张衍[1]2002年在《转子动平衡计算及转子轴心轨迹识别》文中指出饱和汽轮机是船用核动力装置的重要组成部分，而转子是其主要工作部件，通过转子轴心轨迹来识别转子工况，对监测转子状态保证其正常运行，减少事故发生率，具有十分重要的意义。 本文在阅读了大量关于转子动平衡和轴心轨迹识别方法资料的基础上，以船用核动力装置中的饱和汽轮机为对象，运用转子动力学理论，对汽轮机转子的振动特性、转子常见故障及其轴心轨迹特征进行了研究，设计出了汽轮机转子动平衡计算程序，从模式识别的角度研究、设计了基于BP网络的转子轴心轨迹识别系统。本系统以计算机为主体，实时采集机组运行中的各种参数，通过计算机进行实时分析与处理，对饱和汽轮机转子的运行状态进行评估，并进行显示、记录、对异常状态进行报警，并对故障状态进行诊断。本系统集数据采集、状态监测、故障诊断于一体，功能完善，操作方便，对指导饱和汽轮机的运行与维修具有重要的实用价值。 为了对转子故障进行分析，并对转子故障特性进行识别，在转子特性实验台架上利用影响系数法动平衡计算程序进行了转子动平衡实验研究，实验结果表明该程序能正确给出平衡重量及其相位，同时也验证了影响系数法的可行性及程序的正确性。此外还模拟了转子不平衡与转子不对中的多组实验，获取了大量的实验数据，利用这些数据对所设计的基于BP神经网络的轴心轨迹识别系统的网络结构进行了训练生成，利用该识别系统对转子的不平衡、不对中故障进行了在线识别，实验结果表明系统得到的轴心轨迹与故障模式完全匹配，从而验证了根据轴心轨迹进行故障分析与故障诊断的可行性与有效性，也验证了所设计的轴心轨迹识别系统运行的正确性。
刘钊彤[2]2012年在《转子轴心轨迹的识别与转子动平衡实验研究》文中研究说明汽轮发电机组是高速旋转机械，运行中不可避免的会出现振动，当振幅超过限定值时，就会对机组的稳定运行造成很大的影响。所以，当机组发生较大振动时，如何识别振动故障、查找振动原因、及时进行消振处理，就显得尤为重要。首先，在振动故障诊断方面，本文重点分析轴心轨迹，这一能更加直观反映转轴运动情况的图形征兆。文中介绍了小波矩和Hu不变矩应用于转子故障特征提取的几个应用，并通过简单的实验证实了两种方法有效的对振动信号和轴心轨迹图像进行了特征提取，取得了满意的分类结果。其次，由于不平衡是旋转机械最常见的故障原因，约占故障总数的75%以上，所以动平衡技术相对于其他处理旋转机械振动故障方面尤为重要。常规的动平衡方法离不开对转子多次加重，这对于电厂来说是很重的经济负担。一次加准法的发展为解决这一问题提供了新的思路。最后，本文通过分析转子振动相关参数的数学模型并对其各向异性进行了分析，结合现场经验得出一次加准中加重质量和加重角度的估算方法。并在实际的动平衡试验中成功运用了一次加准法，为解决现场动平衡问题提供了一定帮助。
曾齐福[3]2007年在《基于虚拟仪器的罗茨鼓风机转子动力学测试技术研究》文中研究说明罗茨鼓风机是一种通用中型旋转机械，主要实现气体增压与输送。作为它的核心部件，转子系统运行过程中可能出现不平衡、不对中、轴承损坏等故障。振动信号是机械故障的重要信息载体，对其进行测试分析，能够提前发现故障，减少事故，保证安全生产。本课题是山东省自然科学基金项目“罗茨鼓风机噪声源识别与预估模型研究”(编号Y2006F38)的内容之一。本文主要研究内容：(1)总结罗茨鼓风机转子系统的故障及其对应的特征，运用转子动力学理论分析造成转子不平衡的主要原因，阐述刚性及柔性转子现场动平衡的方法。(2)结合虚拟仪器技术(Ⅵ)，数字信号处理技术，现场动平衡技术，利用图形化编程软件LabVIEW组建开发基于虚拟仪器技术的振动测试系统，实现对罗茨鼓风机运行状态的监测。系统实现的功能：(1)对罗茨鼓风机进行定期或不定期的数据采集和监测。监测参数为机组的转速、振动值等。(2)利用数字信号处理技术，提供反映旋转机械运行状态的各种特征参数和图谱。提供数据分析功能：时域分析、频域分析(幅值谱、功率谱、带窗函数选择、谱平均等)、轴心轨迹、相关分析等。(3)设计便于用户操作使用的界面。(4)实现两种动平衡计算(单平面、双平面)。
