Combined resonance of low pressure cylinder-generator rotor system with bending-torsion coupling

A nonlinear model of a low pressure cylinder-generator rotor system is presented to study sub-synchronous resonance and combined resonance. Analytical results are obtained by an averaging method. Transition sets and bifurcation diagrams are obtained based on the singularity theory for the two-state variable system. The bifurcation characteristics are analyzed to provide a basis for the optimal design and fault diagnosis of the rotor system. Finally, the theoretical results are verified with the numerical results.

联合收割机裂纹转子与滚动轴承故障诊断系统研究--基于卷积神经网络

首先,介绍了传统神经网络,在其基础上引出了改进的卷积神经网络;然后,搭建了转子和滚动轴承的动力学模型,对转子和轴承的裂纹模型进行分析研究;最后,实现了联合收割机裂纹转子与滚动轴承故障诊断系统。实验结果表明:基于卷积神经网络的诊断模型达到稳定识别精度的迭代次数更少,且识别精度更高,效果更好,证明了系统的可行性和可靠性。

异步反转式组合型垂直轴水轮机性能研究

为了解决升力型垂直轴水轮机因其较低的静力矩而无法应用于低流速海流环境的问题,提出一种内外转子异步反转的组合型水轮机。装置的外部是H型转子,内部采用Savonius型转子,2个转子在各自最优尖速比下运行,在提供运行效率的同时降低系统启动流速。利用CFD软件数值分析内部转子的转速、组合轮机的直径比对外部H型转子及组合轮机性能的影响规律。采用数值计算方法研究组合轮机在不同来流方向的静力矩系数。研究结果表明:当直径比小于0.4时,内部转子的尖速比几乎不影响外部H型转子的效率,但当内部转子尖速比大于0.5时,内部转子转换为耗功部件,组合轮机的效率降低;由于内外转子存在转速差,大直径比组合轮机的内外转子将产生较强的相位干涉,增加外部转子的扭矩波动,会降低组合轮机的寿命。因此,组合轮机的直径比应选择为0.2~0.4,内部S型转子尖速比为0.2~0.5。组合轮机在大部分流动方向下,静力矩系数显著提升。

基于二维CNN与多源机电信息融合的同步电机转子匝间短路故障诊断方法

为提高同步电机转子绕组匝间短路故障的诊断准确率,以一台型号为SDF-9的一对极同步发电机为研究对象,提出了一种基于二维卷积神经网络(Convolutional Neural Networks, CNN)与多源机电信息融合的匝间短路故障诊断方法。首先选取故障前后的定子环流、转子振动、定子振动信号为故障特征,采用信号-图像转换方法将一维时序信号转化为二维灰度图像。其次将处理后的图像分别作为二维CNN模型的前置输入进行训练。最后采用D-S证据理论将3种证据体的输出概率进行决策融合。结果表明:该方法消除了单一信号易受传感器故障及环境变化的影响,故障诊断准确率显著提高,并与其他传统故障诊断算法的诊断结果进行对比分析,验证了此方法的有效性。

轴向预紧作用下的组合转子轴系模态特性研究

组合转子轴系结构是空天动力装备中发动机转子系统的主要结构,由于轴系中各部件接触面的存在使得转子系统动力学特性难以准确掌握,当涉及转子工作转速裕度时会产生一定的设计风险。针对组合转子轴系单主轴多部件轴向预紧结构特点,考虑转子不同接触面之间非线性连接参数,提出一种综合利用薄层单元和零长单元建模的两步模型修正方法,采用基于响应面优化的静态结构非线性分析以及基于随机统计学模型的粗糙表面接触分析进行薄层单元材料参数以及零长单元接触刚度系数识别,建立组合转子轴系动力学模型。根据某型发动机氢涡轮泵转子结构特点设计制造转子试件,对其自由模态进行试验研究,得到了不同螺纹预紧状态以及轴向预紧作用对组合转子轴系前两阶模态特性的影响。对比试验数据可知所提模型优化方法可以很好地反映出不同轴向预紧作用下组合转子轴系前两阶模态频率的变化趋势,在转子模态参数线性变化范围内计算误差小于1%,验证了该方法的正确性和有效性,为组合转子轴系精细化建模提供了参考依据。

组合式电动采茶机的特点与潜在优势

为替补往复式采茶机的技术短板,唯有扬长避短彻底更新基础技术,启用性能优异的圆盘切割和新能源等成熟技术。将圆盘切割刀盘架水平设置,再将若干个刀盘架并联组合在同一个齿底板中构成一个整体,这样既能延长采幅又能设计成对称的机械结构,以满足不同茶区和茶类的采茶机型设计需要。经组合而成的电动采茶机不仅可以化解技术短板,而且有助于提升操作技能和提高机采鲜叶质量。如果说往复切割是采茶机械化的起点,那么圆盘水平切割或将是电气化和自动化的拐点。

