金隆铜业2#闪速炉排风机振动异常分析与处理

金隆铜业有限公司闪速炉排风机用于铜冶炼的烟气抽排。输送烟气温度高、灰尘大,使用当中由于叶轮结灰,经常引起转子不平衡,振动变大。针对近年来出现的风机驱动端异常振动现象,本文介绍了通过精密频谱分析仪对风机两端轴承的振动进行测量,并作出频谱图;通过在频谱图上找出振动频率分布、相位、相差等特点,找出风机转子不平衡的真正原因,并据此采取措施消除异常振动,从而避免错误维修设备付出的费用和对生产造成的影响。     

唇形密封圈对轴承转子动力学性能的影响

采用传递矩阵法构建了转子-轴承-密封系统的动力学模型,并建立了唇形密封圈径向刚度、油膜刚度和油膜阻尼的计算方法。以某核电站离心风机转子为研究对象,计算并分析了转子-轴承-密封系统弯曲振动的固有频率、阻尼衰减因子、模态振型和不平衡响应,以及唇形密封圈过盈量和轴偏心量对离心风机轴承-转子-密封系统动力学性能的影响,为转子-轴承-密封系统动力学性能的研究提供理论依据。     

超超临界机组一次风机振动大原因分析及对策

针对660MW超超临界机组一次风机轴承箱振动速度均方根值Vrms超标的问题,通过一次风机转子解体后查找原因并制定改造方案,解体发现一次风机一级叶轮推盘过重,导致推杆和支撑轴衬、滑块磨损严重,从而引起风机振动大,利用机组检修机会进行一次风机转子推盘、推杆技术改造,减少一级推盘重量,推杆更换,适应一级推盘改造结构,并设置加油孔等措施,达到预期的效果,基本解决了PAF19-13.3-2型一次风机振动大导致机组降一半负荷停半侧风机抢修问题.     

多翼离心风机分组优化设计对风机盘管整机气动性能的响应度研究

为提升空调器整机性能,揭示多翼离心风机各动静部件之间的协同匹配优化效果及整机状态下的流动特性,以风量作为主要参数,引入系数ε表征单风机性能变化对风机盘管整机性能变化的响应度。采用分组优化设计的方法研究了叶轮、蜗壳型线、蜗舌和集流器对单风机以及风机盘管整机气动性能的影响。研究结果表明：基于贝塞尔曲线的吸力面仿鱼形叶片设计对风机盘管整机性能的响应度最高,有效抑制了叶片吸力面上的流动分离,降低了气流对叶片前缘的冲击作用;偏流蜗壳型线和浅舌设计能够显著降低蜗壳内的流动损失,但是抗静压能力不足导致整机性能的响应度不高;外凸集流器设计有效改善了叶轮前盘与集流器间隙处的逆压梯度,虽然能够提升单风机性能,但是破坏了风机盘管整机的进气状态,气动性能响应度为负值。与原型机相比,采用分组优化设计之后的单风机风量提升了18%,效率提升了2.8%;风机盘管整机风量提升了11.2%,效率提升了0.83%。     

基于均匀设计法的高比转速离心风机研究

离心风机作为广泛使用的通用机械,是各大型企业生产环节中的主要耗能设备之一,因此每1％的效率提升,都对节能减排具有极大的意义;针对目前大型企业中存在大量离心风机运行时性能曲线向大流量、高比转速方向偏移而导致运行效率降低的情况,提出基于均匀试验设计法的适合于高比转速工况的高效离心叶轮的研究;以比转速为79的常用离心系列风机...     

前向多叶离心风机蜗壳内流场的试验

前向多叶离心风机广泛应用于空调系统．由于该风机叶片进出口角大、流道短,叶轮内部气体流动非常复杂．另外,蜗壳与叶轮的匹配对风机的性能和噪声的影响也很大．目前的设计方法还不完善,需要不断地以风机的实际内部流场规律来加以改进．利用五孔探针对上述风机的蜗壳内部三维流场进行了测试,弄清了蜗壳内流场沿轴向、径向、圆周方向的分布情况,为今后的产品开发和流场的数值模拟研究积累了有益的资料     

