[發明專利]模糊遷移矩陣平衡法

無效

• 申請號: 200810219752.1
• 申請日: 2008-12-08
• 公開（公告）號: CN101644619A
• 公開（公告）日: 2010-02-10
• 發明（設計）人: 劉石;張西寧;溫廣瑞
• 申請（專利權）人: 廣東省電力工業局試驗研究所
• 主分類號: G01M1/30
• 分類號: G01M1/30
• 代理公司: 廣州廣信知識產權代理有限公司
• 代理人: 張文雄

技術領域

本發明涉及一種模糊遷移矩陣平衡法，適用于旋轉機械故障診斷與控制，特別適 用于轉子系統存在非線性因素影響時的現場動平衡操作。屬于汽輪發電機組轉子動平 衡技術領域。

背景技術

運行的大型回轉機械，絕大部分是由兩個以上的轉子組成的，這種由兩個以 上轉子連成的轉軸稱為軸系。大型汽輪發電機組轉子就是由多個柔性轉子組成的 軸系，例如上汽亞臨界600MW機組采用中間再熱的四缸四排汽的凝汽式汽輪機， 軸系包括：高壓轉子、中壓轉子和兩個雙流低壓轉子，以及一個發電機轉子和勵 磁機轉子，共6個轉子組成。組成軸系的各個轉子在制造廠經過高速動平衡，受 現場安裝、調試和運行中各種復雜工況的影響，以及運行中一些突發因素的干擾 (如葉片脫落等)，軸系的原始平衡狀態將不可避免發生變化，在現場仍需要動平 衡降低振動。統計結果表明，對于100MW以下機組大約有25％需要進行現場軸 系平衡，但90年代中、后期生產的引進型300MW、600MW機組，以及目前正在 引進的1000MW超超臨界機組，在現場需進行軸系平衡的比例高達70％以上。

目前，汽輪發電機組的轉子連接絕大多數都采用剛性或半撓性聯軸器，這樣 由多個轉子、多個支承組成的軸系，其不平衡原因又與單轉子不同。多個轉子連 成軸系后，由于軸承座剛度、油膜剛度與單轉子平衡時存在差別，以及轉子端面 的連接狀態和軸承座標高的變化，均會引起軸系的振型較單轉子發生變化，因此， 容易使軸系的平衡狀態發生變化。而質量不平衡作為直接激勵源，除了直接引起 轉子的強迫振動外，又是誘發、強化多種非線性失穩的間接激勵源，特別是在滑 動軸承為支承方式的多跨回轉機械中，質量不平衡常常與油膜振蕩、流體激振及 碰摩等非線性故障耦合作用，使得現場平衡過程更加復雜。因此，采用傳統的動 平衡方法容易導致平衡精度差和效率低的結果。其原因是：傳統動平衡理論均建 立在線性系統基礎上，當實際的轉子系統受許多非線性因素影響時，使用基于線 性理論的動平衡方法會產生較大的誤差，同時同型機組平衡中所得影響系數表現 出重復性差的特點，導致平衡精度和效率大為降低，需要新的平衡方法克服非線 性因素的干擾。

發明內容

本發明的目的，是為克服傳統動平衡方法存在平衡精度差和效率低的缺點， 提供一種模糊遷移矩陣平衡法。

本發明的目的可以通過采取如下技術方案達到：

1.模糊遷移矩陣平衡法，其特征在于包括如下步驟：

1)建立遷移矩陣平衡方程，用信息融合后的全息譜初相點代替傳統平衡方法 的單方向的振動幅值和相位，用單位試重引起的遷移矩陣代替傳統平衡方法的影 響系數，建立遷移矩陣平衡方程；

2)建立模糊遷移矩陣平衡方程，利用模糊集合來描述第1)步所述的遷移矩 陣的不確定性，將遷移矩陣模糊化；

3)將模糊遷移矩陣平衡方程轉化為區間方程，首先，對第2)步建立的模糊遷移矩 陣平衡方程取λ水平截集，將模糊數變為區間數，得到區間方程；其次，為避免區間數 的矢量運算，各參數矢量表示為實部和虛部形式；

4)近似求解區間方程，獲得作為最終平衡配重的精確解。

本發明的目的還可以通過采取如下技術方案達到：

本發明的一種實施方案是：所述求解區間方程的算法是：

1)將區間數分解為兩部分：區間數的中心值和一個對稱區間；

2)將各區間數的中間值也納入組合法的計算中，[0，1]之間的隨機數由計算機 仿真得到；

3)對于每一組隨機數均得到一個線性方程組，得到與隨機數相對應的平衡配 重；

4)利用計算機仿真出N組隨機數，得到N組平衡配重結果，從而獲得平衡配 重的區間解；

5)將N組平衡配重利用C-均值聚類法獲取聚類中心，作為區間方程的最優 解，從而實現反模糊化，獲得作為最終平衡配重的精確解。

本發明進一步改進在于：第2)步所述建立模糊遷移矩陣平衡方程，是指 對含有諸多非線性因素影響的轉子系統，利用模糊集合來描述遷移矩陣的不 確定性，將遷移矩陣中提取出來的初相點矢量用三角模糊數來表示，建立模 糊平衡方程。第3)步所述將模糊遷移矩陣平衡方程轉化為區間方程，是指對模糊 方程取水平截集，將模糊數變為區間數。第4)步所述近似求解區間方程，是 指運用組合法和區間數分解法相結合求解區間方程的最優解，從而實現反模 糊化，獲得作為最終平衡配重的精確解。

本發明具有如下突出的有益效果：