张飞超[4]2007年在《造纸机械旋转件现场动平衡技术的研究》文中进行了进一步梳理近年来造纸机车速不断提高,幅宽不断增加,中高速纸机国产化关键技术研究已经进入我国“863”计划。对于中高速纸机,在生产过程中旋转件不平衡问题变得更加突出,已成为必须关注的重要问题。而采用现场动平衡技术能够改善纸机旋转件的工作性能,并带来显着的经济效益。本文对造纸机械旋转件现场动平衡技术做了系统的研究,必将推进这项技术在我国造纸行业的发展和应用。本文从理论上有针对性地分析了造纸机械旋转件不平衡的类型、振动机理,以及相应平衡理论方法;探讨了造纸机械旋转件及其支承系统的典型故障的机理、构件系统在诊断不平衡等过程中可能存在的影响;通过转子实验台模拟分析了造纸机旋转件的典型故障和现场动平衡过程;建立了造纸机械现场动平衡分析系统,探讨了动平衡分析系统的现场安装过程;最后,通过复卷机进行了现场动平衡实践。本文研究结果如下:(1)在现场动平衡研究中,可将造纸机械旋转件—支承系统看作单自由度振动系统处理。确定了辊体的平衡品质以及允许不平衡量在校正面上的分配。由于造纸机旋转件表面属于工作区,一般不宜作为校正面。因此,校正面位置仅限于两端,对大直径辊体可在端面附加片状质量块进行校正,对小直径辊体可在辊壳内表面附加棒状平衡重进行校正。(2)造纸机械转子系统中,各零部件故障相互影响,可能有两个或两个以上故障的耦合出现,导致振动信号特征相互迭加,增加了诊断的难度。对此,可先通过转子实验台对现场可能存在的故障进行模拟分析确定。(3)现场动平衡模拟实验结果表明,采用影响系数法可以快速有效地实现刚性转子平衡校正,更适于造纸机旋转件的现场动平衡。另外,平衡过程中发现校正面位置的选择会对平衡质量产生明显的影响。而采用振型平衡法可很好的实现转子过1阶临界转速的平衡,但此方法起停车次数多,计算较为复杂。(4)采用非接触电涡流传感器测轴振,减少了轴承缺陷故障振动的干扰,快速、准确实现了对不平衡故障的诊断。考虑到某些转子组成部分涡流传感器安装不便,制定了以加速度传感器代替涡流传感器进行信号采集的备用方案。动平衡分析系统设计为叁个模块,即故障监测诊断模块,数据管理模块和动平衡计算分析模块。便于实现对转子系统故障监测诊断,提高诊断效率,同时也提高了现场动平衡的效率。(5)确定了校正配重计算方法,并设计了标准配重质量块尺寸和安装方式。(6)通过对复卷机底辊的现场测试与动平衡实践,成功地将辊体的不平衡量控制在允许范围内,说明应用本文成果于造纸机械实际是可靠可行的。
魏协奔[5]2012年在《TRT机组在线监测及故障诊断系统研究》文中指出TRT机组在钢铁行业中的作用十分显着，它不仅能够回收高炉煤气的余压余热进行发电，而且还能稳定锅炉压力，减少炉况波动，使高炉稳定高产。TRT机组的机械设备主要包括透平机、发电机、励磁机以及相关的传动轴和轴承等机械部件。由于旋转机械设备要求精度高、工作稳定，才能保证企业的安全生产，因此通过振动检测系统来实时监测TRT机组工作时的实际振动状况是很有必要的。本课题研究出一套TRT机组在线振动监测及故障诊断分析系统，全方位地监测TRT机组的振动参数，对提高TRT机组的工作寿命以及保证企业的安全生产具有重大的意义。TRT机组在线监测及故障诊断系统用来监测TRT机组的运行状况以及对其故障进行诊断和分析。它主要包括信号采集、分析处理、在线动平衡、转子故障诊断等几方面的功能。根据目前国内外成熟的技术和未来发展，融合当今先进的信号分析技术和理论，本文研究出了一套完善、可靠、高精度的信号测量与分析系统。本论文详细介绍系统设计的总体方案、硬件设计、软件设计以及测试分析。以电涡流位移传感器、压电式加速度传感器、光电传感器、微电机叁轴加速度传感器、信号调放大模块、USB数据采集卡等硬件为基础，在Labview虚拟仪器平台上开发出软件系统。根据TRT机组及旋转机械的运动特点，本论文采用了不同的现代信号处理技术对信号的特征进行分析与处理，同时设计多种形式的图形显示。