双跨转子-轴承系统松动-碰摩耦合故障的非线性特性

建立了带有基础松动-碰摩耦合故障的具有三轴承支承的双跨弹性转子系统的动力学模型,并对系统非线性动力学特性进行了数值仿真研究.耦合故障转子系统周期运动失稳转速介于松动和碰摩单一故障之间;随着轴承松动支座质量的增加,当转子低频运转时,系统响应的混沌运动区间先增大,以后逐渐减小;在高转速区域(超临界转速区),拟周期运动消失,混沌运动区域逐渐减小,周期分频运动区域增加,且会出现明显的周期3运动区间.     

旋转机械支座松动故障的实验

在单跨转子模型实验台上,人为松动轴承座一侧的紧固螺栓,造成支承结构的弹性刚度减弱,模拟实际工程中存在的旋转机械松动故障。利用三维谱阵图、小波尺度图和轴心轨迹图对采集到的带有松动故障的竖直方向振动信号进行了分析。分析结果表明,在一阶临界转速附近会产生比较混乱的低频分量,出现了复杂的非线性现象,如出现拟周期、分岔等现象。在超过2倍临界转速后低频成分趋于稳定。     

基于RBF神经网络的离心泵地脚螺栓松动故障诊断

为了准确识别卧式离心泵地脚螺栓松动故障,搭建了卧式离心泵机组诊断平台,采用电涡流传感器对离心泵转子位移进行监测.将采集的转子位移信号经过经验模态分解法(empirical mode decomposition, EMD)分解为多个固有模态函数(intrinsic mode function, IMF),对各层IMF频谱特征、相关系数及能量占比进行分析得到故障敏感分量.最后,通过径向基(radial basis function, RBF)神经网络对离心泵松动故障进行识别预测.结果表明：采用EMD方法可以有效提取出离心泵松动故障特征,IMF5—IMF8层可作为故障特征分量.通过将IMF5—IMF8层的相关系数和能量占比作为故障特征输入到RBF神经网络中进行识别,准确率可达95%.     

抽芯式斜流泵启动过程中转子动力学特性

针对抽芯式斜流泵异常振动现象,通过现场测试分析其振动诱因,进而基于能量守恒的拉格朗日方程建立机组转子非线性动力学模型,并通过与实测信号的峰峰值、振动频率等参数进行比较,验证仿真模型精度,重点研究泵组启动过程中轴心轨迹、振动频率等特征参数的动态响应,寻找降低水泵振动的技术措施.实测信号分析表明,抽芯式斜流泵异常振动诱因是机组启动伴生冲击力导致主轴发生偏移,当机组转速达到额定转速后,主轴偏移虽有所减小,却始终存在,造成机组产生不对中故障;仿真结果不仅证明了试验分析的准确性,同时也揭示了伴生冲击力与机组振动的内在联系:较强的冲击力会加剧转子不对中现象,形成剧烈机组振动,反之则相反.改善机组开机方式是降低伴生冲击力、减弱机组振动和提高机组运行可靠性的有力措施.     

故障受油器影响下灯泡贯流式机组非线性振动特性

针对故障受油器引发的灯泡贯流式机组事故,为提高机组运行的安全性和稳定性,基于构建复合偏心影响下不平衡磁拉力模型,建立多振源激励下含故障受油器灯泡贯流式机组轴系模型及其运动微分方程.应用数值计算方法分析有无故障受油器系统动态特性的差异,对系统在励磁电流、气隙静偏心以及动偏心变化过程中的非线性振动特性进行研究.结果表明：故障受油器的存在虽加大了转子非稳态运动范围并激发转子不利振动形式,但其对抑制系统振幅、削弱谐波成分表现出一定的积极作用,使机组受迫振动程度得以减缓;相比于数值固定的静偏心,随机组转动而不断变化的动偏心可使系统产生拟周期、周期二等丰富的动态响应形式,并进一步缩减了系统整体稳定运行范围,需引起足够重视.研究结果可为灯泡贯流式机组安全运行及稳定性分析提供一定借鉴.     

