收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

旋转机械主动平衡技术及工程应用的研究

沈伟  
【摘要】: 现代过程工业如化工、发电、航天和冶金等行业中,透平机械、离心压缩机、大型风机和发电机等转子系统由于不平衡产生的振动或由振动引起的其它故障往往导致机组无法正常运行,一般要停车进行动平衡,带来巨大的经济损失。因此,研制并且在现代工业中推广运用在线主动平衡技术具有重大的经济意义。 本文首先分析了电磁型主动平衡执行器中各组成部件的结构,研究了核心部件配重盘的结构、配重原理和平衡原理;在此基础上阐明了配重盘的自锁原理和解锁运动原理;结合动环的具体尺寸,研究了配重盘相对转轴正常运转的最大角加速度和控制器发出脉冲大小的计算过程和方法,并在此基础上提出了电磁型主动平衡系统的循环流程和平衡过程中配重盘转动角度的计算方法。 本文还研究了电磁型主动平衡装置基于影响系数法的单平面自校正自适应控制算法,引入了收敛误差因子ε_k、换算因子η_α和η_β,在线实时修正稳定因子α_k和遗忘因子β_k的取值,消除振动控制收敛速率和瞬时最大振动值间的矛盾;提出了电磁型在线主动平衡的监控策略,引入了主动平衡系统开启和关闭的上、下限e_(high)和e_(lon),避免了电磁型主动平衡系统盲目地开启和关闭;最后在Jeffcott转子系统上针对正确和错误的影响系数初始值,仿真对比研究了传统的影响系数法、固定参数和时变参数影响系数法的平衡过程,仿真结果表明了时变参数影响系数法的优越性。 本文开展了电磁型主动平衡系统的试验和工程应用研究。 在三盘柔性弯曲转子试验台上进行了单、双平面电磁主动平衡对比试验。单平面和双平面主动平衡实验表明,弯曲转子在一阶临界转速时,振动峰值分别降低约80%和93%。 在大型立式超重力机上完成了电磁型主动平衡试验。稳态振动试验表明,在26.10秒内转子的振动峰值由平衡前的154.96μm下降到平衡后的15.73μm,振动峰值下降了89.8%。瞬时振动试验表明,在4.9秒内电磁型主动平衡装置仅经过一次主动调整后,转子的振动峰值就从平衡前的30.4μm下降到平衡后的9.86μm。 针对一台带有尾透的离心压缩机转予的振动问题,开展了电磁型主动平衡系统的工程应用研究。提出了修改高压缸转子结构的方案,仿真分析表明初始设计的高压缸转子尾透处的响应值为修改设计后的2.5倍;经过数值仿真计算,提出将最大平衡能力为2500g·mm的电磁型主动平衡装置安装在左端联轴节和右端轴承座附近的方案,并且设计了安装图;针对电磁型主动平衡试验中铝质配重盘在离心压缩机工作转速下的失效问题,提出将配重盘的材质改为钢材的解决方案,仿真计算和试验结果显示,平衡能力为2500g·mm的钢质配重盘在工作转速下Y方向的最大变形量减小到500微米以下,保证了配重盘相对转轴的正常运转;另外计算总结出配重盘最大平衡能力和配重盘直径、配重盘旋转速度间的关系图表,为配重盘的安全设计方法和工程应用提供了理论基础。 针对烟气轮机由于结垢经常发生不平衡振动的工程实际问题,研究利用电磁型主动平衡技术实施在线平衡。建立了烟气轮机悬臂转子系统有限元模型,计算了单平面平衡4种方案和双平面平衡3种方案的平衡效果:在现场尺寸测量的基础上,提出了双平面电磁平衡方案和单平面液压平衡方案,并设计了安装图纸;设计和搭建了烟机悬臂转子模拟试验台,为进行单平面液压型和双平面电磁型主动平衡方案的对比试验奠定了基础。 最后本文理论分析和试验研究了液压型主动平衡系统的结构和控制算法。提出了液压型主动平衡系统中平衡头的设计和安装方法,并对平衡头进行了强度校核;在对平衡头中平衡腔个数优化计算的基础上,研究了三腔平衡头最大平衡能力的计算方法:提出了一种液压平衡控制算法——逐腔寻优法,在Jeffcott转子上的平衡过程仿真结果表明,不平衡量不论在任何角度,逐腔寻优法都可以快速有效地降低转子的振动水平;在一台钻床上进行了液压主动平衡试验,该液压型主动平衡系统能够在12秒钟内经过9次平衡喷液将转子的振动从975μm/s降到25μme/s以下。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 王蔚;贾文超;曲磊;;应用模糊控制策略的动平衡装置[J];机械工程与自动化;2007年04期
