基于低空视觉的直升机旋翼轴心轨迹测量法

为满足直升机飞行状态旋翼轴心轨迹测量需求,提出了一种基于低空双目视觉的轴心轨迹测量方法。首先,针对高速旋转体的小量测量,基于立体视觉测量原理设计构建了以无人机为低空移动平台的旋翼轴心轨迹视觉测量系统。其次,针对动-动测量环境条件,提出了地面标定与空中动态实时标定联合的测量系统标定方法。然后,基于空间几何关系,论述了旋翼轴心静态估计与动态轨迹测量方法;最后,进行了测量系统地面精度验证试验与直升机地面开车状态的旋翼轴心轨迹测量试验。试验结果表明,该方法准确可靠,点间距离精度优于1‰,可实现轴心轨迹的非接触精确测量,还可推广应用于其他动态小量测量任务。

转子裂纹深度自适应预测与故障诊断

针对传统的转子结构裂纹故障识别方法中特征提取困难、无法定量识别裂纹深度及受噪声污染严重的问题,提出了一种基于转子轴心轨迹的转子裂纹深度预测模型。该模型基于奇异值分解和卷积降噪自编码器(singular value decomposition-denoising convolutional autoencoder,简称SVD-DCAE),能够有效提取裂纹转子的故障特征并准确预测转子裂纹的扩展阶段。将裂纹转子的轴心轨迹作为模型的输入,分别使用仿真数据和实验数据训练和验证模型,并在仿真数据和实验数据中添加随机噪声模拟不同噪声环境。结果显示:所提出模型能够实现转子裂纹扩展程度的准确预测,在弱噪声环境中(信噪比为10 dB)裂纹深度预测准确率高于98%;具有较强的抗噪声能力和鲁棒性,在强噪声环境中(信噪比为-10 dB)预测准确率达到80%,远高于其他经典的卷积神经网络预测模型。

数据中心冷却系统制冷剂泵滚滑转子型线理论及性能研究

为了解决数据中心冷却系统制冷剂泵中转子的磨损问题,设计一种新型滚滑转子型线,利用滚柱与内转子和外转子进行啮合,形成一种滚动形式的内啮合转子泵,研究滚滑转子型线的构建,推导制冷剂泵排量公式;分析滚柱半径、包角和偏心距的变化对滚滑转子几何结构、制冷剂泵排量、滚滑转子承受应力的影响。结果表明,随着滚柱半径的增大,制冷剂泵的排量略微减小,滚滑转子受到的最大应力先减小后增大;随着包角的增大,滚滑转子受到的最大应力逐渐增大;随着偏心距的增大,制冷剂泵的排量逐渐增大,但滚滑转子受到的最大应力逐渐增大。

600 MW空冷机组汽轮机变负荷时#1轴瓦振大原因分析及措施探讨

汽轮机旋转设备的振动是反映设备自身安全的一个重要指标,振动异常问题是造成设备和结构失效及恶性破坏的直接原因。超限的振动一般预示着设备可能存在某种故障。针对600 MW空冷机组汽轮机增减负荷时#1轴瓦振动大的问题,结合机组实际运行需求,探索出了一种当机组存在轴瓦振动大问题时的汽轮机运行控制措施和停机检修措施,既实现了机组运行中的振动控制,也通过检修从根本上解决了汽轮机#1轴瓦振动大的问题,为同类型机组提供了一定的借鉴意义。

基于形态小波的转子轴心轨迹提纯

针对汽轮发电机组轴心轨迹的提纯问题,提出采用形态小波提纯转子轴心轨迹的新方法.形态小波作为一种非线性小波,兼顾数学形态学的形态特征和小波的多分辨率特性,具有良好的细节保留和抗噪声性能.采用形态小波提纯轴心轨迹,无须考虑信号的频谱特征,通过对形态小波分解得到的分量进行阈值降噪处理,然后重构原信号得到提纯的轴心轨迹.将实际数据分别通过传统的Haar小波与形态小波进行处理,结果表明,形态小波在轴心轨迹提纯方面的效果更明显.由于形态小波变换算法只涉及加减和极大、极小运算,算法简单且执行高效,适合汽轮发电机组故障的在线监测和诊断.