基于LabWindows/CVI的大型泵机组在线监测系统研究

机组在运行过程中由于水力、电力及机械等原因,造成一定的损伤,传统的检修方式属于事后维修,在损伤积累成故障以后机组紧急停机维修,为解决种方法的缺陷,介绍了基于Lab Windows/CVI开发出的一套大型泵机组在线监测系统软件,其能够实时监测机组的状态信息,达到尽早发现故障的效果。简要说明了该系统的概况、设计方案、基本功能及理论基础。并在泵站转子系统实验平台上对该系统软件进行验证,通过该系统软件实时采集转子系统的对中、平行不对中产生的振动信号,并对其进行时域分析、频域分析以及轴心轨迹分析,验证了该系统在泵站转子系统应用中的可行性。     

耦合故障下水轮机振动特性分析

针对水轮机转子质量偏心和不对中等故障,建立水轮机转子非线性动力学模型,并分析质量偏心、不对中量和转速等对水轮机振动的影响,探索水轮机转子的非线性动力学特性。仿真结果表明,同样条件下耦合故障对水轮机运行状态的影响要大于单故障情况,且随着转速增加,多故障耦合下水轮机振动不仅剧烈,且水轮机运行状态复杂,可分为平稳运行状态、周期性碰摩状态和混沌运行状态等3种类型,这为分析和研究水轮机振动现象及故障诊断提供了理论依据,具有重要的学术意义和实用价值。     

限位杆左支座焊合件断裂原因分析

采用宏观、显微等观察手段对断裂的限位杆左支座焊合件断裂原因进行分析。分析结果表明，限位杆左支座焊合件断裂是由于螺栓松动而造成的。针对断裂原因提出了预防措施。     

基于一维卷积神经网络与近似熵特征融合的水电机组故障诊断

针对水电机组振动信号存在非平稳和非线性,单一特征提取难以实现高精度故障诊断问题,提出了一种基于卷积神经网络和近似熵特征融合的故障诊断方法。利用卷积神经网络提取振动信号特征;EEMD与近似熵构建信号特征向量,将两种方法提取的状态特征融合构建融合特征向量;进一步,将融合特征作为输入、故障类别作为输出,训练BP神经网络得到水电机组故障识别器,识别水电机组运行状态,即正常或具体故障类型。结合转子实验台实验数据,验证了所提方法在挖掘信号特征方面的有效性及较高的故障诊断准确率。     

考虑主轴扭转变形的轴系振动模型

针对大型水力发电机组传统上忽略轴系扭转变形的假设可能导致轴系振动分析出现较大偏差的问题,采用Lagrange方法建立轴系振动方程和含轴系扭转效应的转子运动方程,通过定义广义动量,将这2个方程构建为统一形式的一阶微分方程组.以发电机转子上的阻力矩和水轮机转轮上的动力矩为纽带,构建包括水力系统、发电机、励磁、调速系统在内的完整水力机组模拟运行系统,并采用二阶Runge-Kutta法进行仿真计算.计算结果表明,在机组故障扰动条件下,计入轴系的弹性对轴系横向振动的影响不大,主轴扭转刚度对稳定工况下轴的扭转变形影响较大;故障扰动下,发电机转子和水轮机转轮之间的扭转角变化趋势与有功变化趋势基本一致.仿真表明,所建立的轴系扭振模型能反映轴系振动的基本特征,模型是合理的.     