在系统软件中应用了强大的数据处理分析功能，从而实现了对TRT机组的多通道分析、转子碰磨故障诊断、动平衡计算、多信号相关分析、小波分析以及各种频谱分析的相关应用；同时借助Labview提供的功能节点以及MATLAB软件接口，利用MATLAB信号处理函数，提高了系统的信号处理能力。此外，本论文还研究了系统的测试方法，通过两台高精度的转子试验台以及本特利RK-4高速转子试验台对TRT机组的运行状况进行模拟，从八通道信号的采集处理以及高速转子的碰磨试验来对系统性能进行较完整的测试，并实现了对TRT机组测试的相关功能验证。研究结果表明，TRT机组振动监测及故障诊断系统具有测量精度高、功能强大、扩展性高、界面友好、携带方便、测量范围大、可同时采集测点多等特点，并且能对不同的测点和设备实现多通道信号同步测量，基本上满足了对TRT机组进行振动监测及故障诊断的预期功能。
艾星林[6]2009年在《水轮机组振动状态监测系统与转子动力学分析研究》文中指出水电作为清洁的可再生能源,以其巨大的潜在资源,越来越受到电力行业的重视。开发水轮机组状态监测及相关技术,实施状态检修,提高水轮机组运行的稳定性和可靠性,是电力行业发展的内在要求。论文设计开发了一套水轮机组振动状态监测系统和基于传递矩阵的转子动力学分析程序;设计制作了转子动力学试验台并进行了转子动力学试验。水轮机组振动状态监测系统主要由硬件和软件两部分组成,具有信号调理、数据采集、状态参量实时显示、数据存储以及数据分析等功能,可用于32通道信号的监测。数据采集板卡的设计采用两片四通道同步采样芯片AD7865实现八通道信号同步采样,并采用双SRAM交替存储模式实现任意时间长度的连续采样,能够完整、准确的捕获突发性瞬态特征信号,提高了监测的可靠性。数据分析应用了常见的时域和频域分析、轴心轨迹图、瀑布图等信号分析方法以及动平衡试验分析模块进行分析。该系统亦可用于汽轮机等其他旋转机械的状态监测与分析。基于传递矩阵的转子动力学分析程序为转子系统的设计和状态优化与调整提供参考。分析程序采用Matlab语言实现。设计制作的转子试验台具有转速连续可调、转盘位置可变和可以人为安装偏心质量的功能。在此试验台上完成了转子变速测试和柔性转子动平衡试验,测得该试验台转速在300-6000 r/min状态下转轴的振幅--转速曲线,利用监测系统的数据分析软件分析得到了转子系统的一阶临界转速,这与转子动力学分析程序分析得到的临界转速值吻合。在监测系统动平衡试验分析模块的指导下,动平衡试验对初始不平衡的柔性转子进行了动平衡配重,动平衡之后在1200r/min、2000r/min和3000r/min叁个平衡转速状态下振幅分别下降了60%、20%和37.5%。
雷文平[7]2016年在《高速转子故障物理特性及全矢动平衡技术研究》文中研究说明对于旋转机械来说,不平衡是其最主要的激振源,导致许多自激振动的产生。历年来,动平衡技术始终是学术界研究和关注的焦点。随着旋转机械容量不断增大,机械结构的不断复杂,转速进一步提高,传统的转子平衡领域理论和技术不能很好地适应工业生产的发展要求,主要表现在:多次启机试重进行平衡,既浪费时间,又增加平衡费用。在一些特定的情况下,现有动平衡理论计算出来的配重有很大偏差,平衡精度很低,甚至导致平衡失败。在这一背景下,本文从失衡转子故障物理机理入手,对不平衡响应规律进行探讨,重点分析了失衡转子在支撑各向异性和非线性因素下不平衡响应的特性。为了提高现场平衡的效率和精度,本文利用信息融合的全矢谱理论和有关技术,提出了新的转子动平衡方法,实验验证了新方法的有效性和工程应用价值。本文的主要研究成果与结论如下:1)研究了失衡转子的故障物理特性。传统平衡方法均是建立在线性假设和转子各向同性的基础上,而实际上转子各向异性和非线性因素是导致平衡精度不佳的主要原因。因此本文重点研究了失衡转子在各向异性和非线性基础上不平衡响应的规律。