[發明專利]用于轉子穩定的方法和系統

在審

• 申請號: 202010952590.3
• 申請日: 2020-09-11
• 公開（公告）號: CN112511054A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 李國信
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: H02P21/05
• 分類號: H02P21/05;H02P21/14;H02P21/18;H02P21/22;H02P21/36
• 代理公司: 上海華誠知識產權代理有限公司 31300
• 代理人: 徐穎聰

提供在轉子組件處控制轉子動力學的系統和方法。系統包括磁致動器和控制器。磁致動器與轉子組件磁連通且獲得與轉子組件對應的測量矢量和指示轉子動力學參數的測量矢量。磁致動器在轉子組件處選擇性輸出電磁力。控制器存儲和執行指令。指令包括經由電磁執行器向轉子組件輸出基線電磁力；從磁致動器獲得轉子組件處的測量矢量；至少基于測量矢量和轉子組件的轉子速度，確定與轉子組件對應的非同步振動；至少基于測量矢量，轉子速度和轉子組件的預定轉子動力學模型，確定與轉子組件對應的交叉耦合剛度；至少基于交叉耦合剛度和與從磁致動器輸出的電磁力對應的阻尼因子，確定轉子組件的調整后的電磁力；向轉子組件生成與調整后的電磁力對應的輸出信號。

技術領域

本主題大體涉及用于轉子組件的阻尼系統和方法。本主題更具體地涉及用于渦輪機的主動阻尼系統和方法。

背景技術

阻尼系統(例如渦輪機的支承件組件處的擠壓膜阻尼器)通常可以針對附接有阻尼器系統的渦輪機的轉子組件的廣泛的操作范圍。這樣的阻尼系統可以是無源系統。這樣的阻尼系統可能不足以在更有針對性的操作速度或條件下提供阻尼或足夠的阻尼。例如，這樣的寬頻帶寬阻尼系統可能不足以有效地提供相對于轉子渦流(例如Alford渦流)或其他不期望的轉子動力學條件(例如弓形轉子啟動，間隙控制，非同步振動(NSV)，或一般的振動抑制)的阻尼。

因此，需要用于轉子組件和渦輪機的改進的阻尼系統。

發明內容

本發明的方面和優點將在下面的描述中部分地闡述，或者可以從描述中變得顯而易見，或者可以通過實踐本發明來學習。

提供了一種用于控制轉子組件的系統和方法。該系統和方法可以包括用于減輕不期望的轉子動力學，轉子渦流或來自轉子組件的振動的系統和方法。該系統包括磁致動器和控制器。磁致動器定位成與轉子組件磁連通，并且構造成獲得與轉子組件相對應的測量矢量和指示轉子動力學參數的測量矢量。磁致動器還構造成在轉子組件處選擇性地輸出電磁力。控制器構造成存儲并執行指令或該方法的一個或多個步驟。該方法或指令包括：經由磁致動器向轉子組件輸出基線電磁力；從磁致動器獲得在轉子組件處的測量矢量；至少基于測量矢量和轉子組件的轉子速度，確定與轉子組件相對應的非同步振動；至少基于測量矢量，轉子速度和轉子組件的預定轉子動力學模型，確定與轉子組件相對應的交叉耦合剛度；至少基于交叉耦合剛度和與從磁致動器輸出的電磁力相對應的阻尼因子，確定轉子組件的調整后的電磁力；向轉子組件生成與調整后的電磁力相對應的輸出信號。

在一個實施例中，確定非同步振動包括經由傅立葉變換函數去除同步振動信號。

在另一個實施例中，確定交叉耦合剛度進一步至少基于包括轉子組件的預定轉子彎曲模式的預定轉子動力學模型。

在又一實施例中，確定調整后的電磁力進一步基于比例補償因子。在一個實施例中，確定調整后的電磁力進一步基于與磁致動器和轉子組件的磁性材料之間的間隙相對應的比例補償因子。在另一個實施例中，比例補償因子包括輸出信號的積分，該積分對應于到轉子組件的與調整后的電磁力相對應的電流，并且電流的斜率與磁致動器和轉子組件之間的間隙相對應。

在各種實施例中，指令進一步包括至少基于所確定的非同步振動的轉子彎曲模式的確定的頻率，對與調整后的電磁力相對應的輸出信號進行濾波。在各種實施例中，指令進一步包括經由到功率放大器的電流將輸出信號從數字信號轉換為模擬信號。在一個實施例中，指令進一步包括經由磁致動器向轉子組件生成與輸出信號相對應的調整后的電磁力。在另一個實施例中，轉換輸出信號包括將輸出信號從電流單元轉換為與調整后的電磁力相對應的電壓單元。

在又一個實施例中，指令進一步包括在一段時間內基于閾值趨勢化非同步振動和交叉耦合剛度。在一個實施例中，指令進一步包括至少基于交叉耦合剛度和在一段時間內趨勢化的非同步振動確定阻尼因子。

在一個實施例中，測量矢量包括與轉子組件相對應的至少兩個正交方向振動信號。