴系的临界转速及不平衡响应等重要参数，为电机的设计制造提供了必要的数据，对电机的起动和 运行有指导意义。