航空发动机齿轮传动系统动力学特性研究

以航空发动机两级弧齿锥齿轮传动系统为研究对象,建立了弯—扭—轴三维空间16自由度耦合动力学模型。在模型中考虑了时变啮合刚度、静态传递误差和齿侧间隙等非线性因素,并结合航空发动机高压转子质量大、轴向力大的特点,在动力学方程中将安装在高压轴上的弧齿锥齿轮的质量取为高压转子整体质量;并在该齿轮轴向方向模拟了轴向力。以发动机传动系统实际参数作为动力学方程系数,无量纲化后通过引入状态变量并使用五阶变步长自适应Runge-Kutta数值方法求解,得到系统在慢车、巡航和最大状态下的响应,与该发动机实测数据基本吻合。并且研究了轴向力、输出功率和高压转子质量不平衡量对系统响应的影响。结果表明合理控制轴向力、输出功率和高压转子质量不平衡量可以改善发动机振动情况。     

多翼离心风机叶轮内油性粒子沉积特性的数值研究

为了揭示多翼离心风机内部油性粒子沉积分布规律,减少风机内粒子沉积,采用Fluent离散相模型描述粒子运动,同时结合临界速度模型和用户自定义函数(UDF)建模油性粒子在壁面上的沉积,模拟研究了多翼离心风机内油性粒子的运动轨迹和沉积特性,并探究了颗粒直径对沉积分布的影响。结果表明：油性粒子沉积主要分布在叶片压力面,且靠近出口尾缘段尤为严重;由于进气条件不稳定,整机下内部流场更为紊乱,沉积情况也更为严重;大直径粒子受惯性力主导更容易沉积在叶片表面。针对油性粒子沉积分布规律及成因,提出了切割叶片减小叶片出口安装角从而减少叶轮内油性粒子沉积的方法。对于切割后的叶片,叶轮出口处流动分离区域减小,叶片尾缘段涡量减小,通过数值模拟和实验研究发现,叶轮内油性粒子沉积率分别下降了30.75%和30.66%,两者吻合良好,证实了提出的减小叶轮油性粒子沉积方法的有效性。     

采用仿鲤科鱼C型启动构型叶片的多翼离心风机气动性能研究

受鲤科鱼类C型启动逃逸反应时高效率游动姿态及其周围涡流特征的启发,进行叶片仿生设计,以提升多翼离心风机的气动性能。首先,采用逆向工程方法获取了鲤科鱼C型启动姿态时鱼体中心线方程和水平剖面轮廓线方程,以C型启动时鱼体中弧线为基准,设计了仿生等厚叶片。其次,通过多翼离心风机气动性能数值计算和实验测试,得到了具有最佳进口安装角的仿生等厚叶片(O-BETB),采用O-BETB的多翼离心风机的风量增加了6.8%,噪声下降了0.5 dB(A)。最后,将仿生重构的鱼体流线型轮廓与O-BETB相耦合,得到仿生耦合叶片(CBB),以进一步提高多翼离心风机气动性能。结果表明：当采用CBB时,多翼离心风机的风量增大了8.3%,噪声下降了1.1 dB(A)。基于流场分析,发现具有仿生中弧线和鱼体轮廓特征的耦合叶片在前缘进口角及叶片型线具有更好的引流导向作用,叶间流道的低速分离旋涡明显小于另外两种叶轮;叶片尾缘的尾迹涡脱落引起气流不均匀性程度也最弱,有效缓解了尾流与蜗舌、蜗壳之间的非定常相互作用。通过多翼离心风机声场特性的分析,发现多翼离心风机的气动噪声主要集中在中低频段。CBB的采用,叶轮通道内分离涡被抑制,...     

600MW超临界机组汽动给水泵转子振动研究

为了从根本上解决600MW超临界机组汽动给水泵存在的振动问题,本文首先在分析汽动给水泵转子的结构特点基础上,建立了汽动给水泵转子支承系统的有限元振动分析模型。然后,应用该模型计算了转子系统的临界转速及其模态振型。最后,通过在叶轮上施加不同不平衡品质的原始不平衡质量方法,计算了转子系统的不平衡响应,分析了不平衡响应与叶轮不平衡品质的关系。研究结果表明,600MW超临界机组汽动给水泵转子为刚性转子,在工作转速下,转子振动对出水口处叶轮的偏心质量比较敏感;提高叶轮的不平衡等级可以减小转子的振动,但是需要同时提高各个叶轮的不平衡等级才能获得的明显效果。因此,为了控制汽动给水泵转子的振动,需要从转子支承系统整体考虑,提高转子部件特别是叶轮的加工、安装和调试精度。     