动态油膜-裂纹转子系统非线性行为研究

利用一种非线性非稳态油膜力模型，以轴承-裂纹转子为研究对象，用数值积分结合Poincare映射和谱分析，研究了系统的非线性动力学行为。结果表明，在特定参数组合下系统中存在混沌、概周期运动等复杂的动力学行为，所得结果为同类型转子的设计及故障检测与诊断提供了一定的依据。     

立式混流泵异常振动测试分析

针对某泵站立式混流泵机组异常振动现象,采用低频振动传感器和电涡流传感器,分别测试开机过程和正常运行时水泵机组下机架、泵盖、外筒体振动以及主轴摆度.基于希尔伯特-黄变换进行试验数据处理,获得了测试信号位移峰峰值,通过提取稳定运行时的振动信号特征向量,对故障类型进行识别;在此基础上,通过分析开机过程信号时频变化情况,寻找诱发机组异常振动的故障原因.现场振动测试分析结果表明:稳定运行时机组振动频率主要集中在转频附近,且主轴轴心轨迹成椭圆形,可诊断其故障类型属于转子不平衡;在开机过程中,主轴的轴心轨迹紊乱,开机瞬间机组的振动值为正常运行时振动值的473倍,据此可判断出在此刻机组内部产生了强大的冲击力,进而引起转子不平衡运转.采用希尔伯特-黄变换法能够准确获取水泵振动信号的时频特征,尤其对分析处理高度非线性的被测信号具有很强的优势,而开展开机过程中的振动测试研究,也为水泵故障诊断分析方法开辟了一条新途径.     

离心泵机组振动故障诊断与分析

针对某离心泵机组振动严重超标,影响服务寿命等问题,借助北京京航公司HG8908C多通道数据采集系统进行振动速度数据采集,对其振动信号进行幅域、时域分析,并运用快速傅里叶变换(FFT)信号分析方法对其频域信号特征结构进行了细化分析,并结合以往典型振动故障案例数据库,给出了该泵组由于转子部件与壳体部件间动静口环摩擦及平衡水管支撑刚度不足引起的振动故障,与拆检解体结果完全吻合.最后通过有限元计算泵转子静弯曲挠度控制转子的安装抬升余量,增加平衡水管厚度及对其焊接斜拉支撑等措施,有效地解决了该泵组振动超标问题,处理后的泵组振动信号稳定,周期性明显,频率结构正常.试验结果表明,此方案能够较好地解决离心泵机组振动故障问题,对于离心泵机组类似振动故障问题的诊断方法及处理措施具有一定参考价值.     

小型发电机转子一点接地故障的排除

１故障现象我站＃３发电机组,型号为ＴＳＬ２１５－２１／１４,额定功率８００ｋＷ,额定电压６．３ｋＶ。２０００年３月２１日,运行值班人员正常开启该机组,当电压升至２ｋＶ日寸,转子一点接地光字牌亮,同时发出音响信号,复归元效后,停机待查。２故障原因分析及处理该机组３天前正常停机,无任何故障。检修人员用５００Ｖ兆欧表检查转子线圈对地绝缘电阻,电阻值为零。因停机时,正值"南风天",空气湿度非常大,正在运行中的发电机组所有冷却水管都严重"冒汗"。初步判断转子线圈受潮。检修人员用直流弧焊机对转子线圈就地进行了短…     

超大型水轮发电机定子振动超标处理技术探讨

以糯扎渡水电站定子为研究对象,针对大型水轮发电机定子长期高强度振动造成发电部件损坏的问题,从定子刚度、转子不圆度、水轮机尾水压力脉动等方面分析了机组振动的原因,通过对转子支架应力复核计算表明转子支架现有结构的最大综合应力已经接近许用应力,并确定机组增加垫片的最大厚度为0.2 mm,在机组大修中采用增加磁轭与转子支架之间的过盈量、机坑外对转子圆度进行了静态调整、机坑内动态调整等方法使机组运行中定转子空气间隙均匀.通过大修后进行的手动开机、过速试验、动平衡试验和升压试验,发现修后空载状态和带负荷运行下定子机架水平振动均大幅下降,修后机组磁轭与转子支架紧量增大,磁轭状态更加稳定.定子水平振动稳定在91 μm左右,设备的可靠性大大提高,保证了机组的安全稳定运行.     