笼型感应电机转子轴向分段错开结构削弱同步附加转矩的研究

特定槽配合感应电机输出转矩与电机起动位置有关。为抑制转矩随起动位置周期变化引起的转矩波动,提出一种削弱同步附加转矩的轴向分段错开转子结构。建立电磁转矩计算模型,推导关于转子初始位置的转矩幅值表达式,确定产生恒定转矩的磁场阶次和电机转速条件。基于磁动势线性分布假设,探讨转子分段错开结构减小谐波电动势的机理,量化同步附加转矩削弱程度与转子错开段数的关系。以四种特殊槽配合为例,仿真分析单斜槽转子、分段错开转子及两者组合结构转子,对电机基波转矩和同步附加转矩的影响。最后,选择等槽配合方案试制双斜槽转子样机,开展电机堵转转矩和空载特性试验。结果表明,转子分段错开结构有效削弱了同步附加转矩,解决了等槽配合感应电机起动困难的问题,为抑制电机转矩波动和槽配合选取方法的研究提供了理论参考。

气隙固定磁通可调型永磁调速器极槽配合分析

为了提升永磁调速器的输出转矩,并简化其调速过程中所需机械操动机构,将开槽导体转子结构和机械调磁方法相结合,提出了一种气隙固定磁通可调型永磁调速器.首先,分析新型永磁调速器的结构特征和运行原理;然后,基于理论模型和有限元法分析影响其基本电磁特性的关键因素,重点研究永磁极数与导体转子槽数之间的配合问题,并获取多种极槽配合情况下输出转矩滑差特性以及转矩脉动情况;最后,以输出转矩最大、转矩脉动最小为目标,获取最优极槽配合方案,并制造原理样机,得到其调速特性、功率、损耗和效率.结果表明:每对极导体转子槽数为奇数时,转矩脉动小;每对极导体转子槽数为偶数时,转矩脉动较大,并且随着每对极导体转子槽数的增加,转矩脉动降低.

Halbach磁极组合高速永磁同步电机优化

为提高高速永磁同步电机的气隙磁密性能和降低振动噪声,采用Halbach磁极组合优化电机气隙磁密性能,并通过转子分段降低振动噪声。分析了气隙磁密与Halbach结构之间的联系,通过优化永磁体形状和充磁方向共组成4种Halbach结构;并通过仿真对比分析,最终确定气隙磁密性能最好的不均匀不等厚Halbach结构能提高气隙磁密性能。在不均匀不等厚Halbach结构基础上,采用软磁材料代替永磁体,通过仿真分析,最终确定1/4软磁结构能节约永磁体成本。分析了转子分段与径向电磁力的关系,计算出不同分段数相对应的错极角度,通过仿真对比分析,最终确定转子分3段的优化方案,其最大振动加速度降低了44.8m/s2,最大声压降低了21d B,说明转子分段能有效降低振动噪声。

非洲伊辛巴水电站控制设备故障分析处理

针对非洲伊辛巴水电站转子接地故障和调速器油压装置故障,详细介绍了其原因分析和排查与处理。针对电站转子接地故障,在机组长时间停运或大修后,应对励磁变外壳特别是励磁变柜子散热孔、励磁变的接头、铁芯和浇注绕组之间的双孔等处的渣滓严格清理,经测量励磁变的绝缘应满足国标要求。对调速器油压装置故障,应重点检查和处理组合阀及其内部的阀芯以及槽内的锈斑或卡阻,使组合阀回油腔的油量大小正常。

联合收获机同轴差速轴流脱粒滚筒设计和试验

阐述了联合收获机同轴差速脱粒滚筒的工作原理和结构,并进行了试验研究。在试验的基础上用Matlab离散余弦傅氏分析法,分别建立了单速和差速脱粒情况下不同脱出物轴向分布的数学模型及其分布曲线。结果表明:差速脱粒的籽粒总破碎率为0.67%,杂余产生量为脱出物总量的8.63%,末脱净与夹带损失率为0.76%,分别比单速脱粒下降40.9%、29.5%和32.15%,脱粒的质量优于单速脱粒。同轴差速脱粒装置集高、低转速对脱粒性能的有利作用于一体,使损失率、破碎率和含杂率性能指标同时下降并分别达到优质水平。

组合型垂直轴风力机结合角度对起动性的影响

与Savonius风轮组合使用是改善直线翼垂直轴风力机起动性的重要方法,而二者的结合角度对组合型垂直轴风力机的起动性有很大影响。首先,设计了采用FX63-145和NACA0018翼型的直线翼垂直轴风力机和Savonius风轮,利用风洞试验测试并分析了各自的起动性。然后,分别将Savonius风轮的最佳起动区域与两种直线翼垂直风力机的最差起动区域和最佳起动区域进行组合,测试了在这4种不同组合方式下的组合型垂直轴风力机的起动性。结果表明:对于采用对称翼型的直线翼垂直轴风力机,将直线翼垂直轴风力机的最佳起动区域与Savonius风轮的最佳起动区域结合的方法可以更好地提高组合型垂直轴风力机的起动性。而对于采用非对称翼型的直线翼垂直轴风力机,两种组合方式各有优缺点。