采用谐波窗方法提纯碰摩转子轴心轨迹

针对实测轴心轨迹受噪声污染而不易获得清晰特征的问题,提出采用不分层分析的谐波窗方法来提纯碰摩转子的轴心轨迹。该方法在研究谐波小波频段分解的基础上,实现了任意频段的任意细化,能将感兴趣的频段在不分层的情况下任意提取出来并进行时域重构,得到某一个或几个频段对应的提纯轴心轨迹。从小型转子试验台所测的振动数据中成功提取并合成了碰摩转子前7阶频率成分对应的轴心轨迹,表明该方法在转子轴心轨迹提纯方面确实具有独特的优势,且算法简单,易于实现,为转子轴心轨迹的提纯创造了条件。

非线性转子局部碰摩故障的分叉与混沌行为

研究了非线性转子系统碰摩故障的分叉与混沌行为 ,应用中心流形定理和n维Hopf分叉定理分析了转子系统特征值出现双零实部的情形 ,讨论了非孤立奇点对转子系统分叉特性的影响 ,得到了相应的稳定条件 ,并进行了计算机仿真数值模拟·分析表明 ,非线性转子系统发生碰摩时 ,呈现多种形式的周期与概周期运动 ,以及多种分叉与混沌行为·

重型转子加工用中心架整体结构力学分析

重型汽轮机转子加工用中心架工作时承受巨大的载荷,须对其整体结构进行力学分析来验证设计的可靠性。本文采用有限元软件ANSYS对中心架整体结构进行了静力学分析和模态分析,确定了车削工况和铣削工况下中心架上的应力分布、变形情况,以及中心架壳体结构的固有频率、振型等动力学参数。结果表明:中心架结构有足够的刚度、强度和振动稳定性,可以满足重型汽轮机转子加工的要求。

广义形态滤波器在轴心轨迹提纯中的应用

针对汽轮发电机组轴心轨迹的提纯问题,提出采用不同结构元素级联而成的广义形态滤波器来实现轴心轨迹提纯的新方法.根据待处理信号的形状特点,选用正弦形结构元素构造广义开-闭和闭-开组合形态滤波器.通过仿真得到5种旋转机械常见故障类型的轴心轨迹图形,并在其中加入周期脉冲和随机噪声,使轴心轨迹图形受到不同程度的噪声干扰,再利用广义组合形态滤波器进行提纯处理.将广义组合形态滤波器用于实测汽轮发电机组转子轴心轨迹的提纯中.仿真计算和实测轴心轨迹的提纯证明,广义组合形态滤波器的效果优于传统组合形态滤波器.

小型四旋翼飞行器动力学模型优化

重心偏移情况下以升力作为输入控制量建立的小型四旋翼飞行器动力学模型结构复杂、控制通道耦合,必须通过更换模型参数适应重心变化来保证姿态稳定。研究了重心偏移对小型四旋翼飞行器飞行姿态的影响,提出一种适用于重心偏移情况的小型四旋翼飞行器动力学模型建立方法,以转矩作为输入控制量,实现了模型中各通道的解耦,模型结构简单,便于仿真验证和控制。对比分析了以升力作为输入控制量和以转矩作为输入控制量所建立的两种模型,并设计相应的PID控制器对系统响应特性进行仿真分析,结果表明,此优化方案在重心偏移情况下,可直接调整输入量适应重心变化保证姿态稳定,对偏移量的补偿更佳准确有效,更具优越性和适用性。

主被动磁悬浮高速转子系统的自动平衡控制

针对主被动磁悬浮转子高速旋转时质量不平衡和被动磁轴承磁中心的偏移导致的同频振动力问题,提出了一种基于位移陷波加前馈补偿的自动平衡控制方法。首先,在转子为零位移控制状态下提取控制电流的同频成分,计算获得与被动磁轴承磁中心偏移相关的参变量;然后,在额定转速下设计通用陷波器以消除同频电流,前馈补偿主动磁轴承、被动磁轴承位移负刚度力和被动磁轴承磁中心偏移力,使主被动磁轴承的同频输出力为零,实现了转子绕惯性中心旋转。对提出的方法进行了仿真和实验验证并与仅补偿质量不平衡的算法进行了对比。仿真结果显示:提出的方法的同频磁轴承力减小到了只进行质量不平衡补偿算法的6%;实验结果显示:同频振动加速度减小到只进行质量不平衡补偿算法的23.3%。仿真和实验验证了该方法的有效性,表明该方法对同频振动抑制效果显著,实现了转子的自动平衡控制。

GMA油膜轴承动态控制轴心轨迹的试验研究

介绍了一种基于超磁致伸缩驱动器(GMA)的油膜轴承试验台的工作原理,完成了GMA油膜轴承所支撑转子的轴心轨迹动态控制试验。试验结果表明,选择合适的控制电流和相位差后,该油膜轴承能够动态抑制所支撑转子的工频振动,明显缩小所支撑转子的轴心运动轨迹;对于某控制电流,存在一个能使系统的工频振动幅值最小的最佳相位差;随着控制电流的增大,最佳相位差有增加的趋势。试验结果证实了GMA油膜轴承具有强的轴心轨迹控制功能,能够抑制所支撑转子的振动,具有高的位置精度和旋转精度。

