基于扭矩激励的多轮盘柔性转子系统振动特性研究

多轮盘柔性转子系统的共同特点是结构复杂且轴系相对细长，同时还反复承受较大的扭矩，例如在机网扭振相互作用下的大型汽轮发电机组的转子系统。在扭矩频繁激励下，转子系统的振动将出现新的特征。因此，研究扭矩激励下转子系统的振动特性，对于改善和提高转子系统动力学性能与稳定性具有重要意义。鉴于此，建立扭矩激励下的转子系统动力学方程，在系统模型中引入扭矩因子，揭示扭矩激励与弯振之间的耦合关系；研究不同类型（线性、非线性、渐变、突变、暂态等）的扭矩作用下系统支承负荷特征参数的变化规律，由此求得扭矩因子，在对系统进行动力学仿真的基础上进行对比分析研究；建立扭矩变化与转子系统弯曲振动特性间的耦合关系，使得在对转子系统故障判别时，能有效地将故障信号从含有扭矩激励的混叠信号中提取出来，增强故障判别的准确性；开展试验研究，验证上述理论的正确性。上述研究结果可为转子轴承系统动力学设计和故障诊断提供理论依据。

多轮盘转子系统的结构比较复杂，在运行过程中，可能由于外加扭矩激励的影响，导致整个转子系统出现故障。本项目以多支承转子系统为研究对象，对扭矩激励作用下转子系统动力学特性进行了理论分析和试验研究。. 研究了不同性质的扭矩作用下系统支承负荷在各支承之间的传递与耦合特性，求出影响振动状态的特征的扭矩因子；提出了影响转子振动状态的特征的扭矩因子改进表达式，并通过试验的方法对其进行求解，提高了系统仿真结果的准确性。. 根据细长轴的转子系统的特点，建立了突变扭矩激励下的转子系统动力学模型，通过仿真和试验研究得出了在突变扭矩激励下转子系统的轴心位置偏移量与扭矩变化关系。. 首次从支承负荷角度，通过建立敏感度矩阵研究了扭矩激励在各支承之间的传递特性，揭示了扭矩激励在多轮盘转子系统中的传递规律。建立了扭矩激励作用下多轮盘转子系统模型及动力学方程，研究了系统横向（弯曲）振动特性，探究了扭矩激励对多轮盘转子系统振动特性的影响。. 实现了扭矩激励与轴承负荷耦合信号、初始弯曲故障信号的辨识研究和扭矩激励下转子系统弯曲振动信号特征提取，并通过Rosetta方法对扭矩激励辨识信号粗糙集数据进行数据挖掘，进一步研究了影响扭矩激励传递的内在因素。. 考虑了每个支承处的油膜耦合效应，建立了多支承转子系统支承间的耦合振动模型，通过轴承载荷敏感度矩阵得到各支承耦合力。.提出了一种基于人工免疫系统阴性选择算法的多支承转子系统在运转过程中所受的扭矩扰动进行识别的方法。试验结果表明；该方法能有效地检测出转子系统异常扭矩扰动，并能对扭矩类型做出很好的识别。. 研制了满足该项目研究要求的多轮盘转子系统试验台。. 通过本项目的研究，较清晰地认识了扭矩激励对多轮盘转子系统的影响及扭矩激励的传递规律，可为转子轴承系统动力学设计、故障诊断、抑制扭矩激励干扰提供理论依据。