基于遗传算法的航空发动机转子动平衡优化计算

为实现航空发动机装机状态下转子动平衡功能,利用影响系数配平法结合遗传算法建立转子动平衡优化算法,该算法可用于计算真实航空发动机转子动平衡方案。通过发动机低压转子单面配平试验数据验证所建立动平衡优化算法的有效性;最终,利用该算法进行航空发动机转子动平衡方案计算,结果显示,单次配平可将发动机各测点在各转速下的最大振动值降低55.3%,表明其工程应用中的有效性。该算法可利用航线飞行中记录的发动机振动数据进行低压转子动平衡,使低压转子振动始终维持在较小水平,对提高发动机可靠性及使用寿命具有重要意义。     

高速线材成卷用吐丝机转子振动测试及动平衡研究

由于某厂设计生产的吐丝机样机在试运行过程中发生了剧烈振动,基于此对吐丝机样机转子进行振动测试和频谱分析,找出产生振动的主要原因。基于有限元的模态分析方法对吐丝机转子进行了分析,计算出临界转速,应用SAMCEF Rotor求解器对吐丝机转子进行不平衡响应分析,结合吐丝机结构得到了合适的配平平面,运用刚性转子动平衡理论对吐丝机转子进行了配平并满足了使用要求,对比现场动平衡方法有明显优势。     

现场动平衡技术在密封结构试验器减振中的应用

某航空发动机密封结构试验器在更换试验转接段和密封对象件后,由于转子不平衡导致振动超限。本文基于现场动平衡原理和影响系数法,通过振动测试仪、激光式转速传感器、振动加速度传感器,对某试验对象件进行现场动平衡,在保持安装精度不变的情况下,提高轴系的平衡精度,平衡转速下振动幅值降低77.6%,确保试验正常运行。该方法可适用于同类型试验器的减振、排故。     

提高刚性转子现场一次动平衡精度研究

针对现场动平衡系统一次平衡精度问题,给出极大振动计算模型及实验验证;改进平衡效率计算公式,提出初相点影响系数法并与水平振动、垂直振动、极大振动三种振动测量项的影响系数法进行实验比较;开发相应的转子现场动平衡软件模块,集成到“PMS2000设备预知维修与故障诊断系统”。实验结果表明,该极大振动计算模型可用于表征不平衡转子的振动水平;初相点影响系数法对试重角度不敏感,其一次平衡精度较理想。     

基于刚体模态的弹性支承转子动平衡研究

针对弹性支承形式下转子动平衡时出现刚体模态振型的问题,对双平面影响系数法与模态N+2平面向前正交法的动平衡机理进行了研究,对低速平衡后转子一阶与二阶临界转速时的振动影响规律进行了归纳,提出了弹支刚性转子模态动平衡操作方法。利用DyRoBeS软件建立了弹支—多盘转子系统模型,进行了转子动力学振型仿真计算,同时搭建了鼠笼式弹性支承结构下多盘转子实验台,进行了两种动平衡方法的临界处振动控制效果实验。研究结果表明:对高阶振型仍表现为刚体模态的弹性支承转子系统进行动平衡,影响系数法低速动平衡后可以同时降低一阶与二阶临界转速处振动幅值;模态向前正交平衡法在一阶临界处动平衡后,可有效降低一阶临界转速时的振动,同时不影响二阶临界转速处的振动幅值。     

转子现场动平衡的相对影响系数法

本文针对转子现场动平衡，提出了利用两种转速态下转子振动的相对变化量进行动平衡计算的思想，并由此建立了相对影响系数法，它是对传统影响系数法的改进。实验表明，该方法能有效地消除非质量不平衡振动因素对转子现场动平衡效果及精度的干扰。     

柔性转子无试重模态动平衡方法与试验

为解决影响系数法和模态平衡法需添加试重的问题,进一步提高转子动平衡效率,在模态平衡理论的基础上,推导出一种高速柔性转子无试重模态动平衡方法.该方法利用有限元软件对转子进行动力学特性数值模拟,从中获取转子的各阶模态振型函数.结合实时测得的转子不平衡瞬态响应数据,利用建立的无试重模态动平衡方法计算出转子的不平衡量大小及方位.为验证该方法的正确性,在一高速柔性模拟转子试验器上进行了无试重动平衡试验,一次平衡后转子过临界时振幅平均降低70％以上.试验结果表明,该方法能有效、准确、快速地获取柔性转子的不平衡量大小及方位.     