2 何国安;孙树华;;转子偏摆在动平衡试验中的考虑[J];汽轮机技术;2009年06期
3 苏奕儒;何立东;冯伟;;悬臂转子远端优化主动平衡技术研究[J];热能动力工程;2008年04期
4 屈梁生;王琇峰;;全息动平衡原理[J];陕西电力;2007年01期
5 窦唯;刘占生;张楠;;基于转子动力学的旋转机械参数图形插值方法[J];中国电机工程学报;2010年29期
6 张志谊;王俊芳;谌勇;华宏星;;主动隔振与声辐射控制中的饱和抑制[J];振动与冲击;2009年05期
7 张剀;张小章;;磁轴承不平衡控制技术的研究进展[J];中国机械工程;2010年08期
8 张仕海;伍良生;周大帅;;机床主轴在线动平衡装置现状分析研究[J];现代制造工程;2009年12期
9 钟章贵;余永丰;邓海华;李红钢;;整舱浮筏隔振系统功率流理论与试验研究[J];噪声与振动控制;2007年03期
10 李兆峰;杨天海;顾敏;;电厂旋转机械历年振动问题统计分析[J];上海电力;1994年01期
11 陈长征,张省,虞和济;基于神经网络的旋转机械故障诊断研究[J];机械强度;2000年02期
12 余海 ,钱林方 ,郭治 ,程相权;一种能适用于身管振动主动控制的机电耦合退化壳元[J];火炮发射与控制学报;2000年01期
13 张红梅,代克杰,张建勇;基于LabVIEW的旋转机械远程故障诊断系统研制[J];工业仪表与自动化装置;2004年06期
14 唐贵基,张文斌,田丽洁,王维珍;谐波小波分析在旋转机械故障诊断信号处理中的应用[J];矿山机械;2005年08期
15 徐兴科,孔令先,赵以万,田保忠,任华玉;在线监测系统在设备管理中的应用[J];设备管理与维修;2005年08期
16 冯伟;何立东;苏奕儒;;超重力机主动平衡实验台的研制[J];科技信息(科学教研);2007年13期
17 卢中华;旋转机械振动诊断标准浅谈[J];中国设备工程;1993年09期
18 汪家铭;;API旋转机械振动标准介绍[J];石油化工设备技术;1993年05期
19 汪家铭;旋转机械转轴中心位置测量及其应用[J];发电设备;1994年04期
20 汪家铭;旋转机械转轴裂纹的检测[J];石油化工设备技术;1994年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 韩存武;马晓军;文传源;;一类非最小相位非线性系统的直接自适应控制[A];1994年中国控制会议论文集[C];1994年
2 许建强;袁震东;;基于小波网络的非线性离散系统稳定自适应控制[A];第二十一届中国控制会议论文集[C];2002年
3 师五喜;;一类非线性离散时间系统直接自适应模糊控制[A];第25届中国控制会议论文集(中册)[C];2006年
4 李洪全;王京;;基于粒子群算法的自适应PID控制[A];冶金企业自动化、信息化与创新——全国冶金自动化信息网建网30周年论文集[C];2007年
5 李树荣;许博;;一类输入饱和的不确定非线性系统控制器设计[A];PCC2009—第20届中国过程控制会议论文集[C];2009年
6 杜涛;符曦;;基于模糊集理论的直流电动机自适应控制器的设计[A];1995年中国智能自动化学术会议暨智能自动化专业委员会成立大会论文集(上册)[C];1995年
7 杜尚丰;;复杂系统智能控制方法初探[A];1996年中国智能自动化学术会议论文集(上册)[C];1996年