半喂入联合收获机同轴差速脱粒滚筒设计与试验

针对半喂入联合收获机收获超级稻和难脱粒的粳稻时脱粒不净引起损失的问题,设计了半喂入同轴差速脱粒滚筒,并与单速脱粒滚筒进行了脱粒对比试验,对各种脱出物料的实测数据用Matlab软件建立了3D图像及其数学模型。结果表明:差速滚筒未脱净籽粒约0.06%,比单速滚筒降低61.25%;3D图像显示差速脱粒的各种脱出物料在筛面上分布比单速脱粒均匀。半喂入同轴差速脱粒装置集高、低转速对脱粒性能的有利作用于一体,能较好解决半喂入联合收获机收获超级稻和粳稻时脱粒不净引起的损失,并使损失率、破碎率和含杂率等性能指标都达到较优水平。

中介轴承对双转子振动的影响

在现代航空发动机中,广泛使用双转子加中介轴承的设计方案,以达到减轻发动机重量而提高推重比的目标。这种结构型式使发动机高、低压转子的振动特性具有很强的耦合性,而中介轴承是关键部件,也是薄弱部件。运用解析方法,分析了采用中介轴承的双转子系统振动特性,发现中介轴承刚度的各向异性会产生"重力临界"现象,而机动飞行的惯性载荷会加剧转子的"重力响应"。除此之外,转子不平衡会激起组合频率振动成分。

对转双转子局部碰摩故障实验

针对航空发动机涡轮机匣的结构特点,设计了一种可以模拟局部碰摩故障的实验装置。利用对转双转子实验器,实验研究了高、低压转子对转时,单独及同时发生局部碰摩的振动特性。结果表明,对转双转子涡轮发生局部碰摩时,静子的振动信号中会出现高倍频、分数倍频及组合频率成分,通过组合频率成分,可以判断是否发生碰摩及碰摩发生的部件。

汽轮机高、低压一体化转子材料及性能的研究进展

概述了国内外汽轮机一体化转子材料的发展历程,分析了化学成分和制造工艺对一体化转子钢的影响,并对6种转子材料的性能进行了比较,指出:随着发电设备向高参数、大型化发展,汽轮机一体化转子的服役性能和制造技术面临新的挑战,应采用更先进的冶炼、铸锭、锻造和热处理工艺优化一体化转子材料,并对长期服役后转子材料的演化规律开展深入研究.

含拉杆裂纹的组合转子性能退化机理

考虑含拉杆裂纹的组合转子接触界面并对其进行动力学分析,得到组合转子弯曲固有频率随时间变化规律;通过定义退化量参数,描述裂纹转子的退化轨迹,实现其性能退化的定量评估;针对不同退化程度的组合转子进行不平衡响应分析,得到组合转子的退化特征,同时对理论分析进行一定的实验验证。研究结果表明:在稳定退化阶段,组合转子的性能退化极为缓慢,退化达到一定程度时有明显通向故障的转捩点;且不同数目的拉杆、轮盘级数以及裂纹出现在拉杆不同位置时对组合转子退化速率有较大的影响。研究结论为组合转子结构设计及确定转子拉杆裂纹损伤位置等提供理论参考依据。

直升机旋翼/机身气动干扰的计算方法

应用先进的自由尾迹分析方法 ,对旋翼 /机身的气动干扰进行了计算。该方法建立在桨叶的二阶升力线模型、旋翼的全展自由尾迹模型、机身的源面元模型、旋翼的配平模型的基础上 ,通过迭代旋翼 /尾迹在机身上的诱导速度和机身在桨盘平面、尾迹定位点的诱导速度 ,形成一个全耦合的综合分析模型。在该模型中 ,采用“数值解 -分析解匹配”的方法建立了一贴近涡 /面干扰模型来计入机身对尾迹畸变的影响。作为算例 ,分别计算了旋翼 /机身组合状态机身上的定常、非定常压强分布和气动载荷 ,并与实验结果进行了对比 。

风力发电对系统频率影响及虚拟惯量综合控制

针对大规模风电接入引起系统等效转动惯量下降、系统频率稳定风险上升的问题,在分析电力系统调频过程与风电常规虚拟惯量调频的基础上,建立了含风电的电力系统频率动态响应模型,研究了风电及调频参数对系统频率动态特性的影响及变化规律。提出了基于选择函数的风电机组新型虚拟惯量综合控制方法,利用有限风电机组转子动能,有效增加了系统等效转动惯量,同时避免了传统控制所造成的功率二次跌落。在MATLAB/Simulink中建立了系统仿真模型,仿真验证了控制策略有效性及对频率动态特性的改善作用。

新型永磁复合电机研究

永磁无刷电机内嵌到同心式磁性齿轮中,形成新型永磁复合电机。电机为内定子外转子结构,外转子输出低速大转矩,适合直接驱动。采用数值解析结合法计算复合电机磁场,电机三层气隙区域无网格剖分,内外转子可自由转动,方便感应电动势计算。电动势计算波形和实验波形比较,取得很好的一致。