本文關(guān)鍵詞：電磁作動器電磁性能仿真及實驗研究

  更多相關(guān)文章： 離心壓縮機 轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性 電磁作動器 密封 Ansys磁場分析

【摘要】：離心壓縮機是流程工業(yè)的關(guān)鍵設備,若因故障停機使生產(chǎn)中斷,造成的經(jīng)濟損失將非常巨大。隨著流程工業(yè)規(guī)模不斷擴大,對離心壓縮機的性能參數(shù)要求越來越高,其發(fā)生故障的概率也就越大。故障原因大部分是由轉(zhuǎn)子失穩(wěn)造成的,為了減少失穩(wěn)故障,避免停機的發(fā)生,需對轉(zhuǎn)子振動進行主動控制,達到故障在線自愈。因此,對轉(zhuǎn)子振動故障的主動控制研究具有重大的經(jīng)濟意義。 執(zhí)行器是振動主動控制系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件,執(zhí)行器有多種,其中電磁軸承可以對轉(zhuǎn)子無接觸的施加可控電磁力,本文將其作為執(zhí)行器應用于離心壓縮機振動的主動控制。離心壓縮機結(jié)構(gòu)緊湊,無法有效的在其上安裝振動主動控制執(zhí)行器,鑒于離心壓縮機平衡盤處有一段較大的軸向空間用來做流體密封,可以考慮將電磁作動器安裝在平衡盤上,在不改變轉(zhuǎn)軸固有特性條件下盡可能的使電磁軸承產(chǎn)生的控制力達到更好的控制效果。本文結(jié)合離心壓縮機平衡盤結(jié)構(gòu)的特點、孔型阻尼密封的加工方式以及電磁軸承的結(jié)構(gòu),提出了一種帶密封功能的電磁作動器,并對該作動器的電磁性能進行了有限元仿真和實驗研究。本文主要的工作及貢獻如下： 1)對8磁極和12磁極電磁軸承進行模擬,分析比較了8磁極和12磁極電磁軸承的電磁力和耦合特性；搭建實驗臺測量并擬合了12磁極電磁軸承電磁力隨電流和氣隙的變化曲線,建立相應的12磁極電磁軸承二維和三維有限元模型,模擬在與實驗相同的電流和氣隙條件下的電磁力,并與實驗測量的電磁力對比分析。 2)提出了并研究了安裝于離心壓縮機平衡盤處帶密封功能的電磁作動器的結(jié)構(gòu)形式,分析了密封體的結(jié)構(gòu)形式和密封孔排列方式； 3)建立了帶密封功能電磁作動器的有限元模型,分析了電磁力隨密封孔結(jié)構(gòu),如開孔率、孔徑、孔深的變化關(guān)系。分析了密封體中的損耗。 4)搭建帶密封結(jié)構(gòu)的電磁作動器電磁力測量實驗臺,測量開孔前后磁極的磁通密度。加入轉(zhuǎn)子,測量不同電流下電磁作動器產(chǎn)生的電磁力,并將實驗結(jié)果與模擬結(jié)果對比。 通過本論文的研究,可為基于電磁控制機構(gòu)的離心壓縮機故障診斷與自愈調(diào)控提供新的思路。
【關(guān)鍵詞】：離心壓縮機 轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性 電磁作動器 密封 Ansys磁場分析
【學位授予單位】：北京化工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TH452
【目錄】：