结论表明:在线性模型假设下,各向异性支撑单圆盘转子对于不同的失衡量其不平衡响应为一组同心椭圆,其方位角维持不变,椭圆的偏心率保持不变,其长/短半轴随不平衡量的大小线性变化,椭圆的初始相位角随失衡量的相位的变化而变化;而在非线性情况下,转子的不平衡响应椭圆的偏心率和方位角均随失衡量的大小的变化而变化。2)提出一种新的动平衡方法—全矢动平衡方法(FVDB)。该方法基于全矢谱的截面信息融合方法定义了全矢不平衡响应(FVUR),全矢不平衡响应以工频主振矢作为不平衡响应的幅值,以椭圆的相位角为其相位,结合影响系数法或振型平衡法进行现场的平衡;理论推导证明:全矢不平衡响应的灵敏度高于单传感器响应的灵敏度,说明全矢动平衡方法精度优于传统方法;实验结果表明:全矢动平衡方法平衡效果优于传统方法,提高了平衡的效率和精度,具有良好的工程应用价值。3)结合进动分解理论,提出一种的新的平衡方法—进动分解平衡法(PDDB)。提出PDDB方法是源于以下思路:复杂柔性转子在组合故障作用下,转子轨迹中正反进动分量呈现不同比值,但总体来说,正进动分量与平衡故障相关度更大,反进动分量往往预示机器存在平衡以外的其他故障,即不平衡量与正进动响应矢量是成正比的。PDDB方法的指导思想为:采用正进动不平衡响应,即FPUR作为平衡目标结合传统的影响系数法或振型平衡法来完成平衡。通过数值模拟和实验研究证明:PDDB方法与传统方法相兼容,在实际平衡中更能克服平衡故障以外的干扰。相对于全矢动平衡方法FVDB来说,进动分解平衡方法PDDB更适用于复杂转子系统、特别是除不平衡外还存在其他复合故障的场合。4)提出了基于相位差频谱校正的微速差双转子现场平衡方法。结合微速差双转子系统结构对“拍振”信号的产生原因进行分析,结果表明:由于内外转子转速接近,非整周期信号采集导致频谱泄露的产生,即内、外转子不平衡响应中至少一个是失真的,这是导致平衡效果不佳的原因。在此基础上,提出了基于相位差频谱校正的内外转子不平衡响应分量提取方法,对失真的转子响应的幅值和相位进行校正,并给出相位差校正平衡法的微速差双转子平衡方法,通过仿真和实验证明:该方法可显着提高微速差双转子的平衡精度。现场平衡实例充分证明了该方法的优越性。5)开发了包含以上新平衡方法功能的系列仪器。基于以上叁种新的动平衡方法,采用嵌入式技术,开发了便携式现场动平衡仪。并就全矢不平衡响应的振动信号及键相采集等关键技术进行了探讨,给出了全矢不平衡响应,进动分解算法以及频谱校正分离方法的算法流程,实现了新的平衡方法的工程化应用。工程应用实例表明了本文研究成果的正确性和开发产品的实用性。
林庆乙[8]2006年在《汽轮机组振动在线监测与诊断系统研究及开发》文中进行了进一步梳理本文在对振动监测系统开发现状广泛调研和深入分析的基础上,针对火电厂大型旋转机械的运行特点,进行了振动监测与动平衡技术的应用研究并开发了汽轮机组振动在线监测与诊断系统。文章中对现场动平衡实际使用技术进行了深入分析,重点研究了基于最小二乘法的多平面多转速的影响系数法,并提出现场实际使用动平衡技术的两点改进意见;根据系统需求分析及设计思想,设计并实现了系统的功能,提出一种UDP与FTP协议相结合的网络数据传输方案,有效解决了大量振动相关数据的网络传输问题。
朱瑜[9]2012年在《基于网络的机械振动信号分析系统研究》文中研究表明机械设备的安全稳定运行是确保生产正常进行的先决条件。因此，准确把握机械设备运行状态，及时发现并排除设备故障对生产的顺利进行有重大意义。当前，机械振动信号分析已成为判断机械设备运行状态的主要方法之一。并且，随着网络技术的日益成熟，基于网络的设备状态监测系统研究不断深入，在资源共享、远程监测方面优势突出。为此，本文设计一种基于网络的机械振动信号分析系统用于判断机械设备运行状态。该系统硬件部分采用网口数据采集卡进行数据采集，软件部分以C++Builder2007为平台进行软件开发。基于网络的机械振动信号分析系统包含振动信号采集、振动信号分析、转子动平衡叁个模块。其中，振动信号采集模块包括：普通采集、定时采集、定转速采集叁种采集方式。振动信号分析模块可对振动信号进行离线分析，包括：时域分析、频域分析、轴心轨迹分析。