大气隙外笼型转子磁力耦合器设计及性能研究

采用Halbach单侧聚磁特性,设计出了一种大气隙外笼型转子磁力耦合器(Long Air Gap External-cage Rotor Magnetic Coupler,LAEMC),并分析了其运行特性、调速特性及散热特性,推导出LAEMC电磁转矩解析表达式,据此分析了结构参数对电磁转矩的影响,得出了不同磁化比的Halbach结构对LAEMC电磁转矩的影响规律;根据LAEMC的运行特性,分析了其在离心式负载、恒功率负载及恒转矩负载的调速特性,表明其仅适合离心式负载调速并具有良好的节能效果;在离心式负载转差率为33%处的最大功率损耗点对LAEMC进行热仿真计算,得到永磁体工作温度约为60℃,而通过气隙与之相隔的笼条温度约为360℃,两者温度差达300℃以上,表明所提出的大气隙外笼型转子磁力耦合器———LAEMC在离心式负载上既具有良好的运行特性也具有良好的隔热效果。

基于LSTM网络的汽轮机转子热应力预测方法

在电厂灵活运行期间,转子内部因温度梯度较大而产生热应力,导致转子疲劳损伤。而传统有限元分析热应力的方法无法满足实时监测的需求。研究了一种基于数据驱动的LSTM神经网络模型。模型具有从历史序列数据中学习深度信息的能力。通过多组超参数对比实验,发现在神经元数量6,单元节点28,学习率0.005,Dropout比例0.5时网络预测效果较好;在冷态启动过程下使用LSTM神经网络模型的热应力预测数据与有限元样本数据相比,RMSE为7.8740MPa,最大热应力误差9.7480MPa。结果表明,上述模型相比传统有限元计算时间大大缩短,在保证较高精度同时,也能够满足未来实时在线监测的需要。

无人机自主引导跟踪与避障的近端策略优化

针对无人机地面动态目标跟踪问题,建立了远距离自主引导与近距离伴飞避障2个阶段的马尔可夫决策过程模型。在此基础上,提出了一种改进的近端策略优化(PPO)算法。考虑到无人机接收到的数据具有时序性且环境状态存在上下文关联,所提算法采用长短期记忆(LSTM)网络,通过无人机与目标的实时位置关系等状态信息来计算奖励值,更新网络参数,并进行自适应优化迭代。通过基于ROS系统的仿真测试平台进行试验,结果表明:所提算法安全有效地实现了侦察任务全过程的自主机动,与传统的PPO算法相比,LSTM的引入缩短了模型训练时间,跟踪与避障的效率明显提高,进一步加强了算法的鲁棒性、准确性和实时性。

有限长轴承支撑的转子系统非线性动力学分析

基于π油膜假设,运用变分约束原理和分离变量法求得了有限长动压轴承非线性油膜力的近似解析表达式。通过计算比较可知,该方法和有限元法的计算结果非常接近,而且可以节约大量计算时间。在此基础上,以转子的角速度、圆盘处的偏心量及转轴的刚度为控制参数,运用Newmark法分析了轴承-转子系统的非线性动力学行为。数值结果揭示系统具有周期运动、倍周期运动、准周期运动、六周期运动、十周期运动等复杂丰富的非线性动力学特征。

长外伸段转子高速动平衡时支承方式的研究

大容量汽轮机,受排汽结构的限制,低压转子的外伸段需要加长,而受长外伸段转动惯量的影响,给转子进行厂内高速动平衡带来了很大困难。为了研究长外伸段转子高速动平衡时的支承方式,搭建了长外伸段模型转子试验台,分别进行了支承外移和加辅助支承的试验。试验结果表明,对于长外伸段转子,采取加辅助支承的方法能更有效地减小转子主跨支承处的一阶共振振幅,且辅助支承的位置存在一个最佳值。

汽轮机转子30Cr1Mo1V钢长期服役状态下的高温疲劳行为

研究了已服役16年的汽轮机30Cr1Mo1V高中压转子钢的高温疲劳性能。选取高应力段、高温段和中压段等3个典型部位切向样品进行538℃条件下的低周疲劳性能和疲劳裂纹扩展速率性能比较试验,试验结果表明,高温段的疲劳性能劣化最严重,高应力段次之。相应的微观结构观察发现,30Cr1Mo1V转子钢原始的回火索氏体组织发生了明显的分解,这一现象在高温和高应力段材料中表现更为明显,碳化物粗化或球化严重,晶界碳化物呈连续链状分布,在高温段的晶界处还发现了少量的蠕变孔洞,这些微观结构现象应是材料性能退化的原因。