• 學位論文數(shù)據(jù)集3-4
• 摘要4-6
• ABSTRACT6-17
• 符號說明17-19
• 第一章 緒論19-27
• 1.1 課題來源19
• 1.2 課題研究目的與意義19-20
• 1.3 旋轉(zhuǎn)機械振動主動控制執(zhí)行裝置20-23
• 1.3.1 質(zhì)量平衡式動平衡裝置22-23
• 1.3.2 力平衡式動平衡裝置23
• 1.4 基于電磁軸承的轉(zhuǎn)子振動主動控制的研究概況23-25
• 1.5 論文研究的對象25
• 1.6 本文研究主要內(nèi)容25-26
• 1.7 本文的創(chuàng)新點26-27
• 第二章 電磁作動器有限元分析及實驗研究27-53
• 2.1 引言27
• 2.2 電磁場基本理論27-29
• 2.2.1 麥克斯韋方程組27-28
• 2.2.2 本構(gòu)關(guān)系28
• 2.2.3 電磁場偏微分方程28-29
• 2.2.4 電磁場中常見的邊界條件29
• 2.3 Ansys電磁場分析步驟29-30
• 2.4 徑向電磁軸承兩種磁極排列方式的電磁性能比較30-31
• 2.5 8磁極和12磁極結(jié)構(gòu)的徑向電磁軸承電磁性能比較31-35
• 2.5.1 兩種磁極結(jié)構(gòu)的有限元模型31-32
• 2.5.2 電磁特性分析與比較32-35
• 2.6 電磁軸承靜態(tài)電磁力標定35-39
• 2.6.1 電磁作動器電磁力理論推導36-37
• 2.6.2 電磁作動器磁極工作方式37-39
• 2.7 電磁作動器電磁力測量實驗39-42
• 2.8 “E”形磁極電磁軸承二維和三維有限元分析42-50
• 2.8.1 模型建立43
• 2.8.2 單元選擇43-44
• 2.8.3 材料屬性44-45
• 2.8.4 網(wǎng)格劃分及網(wǎng)格收斂性檢查45-46
• 2.8.5 施加載荷46-47
• 2.8.6 邊界條件和標志力47
• 2.8.7 求解及結(jié)果提取47-48
• 2.8.8 結(jié)果分析48-50
• 2.9 磁飽和分析50-51
• 2.10 本章小結(jié)51-53
• 第三章 帶密封功能的電磁作動器結(jié)構(gòu)介紹及其安裝方法53-61
• 3.1 引言53
• 3.2 電磁作動器在壓縮機中的安裝位置53-56
• 3.3 電磁作動器的結(jié)構(gòu)改進及安裝56-59
• 3.3.1 平衡盤密封介紹56-57
• 3.3.2 電磁軸承結(jié)構(gòu)改進57-59
• 3.4 帶密封功能的電磁作動器在離心壓縮機上的安裝方法59-60
• 3.5 本章小結(jié)60-61
• 第四章 帶密封功能的電磁作動器性能分析61-81
• 4.1 引言61
• 4.2 solidworks與workbench聯(lián)合仿真61-64
• 4.2.1 模型建立62
• 4.2.2 有限元分析62-64
• 4.3 電磁力分析64-73
• 4.3.1 密封體對電磁軸承電磁性能的影響64-66
• 4.3.2 磁極和密封體上開孔對電磁軸承電磁性能的影響66-69
• 4.3.3 開孔率對電磁軸承電磁場的影響69-71
• 4.3.4 孔深度對電磁軸承電磁場的影響71-73
• 4.4 耗損分析73-80
• 4.4.1 硅鋼片中的渦流損耗理論公式73-75
• 4.4.2 電磁作動器中渦流損耗有限元分析75-80
• 4.4.3 損耗比較80
• 4.5 本章小結(jié)80-81
• 第五章 電磁作動器電磁性能實驗研究81-95
• 5.1 引言81
• 5.2 磁極磁通密度測量81-88
• 5.2.1 實驗目的81-82
• 5.2.2 實驗設備82
• 5.2.3 實驗步驟82-83
• 5.2.4 結(jié)果分析83-88
• 5.3 電磁力測量88-93
• 5.4 本章小結(jié)93-95
• 第六章 結(jié)論與展望95-97
• 6.1 論文主要工作總結(jié)95-96
• 6.2 對本課題研究的展望96-97
• 參考文獻97-101
• 致謝101-103
• 研究成果及發(fā)表的學術(shù)論文103-105
• 作者與導師簡介105-106
• 附件106-107

【參考文獻】

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本文編號：870236