基于MRD的水輪發(fā)電機組軸系非線性振動控制
發(fā)布時間：2022-02-09 08:36
考慮多種非線性因素作用下,將磁流變液阻尼器（MRD）引入水輪發(fā)電機組非線性振動模型中,建立了基于磁流變液的機組非線性動力模型,研究磁流變液對水輪發(fā)電機組軸系振動的影響。通過與傳統(tǒng)機組非線性模型進行對比研究,結果表明,使用MRD阻尼被動控制,能夠明顯改善水輪發(fā)電機組系統(tǒng)的動力響應。MRD可以在機組系統(tǒng)周期運動時減小其振幅和速度響應,而不改變其運動形式;并能夠抑制某些過渡工況下轉速升高后出現(xiàn)的復雜擬周期運動,并減小其振幅波動。
【文章來源】：振動與沖擊. 2020,39(01)北大核心EICSCD
【文章頁數(shù)】：6 頁
【部分圖文】：
磁流變液水輪發(fā)電機組模型
有序和混沌是水輪機某些過渡工況下(如甩負荷工況和飛逸工況等)系統(tǒng)的基本動力特征。混沌是給定一個初值,在參數(shù)空間一定范圍內,確定的動態(tài)系統(tǒng)出現(xiàn)長期行為對初值的敏感依賴性。也就是說對系統(tǒng)長時期行為不可能做出準確預測[15]。而有序則是在初值確定后經(jīng)過一個時段,系統(tǒng)顯示有規(guī)律可循,則可以獲得可預測的周期性行為。通過分岔圖能夠更直觀的通過控制參數(shù)的變化分析非線性動力學行為,從而更好地理解水輪發(fā)電機組動力系統(tǒng)一般行為。圖3(a)、圖3(c)為未施加MRD機組系統(tǒng)的分岔圖,考慮機組轉速ω在70～230 rad/s范圍內系統(tǒng)動力學行為。圖3(b)、圖3(d)分別是ω和V作為控制參數(shù),系統(tǒng)施加MRD后的分岔圖。從圖中看出在未施加MRD時,隨著轉速升高在系統(tǒng)達到臨界轉速后出現(xiàn)分岔,此時系統(tǒng)會出現(xiàn)一個自激振動頻率成分,由于自激振動頻率和水輪發(fā)電機組轉速頻率不可約化導致系統(tǒng)出現(xiàn)擬周期運動[16]。而在施加MRD后,系統(tǒng)中無論轉子、還是轉輪在轉速范圍內都保持周期運動的穩(wěn)定狀態(tài)。這說明在施加MRD后使系統(tǒng)臨界轉速得到提高[17],延緩了系統(tǒng)分岔,使系統(tǒng)在轉速范圍內仍保持周期運動。因此引入MRD可以穩(wěn)定因過渡工況下轉速升高而出現(xiàn)的不穩(wěn)定狀態(tài),將轉速升高后系統(tǒng)出現(xiàn)的擬周期運動抑制,使系統(tǒng)仍保持周期運動形式。
圖4為轉速ω=195 rad/s時系統(tǒng)的相圖、軸心軌跡圖和幅值圖。可以看出,在施加MRD后對于相同的參數(shù),系統(tǒng)前后的動態(tài)響應完全不同,即由擬周期運動變?yōu)橹芷谶\動。同時注意到,未施加MRD時系統(tǒng)振幅波動明顯,轉子最大振幅值為0.4 mm,最小振幅值為0.33 mm,波動差值為0.07 mm;而轉輪最大振幅值為0.89 mm,最小振幅值為0.175 mm,波動差值更是達到0.715 mm。而施加MRD后,系統(tǒng)振幅變得平穩(wěn),抑制了振幅波動。在幅值上,轉子、轉輪分別減小了5%和9%,和系統(tǒng)周期運動時相比,幅值減小不夠明顯。圖4 ω=195 rad/s、V=7時系統(tǒng)相圖、軸心軌跡圖、幅值圖
【參考文獻】：
期刊論文
[1]一種磁流變阻尼器模型參數(shù)識別新方法[J]. 劉永強,楊紹普,廖英英. 機械工程學報. 2018(06)
[2]磁流變阻尼器性能檢測系統(tǒng)的研究[J]. 李潮,陳章位,賀惠農. 振動與沖擊. 2018(05)
[3]非線性轉子-密封系統(tǒng)動力學行為演變機理研究[J]. 李忠剛,陳照波,陳予恕,朱偉東,馬文生. 哈爾濱工程大學學報. 2016(12)
[4]Optimizing Control for Rotor Vibration with Magnetorheological Fluid Damper[J]. 邢健,何立東,王锎. Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics. 2014(05)
[5]水輪發(fā)電機組軸系非線性電磁振動特性分析[J]. 黃志偉,周建中,寇攀高,張勇傳. 華中科技大學學報(自然科學版). 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]水輪發(fā)電機組主軸系統(tǒng)的建模及其非線性瞬態(tài)響應[J]. 李蘋,竇海波,王正. 清華大學學報(自然科學版). 1998(06)