旋翼飞行机械臂建模及动态重心补偿控制

旋翼飞行机械臂是将多关节机械臂固连在旋翼飞行平台上而组成的一种面向主动任务操作的特殊系统,其飞行平台和机械臂之间存在强耦合特性.本文针对机械臂的规划运动对飞行平台的干扰问题,建立了系统运动学和动力学模型,并通过动态计算系统重心位置坐标,设计出基于backstepping的动态重心补偿控制方法,针对补偿项测量噪声问题设计了二阶低通滤波器,并使用Lyapunov稳定性理论证明了系统的稳定性.仿真和实验均验证了在相同的参数条件下,具有动态重心补偿项的控制算法比没有重心补偿项的控制算法在轨迹跟踪和姿态稳定方面具有明显优势.

转子系统油膜失稳故障的时频特征分析

采用转子试验台对油膜失稳故障进行模拟,通过调整转盘厚度和转轴长度来改变试验参数,最后采集两组不同参数下的发生油膜失稳的振动信号,通过三维谱图、重排小波尺度图和轴心轨迹对其故障特征进行提取,得到发生油膜失稳故障的一些新的时频特征,并对其产生机理进行了分析,得出的结论可为油膜失稳故障诊断提供理论参考。

汽轮发电机组异常振动分析及处理

对某汽轮发电机组异常振动原因进行了分析,认为其主要是因油膜振荡、动静摩擦和电气故障所致。对此,通过调整汽轮机转子中心、轴承参数、轴承标高和发电机气隙后,使该机组振动故障得以消除。此外,在机组轴承稳定性较差的情况下,外界扰动易激发油膜振荡故障的发生,因此在消除油膜振荡时,应同时考虑减少外界扰动和提高轴承稳定性。

基于模糊C均值聚类和转子轴心轨迹特征的转子状态诊断

针对现有轴心轨迹特征用于转子故障程度判别识别精度低、效果差的问题,提出一种基于轴心轨迹象限信息熵的轴心轨迹特征提取新方法。该方法将轴心轨迹按象限划分为四个区域,分别计算四个区域的信息熵作为故障特征,然后使用模糊聚类进行故障模式识别和故障程度判别。通过分析网格划分程度对于聚类效果的影响,确定了象限信息熵获取过程中关键参数的确定方法,进而通过聚类中心初始化,改善了模糊C均值算法聚类效果不稳定的问题。通过在实验台进行不同故障不同程度的故障模拟实验,将提出的新指标与现有轴心轨迹特征进行对比,结果表明该方法在识别效果和数据可视化方面表现卓著,为后期进行实时状态监测和故障精密诊断提供了新的思路。

磁悬浮刚性转子系统振动机理分析与动力学建模

磁悬浮惯性执行机构采用磁轴承支承,可通过主动控制实现极微振动,但磁悬浮惯性执行机构仍存在频谱分量丰富的振动.首先在转子动静不平衡和Sensor Runout振动机理分析的基础上,重点分析了Magnet Runout产生振动机理;然后,建立包含多振动源的系统动力学建模,并将整个动力学模型分解为平动和转动子系统,分析表明转子动静不平衡、Sensor Runout和Magnet Runout是通过不同的途径产生振动,不仅产生同频振动还包含倍频振动;最后,提出磁悬浮刚性转子系统主动振动控制的要求,为以后的主动振动控制研究奠定基础.

基于虚拟仪器的转子轴心运动轨迹测试系统

针对旋转机械故障的特征,运用电涡流传感器和虚拟仪器构成轴心运动轨迹测试系统,在转轴同一横截面上安装2个相互垂直的电涡流位移传感器,同时采集2个传感器传入的水平和垂直信号;将2路信号叠加并在XY Graph控件显示出转子轴心运动轨迹图。利用故障的特征信息判断旋转机械转子运行状态和进行故障诊断。

一台50MW汽轮机转子多重振动故障的诊断及处理

在定速空载工况下汽轮机转子振幅处于报警水平、在带负荷过程中汽轮机转子振动幅值大幅度攀升,超过保护动作值;诊断汽轮机转子存在中心孔进油、套装部件紧力不足故障,分别予以检修处理以后,在定速空载及负荷工况下机组振动稳定在优良水平范围以内,振动故障得以成功消除。

采用多通道数字滤波器的轴心轨迹提纯

针对旋转机械振动信号除了具有随机噪声外通常还存在脉冲干扰的特点,提出了用多通道数字滤波器实现轴心轨迹提纯的方法。采用这种方法,可以不考虑转子振动信号的频谱特征,不需要转子故障的先验知识,得到提纯的轴心轨迹。这种方法已成功地应用于DH-80空气压缩机的故障诊断中,实践证明该方法效果好,运算速度快,易于现场采用。