基于MRD的水轮发电机组轴系非线性振动控制
发布时间：2022-02-09 08:36
考虑多种非线性因素作用下,将磁流变液阻尼器（MRD）引入水轮发电机组非线性振动模型中,建立了基于磁流变液的机组非线性动力模型,研究磁流变液对水轮发电机组轴系振动的影响。通过与传统机组非线性模型进行对比研究,结果表明,使用MRD阻尼被动控制,能够明显改善水轮发电机组系统的动力响应。MRD可以在机组系统周期运动时减小其振幅和速度响应,而不改变其运动形式;并能够抑制某些过渡工况下转速升高后出现的复杂拟周期运动,并减小其振幅波动。
【文章来源】：振动与冲击. 2020,39(01)北大核心EICSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
磁流变液水轮发电机组模型
有序和混沌是水轮机某些过渡工况下(如甩负荷工况和飞逸工况等)系统的基本动力特征。混沌是给定一个初值,在参数空间一定范围内,确定的动态系统出现长期行为对初值的敏感依赖性。也就是说对系统长时期行为不可能做出准确预测[15]。而有序则是在初值确定后经过一个时段,系统显示有规律可循,则可以获得可预测的周期性行为。通过分岔图能够更直观的通过控制参数的变化分析非线性动力学行为,从而更好地理解水轮发电机组动力系统一般行为。图3(a)、图3(c)为未施加MRD机组系统的分岔图,考虑机组转速ω在70～230 rad/s范围内系统动力学行为。图3(b)、图3(d)分别是ω和V作为控制参数,系统施加MRD后的分岔图。从图中看出在未施加MRD时,随着转速升高在系统达到临界转速后出现分岔,此时系统会出现一个自激振动频率成分,由于自激振动频率和水轮发电机组转速频率不可约化导致系统出现拟周期运动[16]。而在施加MRD后,系统中无论转子、还是转轮在转速范围内都保持周期运动的稳定状态。这说明在施加MRD后使系统临界转速得到提高[17],延缓了系统分岔,使系统在转速范围内仍保持周期运动。因此引入MRD可以稳定因过渡工况下转速升高而出现的不稳定状态,将转速升高后系统出现的拟周期运动抑制,使系统仍保持周期运动形式。
图4为转速ω=195 rad/s时系统的相图、轴心轨迹图和幅值图。可以看出,在施加MRD后对于相同的参数,系统前后的动态响应完全不同,即由拟周期运动变为周期运动。同时注意到,未施加MRD时系统振幅波动明显,转子最大振幅值为0.4 mm,最小振幅值为0.33 mm,波动差值为0.07 mm;而转轮最大振幅值为0.89 mm,最小振幅值为0.175 mm,波动差值更是达到0.715 mm。而施加MRD后,系统振幅变得平稳,抑制了振幅波动。在幅值上,转子、转轮分别减小了5%和9%,和系统周期运动时相比,幅值减小不够明显。图4 ω=195 rad/s、V=7时系统相图、轴心轨迹图、幅值图
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种磁流变阻尼器模型参数识别新方法[J]. 刘永强,杨绍普,廖英英. 机械工程学报. 2018(06)
[2]磁流变阻尼器性能检测系统的研究[J]. 李潮,陈章位,贺惠农. 振动与冲击. 2018(05)
[3]非线性转子-密封系统动力学行为演变机理研究[J]. 李忠刚,陈照波,陈予恕,朱伟东,马文生. 哈尔滨工程大学学报. 2016(12)
[4]Optimizing Control for Rotor Vibration with Magnetorheological Fluid Damper[J]. 邢健,何立东,王锎. Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics. 2014(05)
[5]水轮发电机组轴系非线性电磁振动特性分析[J]. 黄志伟,周建中,寇攀高,张勇传. 华中科技大学学报(自然科学版). 2010(07)
[6]Nonlinear Dynamic Characteristic Analysis of the Shaft System in Water Turbine Generator Set[J]. MA Zhenyue and SONG Zhiqiang School of Civil and Hydraulic Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116023, China. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2009(01)
[7]水轮发电机组主轴系统的建模及其非线性瞬态响应[J]. 李苹,窦海波,王正. 清华大学学报(自然科学版). 1998(06)