基于SVD-CWT和CNN的水轮发电机转子故障识别

水轮发电机转子振动故障识别是水电站运维的重难点问题,为此提出一种基于转子振动信号的故障识别方法。首先针对发电机转子的非平稳和非线性振动信号,采用奇异值分解（SVD）并结合能量差分谱理论进行降噪预处理;对预处理数据使用连续小波变换（CWT）转换为时频图并形成图像数据集;然后将该图像数据集作为卷积神经网络（CNN）输入,通过CNN多层池化及卷积形成分布式故障特征表达,最终实现发电机转子故障模式识别和分类。经实验验证,该方法准确率达到99.5%以上,能有效识别出发电机转子的故障类型。     

含轴裂纹汽车水泵转子系统动力学特性分析

为了获得含轴裂纹故障的汽车水泵转子系统的动力学特性,本文将该系统简化为水平悬臂转子,建立了叶轮受液体阻力矩的含轴裂纹水泵转子系统力学模型。基于该模型,对水泵转子动力特性进行数值仿真。结果表明,水泵转子出现轴裂纹故障时,频率成分新增了二、三倍频,且二、三倍频成分幅值随裂纹深度增加而递增,轴心轨迹的形状及幅值随裂纹深度变化较大。分析结果可为水泵安全设计和裂纹故障检测提供理论参考。     

基于轴系刚度计算分析水泵轴系的振动

为研究水泵机组轴系支撑刚度与轴系振动之间的关联机理,基于立式水泵机组集中参数模型,提出了水泵机组轴系支撑刚度的计算理论和方法.建立水泵机组电动机转子和水泵转轮形心轨迹运动方程,利用转子和转轮摆度比值关系实现运动方程中耦合刚度项的解耦,结合水泵无水启动的特殊运行条件简化附加外力,进而获得转子和定子形心轨迹运动方程的解析表达式.利用某泵站2台机组的无水启动摆度测试数据,采用多项式拟合方法计算轴系摆度形态,间接得到转子和定子的摆度数据、提取电动机转子附加外力,对计算中的相关问题进行了详细说明.基于2台水泵机组电动机转子和水泵转轮摆度数据计算机组轴承刚度,进行对比分析.结果表明:轴系摆度较大的水泵机组其支撑刚度小于正常机组的刚度.所提出的刚度计算对比方法,可从机组振动的诸多诱因中辨别出刚度影响因素,从而对泵站多机系统中个别机组振动较大情况下的振动进行识别和分析,具有一定的工程参考价值.     

基于PSO-SVM-RF的离心泵转子故障诊断研究

转子是离心泵的重要组件之一，对转子运行状态的检测和诊断的研究具有重要意义。转子不平衡、不对中故障引发的故障特征较为相似，为了有效识别离心泵这两种转子故障。通过在离心泵进口法兰位置布置振动加速度传感器进行信号采集，提取原信号时频域特征，并利用随机森林算法筛选出重要性较高6个特征并将随机森林得到的分类结果作为PSO-SVM的输入，进而来区分正常、转子不对中、转子不平衡故障，同时还比较了该方法与传统PSO-SVM的故障识别率。结果表明，该模型PSO优化迭代次数更少、具有更高的识别率，对故障的识别率达到99.36%。     

多平行轴斜齿轮转子系统耦合振动分析与计算

风电产业的迅速发展对风力发电机组齿轮箱运行的稳定性和高效性提出了很高的要求,为了降低由于振动导致的齿轮箱故障,提高机组工作的可靠性,需要探求降低齿轮箱故障的有效途径。文章以齿轮转子动力学为理论依据,以改变齿轮转子系统固有频率为目的,结合风力发电机组高速传动系统的实例,运用有限元方法,模拟齿轮转子系统在耦合与非耦合情况下的动态振动过程,计算系统的各阶模态值;研究改变系统元件的几何参数对系统固有频率的影响;提出改变系统固有频率避免共振的有效途径,并以风力发电机组的两级平行轴齿轮转子系统来验证方法的可行性。