长短叶片尾缘形状对离心泵性能与动静干涉的影响

为探究带分流叶片离心泵内长短叶片尾缘形状对其性能与动静干涉的影响,对长短叶片尾缘压力面与吸力面分别进行不同厚度切削,采用SST-SAS湍流模型对各方案进行非定常数值模拟,结合外特性与PIV试验结果验证其计算准确性,并基于压力脉动、涡量分布分析泵内动静干涉变化。研究结果表明:离心泵长短叶片尾缘压力面切削PSF可有效提高离心泵额定流量点效率,且切削厚度越大,效果越显著,长短叶片尾缘压力面切削PSF还可有效改善额定流量下的离心泵动静干涉效应,减小压力脉动能量损耗,提高离心泵性能,并延长叶片使用寿命,而吸力面切削SSF则会大幅加剧离心泵动静干涉效应。压力脉动与涡量频域分布说明,离心泵叶轮流道内动静干涉主要频率成分为轴频及其倍频,蜗壳流道内动静干涉的主频与次主频分别为fB与0.5fB。对比各方案长短叶片尾缘附近主频涡量得出,短叶片尾缘切削效应较长叶片更为显著。短叶片经过隔舌时涡结构演化程度较长叶片更为剧烈,这一现象导致了长短叶片尾缘附近动静干涉的差异性,由此产生次主频0.5fB。

凸轮转子马达液压伺服系统的控制策略研究

针对带长管道的连续回转凸轮转子马达液压伺服系统提出一种扩展PID控制策略。考虑液压伺服系统的长管道效应,凸轮转子叶片马达的负载波动及叶片与凸轮之间的力矩波动对系统造成的影响,在传统的PID控制基础上,引入二阶微分项与前馈微分控制项,组合成D_fPIDD控制策略。分析了该系统的特点,通过AMESim软件对该系统进行建模与仿真分析,并通过实验验证了该控制策略能够较为有效得减少系统的延迟与抖动,能够达到优于传统PID控制的控制效果。

静电陀螺仪长球形空心转子的径向变形设计

为改善静电陀螺仪球形空心转子的动态圆度,将转子静态时设计成两极长、赤道短的长球形,以补偿由离心载荷引起的两极向内收缩、赤道向外膨胀产生的圆度误差。首先,根据弹性力学薄壳理论的载荷弹性变形计算公式,应用小变形独立作用与合成原理,构建了静电陀螺仪空心转子表面径向载荷的径向变形与离心载荷的径向变形的迭加计算公式。然后,按该迭加计算公式构造了两极长、赤道短的长球形空心转子。最后,以示例对构造的长球形空心铍转子的设计、加工、测量进行了说明。实验结果表明:该加工后的长球形空心铍转子的极点半径比赤道半径长0.52μm,与设计值0.54μm相吻合。

长外伸段转子动平衡辅助支承动力特性分析

辅助支承是长外伸段转子进行动平衡时避免振动过大的有效方法。其动力特性直接影响到动平衡试验的安全和质量。文章通过分析已投运的辅助支承的动力特性和运行情况,提出了辅助支承动力特性的设计准则。然后,采用镂空支承板结构设计了刚度大且质量轻的350 t动平衡试验台辅助支承。最后通过三维有限元法对其动力特性进行了分析,结果表明其具有优良的动力特性。

基于Newmark法两端支座松动拉杆转子动力学分析

建立了具有两端轴承基座松动故障的拉杆转子模型(松动轴承基座质量称为松动质量块,松动轴承基座与地面连接的刚度称为松动刚度),并推导了其运动微分方程。基于分离变量法和Sturm-Liouville理论得到了有限长滑动轴承油膜力近似解析解,运用Newmark法分析了该转子系统的非线性动力学行为。首先,将无故障转子、一侧轴承基座松动和两侧轴承基座松动转子系统动力学进行比较,结果显示存在松动故障的转子具有更加复杂的动力学行为,而且存在松动故障的转子振幅比无故障转子的振幅大。其次,对两端轴承基座松动情况进行了分析,结果表明转子系统存在着周期、周期三、周期五、周期六、周期七、准周期和混沌等运动形式。同时发现,随着转子转速升高,松动质量块的振动幅度也随之增大。当两端松动质量和松动刚度不同时,松动质量较大或者松动刚度较小的一侧,转子的振幅和松动质量块的振幅较大,随着两侧松动质量和松动刚度差值的增加,两侧转子的振幅和松动质量块的振幅的差值也随之增加。

长期服役后低压转子30Cr2Ni4MoV钢的性能研究

以1根长期服役的30Cr2Ni4MoV钢低压转子为例,通过显微组织分析、室温拉伸、高温拉伸和冲击以及韧脆性转变温度试验等方法研究了低压转子不同部位的显微组织和性能,并分析了低压转子强度和韧性变化的原因.结果表明:在低压转子电机端中心部位出现C、Cr、Ni和Mo等成分的偏析;转子不同部位的组织形态区别明显,服役时温度高的部位未发生明显的碳化物析出增多和颗粒粗化;转子不同部位的室温拉伸性能差别较大,服役时温度高的部位的拉伸强度未出现明显降低;转子外缘不同部位冲击韧性相同,但近中心孔不同部位的冲击韧性差别大;转子不同部位总冲击能量的区别主要表现为裂纹扩展能的差异,但裂纹形成能无明显区别;服役时转子高温部位的韧脆性转变温度升高;由于低压转子尺寸大,造成制造时不同部位的成分和显微组织的差别,这是导致不同部位性能差异的主要原因.