转子动平衡模块包括：单平面动平衡、双平面动平衡、谐分量法动平衡。以上叁种动平衡方法均采用相位差频谱校正法获得转子工频振动的幅值和相位，提高了所得工频振动幅值和相位的精度。通过实际数据采集，验证了系统采集模块的准确性。通过对不平衡故障信号、油膜涡动故障信号、转子升降速过程振动信号以及滚动轴承故障信号的分析，验证了振动信号分析模块的正确性。利用系统动平衡模块对不平衡转子进行了动平衡，得到了良好的平衡效果。系统具有良好地扩展性，可通过组合方式构成振动信号采集网络。本文的研究在机械设备振动信号的远程采集、分析以及转子动平衡等方面具有良好的应用价值。
胡鑫[10]2016年在《进动分解及其在转子动平衡中的应用研究》文中指出随着科技的进步和不断发展,旋转机械逐渐由小功率、低转速向大功率、高精密等自动化方向迈进。对于旋转机械而言,造成其振动的主要因素是转子不平衡,而由不平衡引起的转子碰摩、基础松动等复合故障也时有发生。本文在全矢动平衡技术基础上引出进动分解平衡法,该方法主要针对复合故障转子的动平衡,它可以有效识别非平衡故障因素的干扰,这对减少现场的盲目试重,降低生产成本具有重要意义。本文研究的主要内容如下:1、全矢谱技术及其在转子动平衡中的应用研究。基于同源信息融合的全矢谱技术,充分融合同一截面上两个安装方向互相垂直的传感器测得的振动信息,通过对主振矢图谱的分析,可以明确得出转子是否发生了不平衡故障,避免了由单传感器测量信号导致的误判或漏判。基于全矢谱技术的全矢动平衡方法采用转子涡动椭圆轨迹的长半轴即主振矢作为平衡目标,椭圆的初始相位角作为不平衡响应的相位角,该方法有效融合了两个方向的传感器信息,避免了采用单传感器进行动平衡造成的某一个方向振动减小,而另一个方向振动仍然很大的问题。2、进动分解平衡法及其应用研究。基于全矢动平衡的思想,通过数值模拟和实验分析,得出正进动分量的幅值和相位较好的反映了不平衡响应的大小和方向。引出针对复合故障转子动平衡的进动分解平衡法,该方法以转子涡动工频椭圆轨迹所分解的正进动分量为平衡目标,用正进动圆的半径和相位作为转子涡动的不平衡响应,结合影响系数法和计算机辅助运算进行动平衡操作。通过实验验证,进动分解平衡法明显优于传统单通道测量的动平衡方法,并和全矢平衡法有较好的兼容性。3、进动分解平衡法在复合故障转子动平衡中的应用研究。对于复合故障转子,在进行动平衡时,会出现平衡到一定程度不平衡响应仍然很大,继续平衡但响应并不减小的情况。针对这种情况,采用进动分解平衡法根据进动比的变化,判断转子是否发生了除失衡外的其他故障,在消除非平衡因素影响以后,再继续进行平衡。该方法相比全矢动平衡法更有利于复合故障转子的动平衡,具有更高的工程实用价值。4、基于进动分解平衡法的动平衡仪器研制及工程应用。在全矢动平衡方法的基础上,采用C++语言将进动分解平衡法嵌入到PDES-F仪器上,该方法可以实现对单面转子和双面转子的进动分解平衡。
参考文献：
[1]. 转子动平衡计算及转子轴心轨迹识别[D]. 张衍. 哈尔滨工程大学. 2002
[2]. 转子轴心轨迹的识别与转子动平衡实验研究[D]. 刘钊彤. 华北电力大学. 2012
[3]. 基于虚拟仪器的罗茨鼓风机转子动力学测试技术研究[D]. 曾齐福. 山东科技大学. 2007
[4]. 造纸机械旋转件现场动平衡技术的研究[D]. 张飞超. 南京林业大学. 2007
[5]. TRT机组在线监测及故障诊断系统研究[D]. 魏协奔. 广州大学. 2012
[6]. 水轮机组振动状态监测系统与转子动力学分析研究[D]. 艾星林. 湖南工业大学. 2009
[7]. 高速转子故障物理特性及全矢动平衡技术研究[D]. 雷文平. 郑州大学. 2016
[8]. 汽轮机组振动在线监测与诊断系统研究及开发[D]. 林庆乙. 华北电力大学（北京）. 2006
[9]. 基于网络的机械振动信号分析系统研究[D]. 朱瑜. 华北电力大学. 2012
[10]. 进动分解及其在转子动平衡中的应用研究[D]. 胡鑫. 郑州大学. 2016