博士論文
[1]水輪發(fā)電機組軸系非線性動力特性分析[D]. 張雷克.大連理工大學 2014
本文編號：3616703
【文章來源】：振動與沖擊. 2020,39(01)北大核心EICSCD
【文章頁數(shù)】：6 頁
【部分圖文】：
磁流變液水輪發(fā)電機組模型
有序和混沌是水輪機某些過渡工況下(如甩負荷工況和飛逸工況等)系統(tǒng)的基本動力特征。混沌是給定一個初值,在參數(shù)空間一定范圍內,確定的動態(tài)系統(tǒng)出現(xiàn)長期行為對初值的敏感依賴性。也就是說對系統(tǒng)長時期行為不可能做出準確預測[15]。而有序則是在初值確定后經(jīng)過一個時段,系統(tǒng)顯示有規(guī)律可循,則可以獲得可預測的周期性行為。通過分岔圖能夠更直觀的通過控制參數(shù)的變化分析非線性動力學行為,從而更好地理解水輪發(fā)電機組動力系統(tǒng)一般行為。圖3(a)、圖3(c)為未施加MRD機組系統(tǒng)的分岔圖,考慮機組轉速ω在70～230 rad/s范圍內系統(tǒng)動力學行為。圖3(b)、圖3(d)分別是ω和V作為控制參數(shù),系統(tǒng)施加MRD后的分岔圖。從圖中看出在未施加MRD時,隨著轉速升高在系統(tǒng)達到臨界轉速后出現(xiàn)分岔,此時系統(tǒng)會出現(xiàn)一個自激振動頻率成分,由于自激振動頻率和水輪發(fā)電機組轉速頻率不可約化導致系統(tǒng)出現(xiàn)擬周期運動[16]。而在施加MRD后,系統(tǒng)中無論轉子、還是轉輪在轉速范圍內都保持周期運動的穩(wěn)定狀態(tài)。這說明在施加MRD后使系統(tǒng)臨界轉速得到提高[17],延緩了系統(tǒng)分岔,使系統(tǒng)在轉速范圍內仍保持周期運動。因此引入MRD可以穩(wěn)定因過渡工況下轉速升高而出現(xiàn)的不穩(wěn)定狀態(tài),將轉速升高后系統(tǒng)出現(xiàn)的擬周期運動抑制,使系統(tǒng)仍保持周期運動形式。
圖4為轉速ω=195 rad/s時系統(tǒng)的相圖、軸心軌跡圖和幅值圖。可以看出,在施加MRD后對于相同的參數(shù),系統(tǒng)前后的動態(tài)響應完全不同,即由擬周期運動變?yōu)橹芷谶\動。同時注意到,未施加MRD時系統(tǒng)振幅波動明顯,轉子最大振幅值為0.4 mm,最小振幅值為0.33 mm,波動差值為0.07 mm;而轉輪最大振幅值為0.89 mm,最小振幅值為0.175 mm,波動差值更是達到0.715 mm。而施加MRD后,系統(tǒng)振幅變得平穩(wěn),抑制了振幅波動。在幅值上,轉子、轉輪分別減小了5%和9%,和系統(tǒng)周期運動時相比,幅值減小不夠明顯。圖4 ω=195 rad/s、V=7時系統(tǒng)相圖、軸心軌跡圖、幅值圖
【參考文獻】：
期刊論文
[1]一種磁流變阻尼器模型參數(shù)識別新方法[J]. 劉永強,楊紹普,廖英英. 機械工程學報. 2018(06)
[2]磁流變阻尼器性能檢測系統(tǒng)的研究[J]. 李潮,陳章位,賀惠農. 振動與沖擊. 2018(05)
[3]非線性轉子-密封系統(tǒng)動力學行為演變機理研究[J]. 李忠剛,陳照波,陳予恕,朱偉東,馬文生. 哈爾濱工程大學學報. 2016(12)
[4]Optimizing Control for Rotor Vibration with Magnetorheological Fluid Damper[J]. 邢健,何立東,王锎. Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics. 2014(05)
[5]水輪發(fā)電機組軸系非線性電磁振動特性分析[J]. 黃志偉,周建中,寇攀高,張勇傳. 華中科技大學學報(自然科學版). 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]水輪發(fā)電機組主軸系統(tǒng)的建模及其非線性瞬態(tài)響應[J]. 李蘋,竇海波,王正. 清華大學學報(自然科學版). 1998(06)
博士論文
[1]水輪發(fā)電機組軸系非線性動力特性分析[D]. 張雷克.大連理工大學 2014
本文編號：3616703
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