大型风机现场整机动平衡系统的研发

针对大型风机存在的不平衡故障,本文开发了一套现场整机动平衡系统。该系统主要用两个相互垂直的电涡流传感器来描述转子在平面内的涡动,对采集的振动信号进行频谱分析,判断其故障类型;并把平面内的振动高点作为动平衡依据,利用双校正面影响系数法对不平衡转子进行现场整机动平衡,降低其振动。与以往的方法相比,该方法获取的振动数据更直观可靠,提高了平衡效率,实现了大型风机的高速动平衡。     

风机转子动平衡一阶非线性识别与校正方法研究

在实际风机转子动平衡过程中,由于转子系统的不平衡量与振动之间存在一定的非线性,导致运用线性模型进行的动平衡测试结果存在非线性测量误差,往往需要多次启、停测量才能达到平衡精度要求。为此,考虑非线性因素的影响,阐明了不平衡量与振动响应呈非线性关系,提出了一种在单面刚性转子动平衡测试的基础上进行一阶非线性识别与校正的现场动平衡测试方法。通过实验研究,证明了利用该方法进行动平衡测试的有效性及优越性。     

虑及双转速双平面无试重虚拟动平衡研究

针对多盘柔性转子多转速多平面平衡需要多次启停机的问题,研究了一种基于动力学响应分析的虑及双转速双平面无试重虚拟动平衡方法。利用有限元软件Dyrobes建立了与多盘柔性转子实验台动力学相似的有限元模型,通过对平衡校正面施加虚拟不平衡激励,计算了不同转速下不同测点的振动响应,提取了双平衡转速下不平衡激励与振动响应之间的映射关系,得到了不同转速下不同校正平面的影响系数矩阵;对多盘柔性转子不平衡振动进行了测试,将影响系数矩阵代入振动矢量方程,采用最小二乘法计算得到了校正矢量,进行了动平衡前后振动对比。研究结果表明:该方法能在无试重条件下完成对多盘柔性转子的多转速平衡,能够实现一次加重即降低多转速下转子基频振动的目的,显著减少了启停机次数,提高了动平衡效率。     

基于有限元法的柔性转子虚拟动平衡研究

为了有效地降低回转机械由于质量不平衡引起的振动故障，基于转子动力学理论和有限元数值分析方法，进行了柔性转子系统虚拟动平衡研究。提出了若干种降低系统振动的平衡方案，并分别对平衡结果进行了有限元数值仿真，以寻找最优的平衡方案。实验验证了虚拟动平衡提出的最优平衡方案，该方法可最大限度地降低旋转机械系统实际动平衡过程的启动试机次数。     

903机器分析仪/数据采集器在风机叶轮现场动平衡中的应用

不平衡是导致旋转机械故障的主要原因之一.由转子不平衡引发的故障多达机械故障总数的30%左右.我公司拥有大量的风机、泵类设备,消除机械的不平衡无疑成为我们设备管理的一大内容.我们用振通903机器分析仪/数据采集器在现场动平衡方面做了一些有益的尝试.现以我公司选矿厂4~#离析窑尾 M9-26 NO15D500kW排风机的现场动平衡情况作一介绍.903机器分析仪/数据采集器除可进行现场振动测量、分析、诊断外,还可进行现场动平衡的测试和解算.该风机由于其L/D小于0.5(L——转子长度,D—转子直径),进行单面动平衡处理即可达到满意效果.单面动不平衡可通过测量转子振动幅值和基频振动相位解算平衡结果,其步骤如下.1.测取转子在平衡转速下的初始基频振动矢量A_0;2.选择合适的试重加到转子上,测取加试重后转子在相同转速下的振动矢量 A_(01);3.计算转子应加平衡重量(矢量),实现转子平衡Q=(-M)×A_0/(A_(01)-A_0)式中:Q——应加平衡配重kg;M——转子质量kg.1995年初,该风机更换叶轮后振动严重,导致地脚螺栓断裂和风机断轴.更换新轴、轴承及轴承座,并对基础、地脚螺栓进行必要处理后,风机振动依旧.用903数采器对风机进行现场频谱分析以及用“旋转机械故障计算机辅助振动诊断分析系统”诊断分析后,确认为风机叶轮不平     

某X波段机场场面监视雷达现场动平衡试验研究

文中对某X 波段机场场面监视雷达天线样机的动平衡性能进行了测试和分析。通过动平衡测试出不平衡的位置和大小,然后在对称方向加上相应的质量来配平衡,将不平衡引起的振动及振动力减少到允许范围内。试验表明,现场动平衡试验操作简便,降低了试验成本,并且可以避免二次装配带来的误差。现场动平衡试验及分析表明,该天线转子动平衡性能满足精度要求。这说明样机在设计、加工过程中对质量偏心问题处理得较好,并且在增加配重后能获得较好的动平衡性能。这种对大型转子的现场动平衡试验技术作为一种成熟和实用的技术为企业带来了可观的经济效益。     

