基於扭矩激勵的多輪盤柔性轉子系統振動特性研究

《基於扭矩激勵的多輪盤柔性轉子系統振動特性研究》是依託太原理工大學，由楊兆建擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於扭矩激勵的多輪盤柔性轉子系統振動特性研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：楊兆建
• 依託單位：太原理工大學

項目摘要

多輪盤柔性轉子系統的共同特點是結構複雜且軸系相對細長，同時還反覆承受較大的扭矩，例如在機網扭振相互作用下的大型汽輪發電機組的轉子系統。在扭矩頻繁激勵下，轉子系統的振動將出現新的特徵。因此，研究扭矩激勵下轉子系統的振動特性，對於改善和提高轉子系統動力學性能與穩定性具有重要意義。鑒於此，建立扭矩激勵下的轉子系統動力學方程，在系統模型中引入扭矩因子，揭示扭矩激勵與彎振之間的耦合關係；研究不同類型（線性、非線性、漸變、突變、暫態等）的扭矩作用下系統支承負荷特徵參數的變化規律，由此求得扭矩因子，在對系統進行動力學仿真的基礎上進行對比分析研究；建立扭矩變化與轉子系統彎曲振動特性間的耦合關係，使得在對轉子系統故障判別時，能有效地將故障信號從含有扭矩激勵的混疊信號中提取出來，增強故障判別的準確性；開展試驗研究，驗證上述理論的正確性。上述研究結果可為轉子軸承系統動力學設計和故障診斷提供理論依據。

結題摘要

多輪盤轉子系統的結構比較複雜，在運行過程中，可能由於外加扭矩激勵的影響，導致整個轉子系統出現故障。本項目以多支承轉子系統為研究對象，對扭矩激勵作用下轉子系統動力學特性進行了理論分析和試驗研究。研究了不同性質的扭矩作用下系統支承負荷在各支承之間的傳遞與耦合特性，求出影響振動狀態的特徵的扭矩因子；提出了影響轉子振動狀態的特徵的扭矩因子改進表達式，並通過試驗的方法對其進行求解，提高了系統仿真結果的準確性。根據細長軸的轉子系統的特點，建立了突變扭矩激勵下的轉子系統動力學模型，通過仿真和試驗研究得出了在突變扭矩激勵下轉子系統的軸心位置偏移量與扭矩變化關係。首次從支承負荷角度，通過建立敏感度矩陣研究了扭矩激勵在各支承之間的傳遞特性，揭示了扭矩激勵在多輪盤轉子系統中的傳遞規律。建立了扭矩激勵作用下多輪盤轉子系統模型及動力學方程，研究了系統橫向（彎曲）振動特性，探究了扭矩激勵對多輪盤轉子系統振動特性的影響。實現了扭矩激勵與軸承負荷耦合信號、初始彎曲故障信號的辨識研究和扭矩激勵下轉子系統彎曲振動信號特徵提取，並通過Rosetta方法對扭矩激勵辨識信號粗糙集數據進行數據挖掘，進一步研究了影響扭矩激勵傳遞的內在因素。考慮了每個支承處的油膜耦合效應，建立了多支承轉子系統支承間的耦合振動模型，通過軸承載荷敏感度矩陣得到各支承耦合力。 提出了一種基於人工免疫系統陰性選擇算法的多支承轉子系統在運轉過程中所受的扭矩擾動進行識別的方法。試驗結果表明；該方法能有效地檢測出轉子系統異常扭矩擾動，並能對扭矩類型做出很好的識別。研製了滿足該項目研究要求的多輪盤轉子系統試驗台。通過本項目的研究，較清晰地認識了扭矩激勵對多輪盤轉子系統的影響及扭矩激勵的傳遞規律，可為轉子軸承系統動力學設計、故障診斷、抑制扭矩激勵干擾提供理論依據。