博士论文
[1]水轮发电机组轴系非线性动力特性分析[D]. 张雷克.大连理工大学 2014
本文编号：3616703
【文章来源】：振动与冲击. 2020,39(01)北大核心EICSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
磁流变液水轮发电机组模型
有序和混沌是水轮机某些过渡工况下(如甩负荷工况和飞逸工况等)系统的基本动力特征。混沌是给定一个初值,在参数空间一定范围内,确定的动态系统出现长期行为对初值的敏感依赖性。也就是说对系统长时期行为不可能做出准确预测[15]。而有序则是在初值确定后经过一个时段,系统显示有规律可循,则可以获得可预测的周期性行为。通过分岔图能够更直观的通过控制参数的变化分析非线性动力学行为,从而更好地理解水轮发电机组动力系统一般行为。图3(a)、图3(c)为未施加MRD机组系统的分岔图,考虑机组转速ω在70～230 rad/s范围内系统动力学行为。图3(b)、图3(d)分别是ω和V作为控制参数,系统施加MRD后的分岔图。从图中看出在未施加MRD时,随着转速升高在系统达到临界转速后出现分岔,此时系统会出现一个自激振动频率成分,由于自激振动频率和水轮发电机组转速频率不可约化导致系统出现拟周期运动[16]。而在施加MRD后,系统中无论转子、还是转轮在转速范围内都保持周期运动的稳定状态。这说明在施加MRD后使系统临界转速得到提高[17],延缓了系统分岔,使系统在转速范围内仍保持周期运动。因此引入MRD可以稳定因过渡工况下转速升高而出现的不稳定状态,将转速升高后系统出现的拟周期运动抑制,使系统仍保持周期运动形式。
图4为转速ω=195 rad/s时系统的相图、轴心轨迹图和幅值图。可以看出,在施加MRD后对于相同的参数,系统前后的动态响应完全不同,即由拟周期运动变为周期运动。同时注意到,未施加MRD时系统振幅波动明显,转子最大振幅值为0.4 mm,最小振幅值为0.33 mm,波动差值为0.07 mm;而转轮最大振幅值为0.89 mm,最小振幅值为0.175 mm,波动差值更是达到0.715 mm。而施加MRD后,系统振幅变得平稳,抑制了振幅波动。在幅值上,转子、转轮分别减小了5%和9%,和系统周期运动时相比,幅值减小不够明显。图4 ω=195 rad/s、V=7时系统相图、轴心轨迹图、幅值图
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种磁流变阻尼器模型参数识别新方法[J]. 刘永强,杨绍普,廖英英. 机械工程学报. 2018(06)
[2]磁流变阻尼器性能检测系统的研究[J]. 李潮,陈章位,贺惠农. 振动与冲击. 2018(05)
[3]非线性转子-密封系统动力学行为演变机理研究[J]. 李忠刚,陈照波,陈予恕,朱伟东,马文生. 哈尔滨工程大学学报. 2016(12)
[4]Optimizing Control for Rotor Vibration with Magnetorheological Fluid Damper[J]. 邢健,何立东,王锎. Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics. 2014(05)
[5]水轮发电机组轴系非线性电磁振动特性分析[J]. 黄志伟,周建中,寇攀高,张勇传. 华中科技大学学报(自然科学版). 2010(07)
[6]Nonlinear Dynamic Characteristic Analysis of the Shaft System in Water Turbine Generator Set[J]. MA Zhenyue and SONG Zhiqiang School of Civil and Hydraulic Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116023, China. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2009(01)
[7]水轮发电机组主轴系统的建模及其非线性瞬态响应[J]. 李苹,窦海波,王正. 清华大学学报(自然科学版). 1998(06)
博士论文
[1]水轮发电机组轴系非线性动力特性分析[D]. 张雷克.大连理工大学 2014
本文编号：3616703
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/shuiwenshuili/3616703.html