离心压缩机现场动平衡

本文结合多次大型离心压缩机现场动平衡实践,对可以进行现场动平衡的离心压缩机进行了归纳,对三圆法和矢量法进行了总结,通过实践证明柔性转子在工作转速下进行现场动平衡,能够有效的降低不平衡引起的振动。     

主轴系统在线动平衡质量补偿策略优化

在线动平衡是解决主轴系统不平衡故障降低主轴振动的主要手段,为了提高在线动平衡装置的平衡精度和效率,提出了一种基于遗传算法的主轴系统动平衡质量补偿策略优化模型。模型以平衡后残余不平衡力作为优化目标,以平衡装置质量块转动相位作为优化变量,运用遗传算法计算出相位。通过搭建主轴系统在线动平衡实验平台进行动平衡策略优化对比实验,对不同转速不平衡量下的优化策略进行计算,平衡后的残余不平衡力大幅度降低。实验结果表明,质量补偿策略优化后的主轴振动量平均下降20.60%,平衡时间平均下降34.67%。可见,基于遗传算法的主轴系统质量补偿策略优化模型可进一步提高主轴在线动平衡的质量和效率,提高设备的运行性能。     

基于动力学有限元模型的多跨转子轴系无试重整机动平衡研究*

针对多跨转子轴系现场动平衡需频繁启停机的问题,结合影响系数平衡法和模态振型平衡法特点,提出一种新的基于动力学有限元模型的轴系无试重整机动平衡法。综合转子动力学相关理论和有限元技术,通过仿真构建与轴系结构尺寸和运行参数相符的转子动力学有限元模型。采用柔性转子共振分离原理,分析轴系振型和不平衡振动阶次以确定各跨转子加重平衡平面数和位置,分别在各跨转子平衡位置处施加不平衡激励,获取轴系平衡转速下各振动测点处不平衡响应,计算出相应的加重影响系数,从而取代轴系现场动平衡中需要多次启停机试重测取过程。然后采用最小二乘法通过解平衡矢量方程组得到轴系所需的平衡配重。最后以模拟百万兆瓦超超临界汽轮机的四跨五支承柔性转子轴系试验台为例,应用该方法开展了2 700 r/min转速下轴系四个平面同时配重动平衡试验,单点降幅最高达53%,实现了无试重下柔性转子轴系整机动平衡,可有效减少因盲目试重次数,节省平衡费用和周期。     

具有弧齿锥齿轮啮合的试验器转子系统临界转速及稳态不平衡响应试验研究

对具有弧齿锥齿轮啮合的试验器转子──支承系统的振动特性进行试验研究,采用传递矩阵法计算该试验器转子的临界转速及稳态不平衡响应,研究支承刚性及弧齿锥齿轮螺旋线的方向对稳态不平衡响应的影响。理论计算结果与试验结果吻合较好。     

现场智能整机动平衡仪的开发与应用

转子失衡是旋转机械发生故障的主要原因，为降低振动必须对转子进行动平衡。现场智能整机动平衡仪是一种通过测相测幅进行整机动平衡的装置。首先介绍了整机动平衡的原理及动平衡仪的现状，然后围绕如何提取不平衡振动的幅值与相位详细阐述现场智能整机动平衡仪的软、硬件设计，最后通过实验证明仪器的可靠性。     

三圆幅值法在现场调试离心压缩机组转子动平衡中的应用

振动是大型旋转机械的常见故障,对机组安全运行的危害较大。振动同时也是设备的"体温计",直接反映了设备安全运行状况,影响离心压缩机振动最主要的因素是压缩机轴的动平衡。本文结合大型压缩机现场动平衡的实践,对三圆幅值法进行了总结,通过实践证明柔性转子在工作转速下进行现场动平衡,能够有效的降低轴系不平衡所引起的振动。     

影响系数法与模态平衡法的转子过临界振动研究

针对影响系数法与模态平衡法对转子动平衡后控制过临界振动效果不同的问题,对双平面影响系数法与模态N平面全正交法的平衡机理进行了研究,对动平衡后平衡转速与各阶临界处振动影响规律进行了归纳。利用转子动力学软件DyRoBe S建立三级轮盘转子结构有限元模型,同时搭建刚性支承三级轮盘转子系统实验台进行了不同动平衡方法的过临界振动控制效果实验。研究结果表明:影响系数法所加配重只能降低平衡转速处的振动幅值,但会破坏其它转速时的平衡状态;模态全正交平衡法配重后,有效减小某一阶模态不平衡量同时不影响其它阶模态不平衡量,即大幅度降低了某一阶临界转速处的振动幅值,同时未对其它阶次临界处的振动幅值产生影响,不会破坏其它阶次动平衡后的效果。