多翼离心风机小流量工况流动特性PIV研究

利用示踪粒子成像测速(PIV)技术对多翼离心风机内部流动进行了测量,分析了小流量工况及最高效率点下蜗舌区域及进口区域处的流场.研究结果表明:蜗舌间隙回流在小流量工况下明显加剧,此时大部分气流随着叶轮在蜗壳中循环流动;两种工况下风机进口区域均存在一旋向和叶轮旋转方向一致的非定常旋涡;和最高效率点相比,小流量工况下蜗壳内的循环气流不仅改变了进口旋涡的位置,也使该旋涡的规模和强度显著提高;对瞬态测量结果的进一步分析表明该旋涡的形态和位置在小流量工况下更为稳定.测量结果可为多翼离心风机小流量工况下性能和噪声的优化提供一定参考.     

2250热连轧R2轧机轴向力生成机理

针对某2250热连轧R2轧机轴向力过大导致传动系统的主电机轴承座和水平轴轴承座移位事故的问题,研制了轴向力在线监测系统并对轴向力进行长期在线监测.从理论上剖析了轧机轴向力生成的主要原因并进行了计算机仿真研究和探讨,得出轴向力的大小与辊系交叉角密切相关.通过减小辊系轴承座与牌坊之间的间隙来控制交叉角的大小,从而可以有效地减小轧机轴向力,这一结果得到现场实验验证.     

磁流变调谐质量阻尼器在海上风机振动控制中的应用

针对近海风机在风、波浪和地震3种载荷作用下的振动控制问题,提出了基于磁流变弹性体(magnetorheological elastomer, MRE)调谐质量阻尼器(tuned mass damper, TMD)的海上风机半主动控制方法。首先,介绍了MRE的变刚度磁致力学特性及面向海上减振需求的MRE-TMD结构设计原理;其次,建立了海上风机-TMD动力学模型,计算了风、波浪及地震激励载荷;再次,应用半主动控制算法跟踪识别风机塔筒顶端响应的频率,实时调节MRE-TMD的刚度,进而对海上风机进行振动控制。通过分析导管架式近海风机在多种载荷作用下的动力响应可知,采用基于MRE-TMD的控制方法能够有效衰减导管架式海上风机在多种载荷作用下的振动响应。与被动TMD相比,MRE-TMD具有较好的减振效果,为海上风机振动控制提供了一种新的解决思路。     

振动离心复合试验系统中空气弹簧隔振系统设计

振动离心复合试验系统是将电动振动台或压电激振器安装在离心机转臂末端的设备,对于振动台顺臂振动,为了避免过大的激振力对离心机主轴及传动系统造成损坏,在转臂与转臂支承之间安装空气弹簧隔振系统。利用刚体动力学方法,建立了振动离心复合试验系统的数学模型。指出隔振系统必须具有变载荷对中能力。最后,考虑空气弹簧工作在压缩状态、考虑转速对系统刚度的影响,对隔振系统特性进行分析。分析表明,在转臂系统初始位置质心偏离时,空气弹簧刚度随着离心机转速增加而增大。空气弹簧刚度应足够大以抵消离心机转速影响,避免系统发散。     

转子系统松动故障特征分析

针对工程中经常出现的一类轴承盖松动故障,综合考虑各种支座松动模型的优缺点,提出了一种新的松动模型.采用有限元方法对发生松动故障的转子系统进行模拟,得到系统的故障特征.结果表明:当等效松动质量振动位移小于松动间隙值,松动刚度减小时,系统经历了周期1、周期2最后达到周期4运动,且低频成分幅值在逐渐增大,轴心轨迹由椭圆变为螺旋状;当等效松动质量位移大于最大间隙值,松动间隙减少时,系统出现了高倍频成分和连续谱,轴心运动受到双面约束,在松动间隙很小时,呈一个"梯形"状.这些在不同情况下得到的故障特征,有助于对该类故障的诊断分析.     