紊流滑动轴承-转子系统的稳定性

在轴承-转子系统中,由于转子尺寸的不断增大和线速度的不断提高,使得大部分轴承在紊流工况下运行。为分析轴承-转子动力学的稳定性,本文采用无限长滑动轴承模型假设,结合Sommerfeld变换,获得了紊流工况下非线性油膜力,建立了紊流滑动轴承支承的转子系统的动力学模型,运用Routh-Hurwitz判据分析了轴承-转子系统的稳定性,研究了紊流效应对紊流滑动轴承的刚度系数、阻尼系数、转子临界转速和在临界转速下转速频率比的影响。

长期服役后高中压转子30Cr1Mo1V钢的性能研究

通过室温拉伸、高温拉伸和冲击等试验研究了经过长期服役后的高中压转子30Cr1Mo1V钢不同位置的性能变化,并分析了转子强度和韧性变化的原因.结果表明:转子服役温度高的部位碳化物的形貌、分布和大小均发生变化,贝氏体和铁素体中的碳化物析出、聚集或长大,而原奥氏体晶界和贝氏体与铁素体边界处碳化物析出增多,碳化物颗粒变得粗大;不同位置的拉伸性能差别不大,服役温度最高位置的拉伸强度最低,冲击韧性下降;不同部位总冲击能量的降低主要表现为裂纹形成能的降低,而裂纹扩展能区别很小;高中压转子30Cr1Mo1V钢服役时高温位置的韧脆性转变温度(FATT50)比低温位置明显升高.

磁悬浮转子规长期稳定性的研究

在膨胀式真空标准装置上对同一支磁悬浮转子规进行了连续5个校准周期的校准,通过对校准数据的分析,以及对磁悬浮转子规的长期稳定性等计量特性的研究,从而确保磁悬浮转子规在量传过程中数据的准确、可靠。

磁悬浮电梯设计与控制

提出了一种磁悬浮电梯,曳引电动机为双边长初级短次级直线感应电动机,建立了磁悬浮曳引电动机电路模型。分析了电梯运行速度曲线,设计了电梯用直线感应电动机VVVF控制系统,对双边长初级绕组实行分段控制。仿真验证了该设计磁悬浮电梯的可行性。

海上平台立式长轴消防泵转子静力学特性分析

为了研究立式长轴消防泵转子的静力学特性,以XBC18-178-240LC3型号的立式长轴消防泵为研究对象.首先根据设计参数通过Creo建立了立式长轴消防泵内部流场的三维模型以及转子的物理模型,采用CFX对该泵在0.20Qd,0.65Qd,1.00Qd,1.20Qd,1.40Qd和1.50Qd这6种工况下进行3级泵内流场的定常数值模拟;然后把物理模型导入ANSYS Workbench中,并根据实际运行过程设置约束条件,根据模块耦合功能,将流场的模拟结果导入固体结构实现单向流固耦合,对转子模型进行了带预应力的静力学特性分析.结果表明:叶轮内部受到的流体载荷随叶轮级数增加而增大,随流量增大而减小;转子总变形量的最大值位于第3级叶轮后盖板的边缘处,等效应力与等效应变的最大值位于第3级叶轮后盖板边缘与叶片出口边的交点上,都随流量增大而减小;在0.20Qd,0.65Qd,1.00Qd和1.50Qd这4种工况下转子的最大等效应力为118.23 MPa,小于其许用应力250 MPa,符合强度要求;该泵的工作转速1485 r/min小于其0.85倍的一阶临界转速,符合动力学设计要求.

碳化毛/Viloft/长绒棉转杯纺针织纱的生产

以52 Nm碳化毛/Viloft/长绒棉15/25/60转杯纺针织纱为例,介绍了碳化毛、Viloft和长绒棉的性能特点、物理指标以及混纺纱生产的工艺流程。针对原料基本不含杂质、易损伤的特点,采取多混和、少打击、少落棉,降低分梳部件的转速,放大梳理隔距,使用纺化纤类型针布以减少纤维损伤、便于纤维转移,在转杯纺纱机上成功纺制出该混纺针织纱,其成纱质量满足了新产品开发的设计要求。

脉冲发电机组轴系 振动分析及现场动平衡

1台125MVA脉冲发电机组在更换电动机转子线圈后,当机组加速接近1800r/min时发生剧烈振动,对电动机转子几次配重平衡均无效果。分析认为,振动原因是转子滑环侧外伸端太长。在对转子外伸端进行配重后,脉冲发电机组的轴系振动完全达到了要求,最大的轴承振动值在一阶临界转速(1800r/min)时小于35μm,在2990r/min时小于25μm。

基于双旋翼和磁悬浮的远程实验室的建设

远程实验室系统,是基于飞速发展的Internet网络,利用计算机自动控制技术等组成的网上远程高级控制系统。远程实验室系统在高级专业培训中具有广阔的应用前景和发展空间。本文采用B/S模式的远程监控方案,将双旋翼和磁悬浮这两种多输入多输出的实验设备作为被控对象,进行仿真研究。论文介绍了基于Web的远程监控系统的实现,并完成客户端程序的设计,给出了双旋翼和磁悬浮的监控界面以及响应曲线。