8 俞辉;王光彩;袁震东;;离散时间非线性系统的间接自适应模糊控制[A];1999年中国智能自动化学术会议论文集(上册)[C];1999年
9 毛志忠;陈晓峰;;一种简化的预测控制算法[A];1995中国控制与决策学术年会论文集[C];1995年
10 张纪会;武玉强;初学导;;输入受限的自适应控制[A];1996中国控制与决策学术年会论文集[C];1996年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 沈伟;旋转机械主动平衡技术及工程应用的研究[D];北京化工大学;2006年
2 王海瑞;密闭式城市生活垃圾直接气化熔融焚烧过程控制策略研究[D];昆明理工大学;2007年
3 丛佩超;空间机械臂抓取目标的碰撞前构型规划与控制问题研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
4 武云鹏;有限元线法求解时域问题的研究[D];清华大学;2004年
5 陈强;挥鞭样损伤的生物力学和临床研究[D];第二军医大学;2005年
6 王明波;磨料水射流结构特性与破岩机理研究[D];中国石油大学;2007年
7 王红睿;一类欠驱动系统输出跟踪控制问题的理论和方法研究[D];吉林大学;2009年
8 马博军;欠驱动非线性桥式吊车自动控制系统研究[D];南开大学;2009年
9 胡兵;变速转子系统主动平衡的自适应控制[D];上海交通大学;2008年
10 赵晓平;旋转机械阶比分析研究与软件实现[D];南京航空航天大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 田蜀东;汽车动力传动系扭转振动建模的关键问题研究[D];吉林大学;2008年
2 肖睿;基于热力参数的旋转机械故障诊断[D];重庆大学;2004年
3 李江伟;便携式大型旋转机械故障诊断系统[D];广东工业大学;2002年
4 王洪;旋转机械故障诊断新方法的应用研究与振动监测诊断系统的开发[D];华北电力大学(北京);2003年
5 栗青;集成神经网络在旋转机械故障诊断中的应用[D];沈阳工业大学;2002年
6 王俨剀;旋转机械机组群状态监测与故障诊断系统研究[D];西北工业大学;2003年
7 何树波;基于隐Markov模型的旋转机械故障诊断系统的研究[D];浙江大学;2003年
8 康静秋;分形理论在旋转机械故障诊断中的应用研究[D];华北电力大学(北京);2006年
9 王维珍;Hilbert-Huang变换在旋转机械故障诊断中的应用研究[D];华北电力大学(河北);2006年
10 王冬;旋转机械全寿命状态评估与诊断研究[D];电子科技大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 胡建新;有限元的探索[N];光明日报;2002年
2 陈利群;集研发与销售于一身的小分队[N];中国航天报;2007年
3 武铠 通讯员 王志岐;吴宏鑫:掌控无限 研究无涯[N];中国航天报;2004年
4 羌菊兴 舒萦 凌鹰鹤 罗文钦(作者单位:宝钢集团宝钢股份公司);自适应控制技术确保精确轧制[N];中国冶金报;2005年
5 迪声;新船重工修炼有限元分析能力[N];中国船舶报;2005年
6 本报通讯员 秦夏本报记者 沈谦;智慧比汗水更重要[N];陕西日报;2007年
7 胡荣 蒋冬青;管磨机中空轴应力的有限元分析法[N];中国建材报;2004年
8 高艺明;明星产品的市场攻略[N];中国航天报;2006年
9 ;ANSYS10.0新功能[N];中国航空报;2005年
10 本报记者 王笑梅;为了“中国制造”更完美[N];辽宁日报;2009年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978