离心风机蜗壳振动声辐射的定量预测

针对离心风机蜗壳振动产生的声辐射,提出了一种基于边界元分析的声辐射定量预测方法:根据蜗壳声辐射的边界元模型布置振动测点,测量其法向振动的加速度谱;提取加速度谱中峰值较高的基频和旋转频率分量,并将其转换成速度谱后加栽于数值模型的对应节点上,作为声辐射问题的速度边界条件;利用边界元法计算声场及声功率,预测蜗壳振动产生的噪声.结果表明:结构振动声比气动声小很多,相对于风机进出口的气动噪声而言,蜗壳因振动辐射的噪声可以忽略不计;当风机进出口安装消声器后,蜗壳振动的辐射噪声可能成为主要噪声源.基于边界元分析的蜗壳振动辐射噪声定量预测方法也可以应用到其他壳体振动辐射噪声的预测中.     

离心叶轮出口流动分离区影响因素的数值研究

针对离心叶轮出口区域的流动分离问题,对影响离心叶轮出口流动分离的3种因素进行了数值研究。研究离心叶轮扩压度影响时发现:对于闭式叶轮,叶轮扩压度对出口的流动影响较大,当叶轮的进口与出口相对速度比大于2时,设计工况下叶轮出口出现了较大的流动分离区,这与传统的设计理论一致;对于半开式叶轮,设计工况下叶轮出口均出现了流动分离,且分离区的大小随着叶轮扩压度的增加而增大。研究叶顶间隙对离心叶轮出口流动分离影响时发现:叶顶间隙对叶轮出口流动分离区的大小影响显著,就所研究的叶轮而言,并非间隙越小分离区越小,当叶顶间隙为7.5%叶轮出口宽度时,叶轮出口流动分离区最小。研究叶片扩压器进口收敛角对半开式叶轮出口流动分离区的影响时发现,增大扩压器进口收敛角可以有效抑制叶轮出口的流动分离,但是收敛角过大,叶轮叶顶间隙区域附近的叶尖回流区增大,整级的气动性能降低。     

多翼离心风机跨叶轮流动数值模拟研究

为准确模拟多翼离心风机各工况内流特性,将定常和非定常数值计算的结果与试验数据进行了对比,结果显示:非定常计算的结果比定常计算更准确,收敛性也更好.对于高效工况及大流量工况,定常计算足以准确预测风机的性能;但对于小流量工况,则须进行非定常计算以捕捉可靠的流场.不同工况下风机内流场的进一步分析表明:部分气体在出口背压的作用下,于蜗舌处反向穿过叶道并在下游重新进入叶轮形成跨叶轮流,其规模和强度随风机流量的减小逐渐增强.该跨叶轮流动不仅封锁住部分叶轮段,改变叶轮进出口处的压力脉动特性,还进一步影响风机进气室内的流动状态.     

内置悬置轮毂电机驱动系统参数灵敏度分析

轮毂电机驱动电动汽车将电机、轮毂、减速机构等集成于车轮内,这种高度集成不仅会造成非簧载质量的增加,路面激励引起的轮毂电机气隙不均匀还将导致电磁振动激励的进一步恶化.针对上述问题,基于笔者前期提出的一种新型内置悬置系统的电动轮拓扑结构方案,文中建立了新型电动轮车辆振动模型,推导出了多质量系统车身加速度、车轮相对动载、悬架动挠度及定转子相对位移等车辆平顺性指标对路面不平度速度输入的频响函数,通过车辆平顺性指标对电机质量、定转子质量比、轴承刚度、悬置元件刚度等重要结构参数的灵敏度分析,了解系统参数对各平顺性指标的影响.结果表明:悬置元件的阻尼对车身振动加速度和悬架动行程影响最大,其灵敏度分别达到10.33和10.21;定转子相对位移对轮毂轴承刚度最为敏感,其敏感度达到12.07;轮胎动载则对电机总质量最为敏感,其敏感度达到10.49;上述各参数中,电机定转子质量比对各振动响应量的影响均较小.     

离心式、混流式三元叶轮的优化设计

本文根据三元流动普遍关系式与离心式叶轮实际气体流动模型,提出了按叶片最佳负荷规律与叶道内附面层不分离准则为约束条件的优化设计方法;研究了叶片中面形状按_A(s)=const与_A(s)=As+B两种扭曲规律变化的三元翼型,分别进行了正反问题的设计计算;给出了程序框图与计算结果.本文还对研制成的三元等厚度翼型叶轮的离心风机作了综合性能试验,试验结果表明,在流量系数为0.193、压力系数为0.55时,风机的全压效率达到了92.6%.