裂纹转子振动研究的现状与展望

os[25,34]等人研究了具有横向裂纹单盘转子的扭转振动响应。他们的主要研究结论是:随着裂纹深度的增大,主频响应增大,且产生一定程度的谐波共振[6];只要测量转子有裂纹和无裂纹时的前三阶固有频率,即可确定裂纹的位置和深度[34];裂纹引起轴向振动和横向振动耦合,产生许多不稳定操作区,且认为只有裂纹才会引起这种耦合,可用于裂纹识别。1.2.2.4瞬态响应的研究郑钢铁[50,52]和史东锋[41]研究了裂纹转子的瞬态响应。他们均使用的是方波裂纹刚度模型,认为在裂纹转子产生稳态强迫振动的同时,还会有瞬态分量。这些瞬态分量是由于转子裂纹开闭过程的冲击所激发,可用来识别裂纹。这是由于他们采用了方波模型引起的。前面已经提过,在方波模型中,裂纹不是全部张开,就是全部闭合,忽略了裂纹半开半闭的过渡过程。实际转子裂纹开闭总有个连续的开闭过程,不会引起冲击,因而用这些瞬态分量来识别裂纹,值得商榷。1.2.2.5稳定性及分叉与混沌的研究文献[11,25,27,43]用Floquet理论对裂纹转子的稳定性进行了研究。研究结果表明:当转速为2Xc/N(N=1,2,3,4,,)时,系统出现不稳定,且裂纹方向与偏心之间的夹角B对系统的稳定性没有影响。文献[43,53]对不稳定区的大小进行了研究。文献[22]考虑了非线性涡动的影响,建立了裂纹转子的非线性模型,通过数值分析发现系统只有一个不稳定转速区(Xc附近),并且B角对系统的稳定性有很大影响。由此可见,模型不同,结论也不同。郑吉兵[40,43,54]和M�ller[55]对裂纹转子的分叉与混沌现象进行了数值研究。大量的数值仿真表明:系统具有许多非线性动力特性。当刚度变化$k较大时,在转速为Xc/2和2Xc/3附近,系统出现倍周期分叉、拟周期运动和混沌。文[40]指出裂纹转子的分叉与混沌现象也可以用于裂纹故障的诊断。SÊffker等人[55,56]提出用状态观察器的方法来观测由于裂纹引起的扰动量,从而判别转子系统是否有裂纹存在。RATAN等人[57]提出用转子系统的响应和系统矩阵定义的/残量0来检测裂纹及其位置。总的来说,裂纹的在线识别仍然是个问题。用何种信息来检测裂纹的存在尚未形成共识。某发电机组在断轴事故发生前并没有检测到明显的信号[43]。2结语目前转子裂纹振动监测诊断研究虽然取得了一定进展,但总的说来还停留在理论探讨和实验室研究阶段,发展还不够成熟。例如:---本文来源于网络,仅供参考,勿照抄,如有侵权请联系删除---(1)裂纹转子的刚度模型还很不完善,且采用不同的刚度模型分析所得的结论也不相同。(2)汽轮机等旋转机械一般多以超临界转速运行。超临界转速下,转子裂纹故障特征信息至今仍然是个问题。(3)结构损伤和转子动力学行为之间的耦合作用的研究。振动分析法对转子裂纹故障的诊断是较有前途的技术。实现这种诊断方法的基础是建立完善的裂纹转子的刚度模型,对裂纹转子的振动特性作详尽的分析,提取出裂纹故障的特征信息。在此基础上,对转子系统实行在线检测,及早发现裂纹,可以防止发生灾难性转子断裂事故、减少非计划停机和提高经济效益,具有重大意义。参考文献[1]IWMayesetal.Thevibrationalbehaviorofarotatingshaftsystemcontainingatransversecrack[C].1stIntl.Conf.Vib.inRot.Mach.,1976,pp.53-64[2]ARIacketal.Crackingin500MWL.P.rotorshafts[C].I.Mech.E.Conf.,1977,TheInfluenceofEnvironmentonFatigue.[3]SchÊllhornVK,EbiG,SteiglederK.Frettiuganrisseineinem936-MW-turbogeneratorrotor[J].VGBKraftWerkstaehnik,1993,73(4):340-344[4]AFArmor.On-linemonitoringofturbine-generatorshaftcracking[C].ASMEpaper,83-JPGC-Pwr-7,1983.[5]饶苏波,何健康,周福宏.韶关发电厂6号机转子裂纹原因分析及处理对策[J].汽轮机技术,1996,38(3):181-185[6]李立印.具有横向裂纹的单盘转子的扭转振动响应[D].东北工学院硕士论文,1988年1月[7]王能谦.涡轮轴裂纹振动监测研究[D].西北工业大学硕士学位论文,1982年7月[8]AndrewD.Dimarogonas.Vibrationofcrackedstructures:astateoftheartreview[J].EngineeringFractureMechanics,1996,55(5),pp.831-875[9]DimarogonasandPaipetis.AnalyticalMethodsinRotorDynamics[M].1983,AppliedSciencePublishe...

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