小型振动式（通用4篇）
小型振动式 篇1
0 引言
目前,农业生产已向机械化和智能化方面发展,特别是在最近十几年,我国农业机械化程度越来越高,在小麦播种机方面出现了一些不同类型的小型播种机,减轻了农民的劳动强度,增加了播种效率。但是目前市场上广泛应用的小型小麦播种机能耗较高、播种效率低、购买费用大,不利于农民抢农时、提收益、促增长及解放生产力。因此,研究出一种更节能、更高效、成本更低的小型小麦播种机显得十分有必要[1]。
针对传统小型小麦播种机的缺点,设计了一种播种质量高、速度快、安全可靠、播种成本低、适应不同田间要求且能有效减少能耗的小型电磁振动式小麦播种机。该机田间作业时,可将开沟、播种、平土一次完成,大大简化了小麦播种时的生产流程,有利于进一步提高播种效率,解放生产力。本文介绍了小型电磁振动式小麦播种机的整体构造,分析了小型电磁振动式小麦播种机的工作原理,通过对此播种机的性能试验,验证了本机器的能耗低、效率高及播种流程简单等优势。经过进一步的改进,此机将在播种小麦方面有较好的发展前景,同时对各种低能耗播种机的研制也具有一定的参考作用。
1 设计原理及机构
1. 1 设计原理
针对传统小型小麦播种机普遍存在的播种能耗较高,播种效率较低,不能一次性将开沟、播种、平土全部完成,导致生产流程复杂等缺陷,研制了一种小型电磁振动式小麦播种机。该机前方安装有开沟器,可对地表进行开沟; 电磁振动式排种器安装在车身上,通过排种管将种子顺利排入开好的沟槽之中; 机器尾部安装有覆土器,可以将播种行旁边的土壤覆入排有种子的沟中,完成播种的全过程。
该小型电磁振动式小麦播种机的优点是动力消耗少、生产流程简单、机器制造比较简单、机器购买费用比较低,提高了小麦播种机的效率,减少了机具因为开沟、平土等需要再次进地的次数,降低了作业的成本,这对于小麦的抢时抢种和增收都将具有一定的效果。
1. 2 总体设计
小型电磁振动式小麦播种机总包括动力部分、行走机构、支架、电磁控制部分、排种部分、种子回收部分和配套部分等,如图1 所示[2]。
1) 动力部分: 以柴油机和发电机作为动力源。柴油机选用功率为3 ~ 5k W,发电机选用输出电压14V、输出功率500W无刷式小型硅整流发电机。
2) 行走机构: 由变速箱、前轮、后轮、方向盘等组成。其中,前轮和后轮可以根据地表情况进行更换不同类型的轮胎。
3) 支架: 主要作用是支承排种部分和种子回收部分。支架高度应满足小麦种入土深度要求。
4) 电磁控制部分: 包括控制盒、电磁铁等。其中,控制盒具有频率调节和功率调节功能,通过频率调节旋扭和功率调节旋扭可以方便地调整振动盘的振动频率和振幅; 电磁铁用来产生一个变化的吸力作用于振动盘,使其产生振动。
5) 排种部分: 通过排种管,分散和输送小麦种,并将种子排到田间。
6) 回收部分: 回收多余的小麦种。
7) 配套部分: 主要包括开沟器和覆土器,用来实现播种机的开沟和平土。
主要技术参数如下:
外形尺寸/mm:2 000×1 100×1 500
播种幅宽/mm:1 000
开沟深度/mm:95~105
开沟宽度/mm:48~55
作业速度/km·h- 1: 1. 69 ~ 2. 54
1.柴油机2.控制盒3.前轮4.开沟器5.离合器6.变速箱7.传动轴8差速器9.覆土器10.排种管11.排种器外盒(内部为排种器)12.遮阳顶棚13.支撑杆14.方向盘15.操纵杆16.后轮17.座椅18.离合器踏板19.前进踏板20.倒退踏板21.支架
2关键部件的设计
2. 1 排种器的设计
小型电磁振动式小麦播种机的关键部件是排种器。设计时,以电磁振动排种为基本原理,能有效减少能耗、提高播种效率、解放生产力。
排种器主要由漏斗、振动筛、电磁铁、排种盘和分流盘组成[3],如图2 所示。
1.漏斗2.振动筛3.连接圆柱4.振动后板5.后弹簧6.连接钢板7.连接弹簧8.电磁铁9.主振弹簧10.集种器11.接种器12.分流盘13.排种盘
2. 2 配套部分的设计
小型电磁振动式小麦播种机能将开沟、播种、平土一次完成。其中,开沟和平土的任务是通过配套部分实现的,配套部分( 见图3) 主要包括开沟器和覆土器,能方便地从开沟器安装柱和覆土器安装柱上装上和取下,便于损坏后的更换和维修[4]。
1.覆土器安装柱2.覆土器3.开沟器4.开沟器安装柱5.排种管
开沟器一般有滚动式和移动式两大类。为了方面开沟、减少阻力,选用滚动式开沟器。为了减轻开沟器质量、增强入土能力、简化结构,选用单圆盘式开沟器[5]。而传统的单圆盘式开沟器一般都存在所开沟底不平、在覆土时又出现干湿相混及侧压力过大等问题。所以,选用一种新的单圆盘式开沟器,基本上解决了上述缺点。单圆盘开沟器主要由圆盘和固定在一侧的护板及其输种筒等组成[6],如图4 所示。田间工作时,圆盘平面垂直地面并与前进方向有一个夹角α,一般为3° ~ 8°,目的是便于开出沟槽。单圆盘式开沟器的护板安装在圆盘的后部,目的是便于圆盘先入土。由新的单圆盘式开沟器的前进方向与圆盘面之间有一个夹角,所以开沟器在滚动的同时会做侧向滑移,使地面形成一个断面为半椭圆形的沟。新的单圆盘式开沟器的护板与靴子式开沟器相似,它和圆盘共同作用形成新的单圆盘式开沟器,开出的沟底十分平整,没有凸尖。
种沟的宽度为
其中,B为单圆盘切出的沟宽,随圆盘入土深度而变化。
式中H —圆盘入土深度;
R —圆盘半径;
α —圆盘与前进方向的夹角。
护板入土部位的外形与圆盘的外形相似,由其形成的沟槽宽C在不同入土深度基本不变,即
由此可知,单圆盘开沟器的沟槽宽与圆盘半径R 、牵引偏角 α 有关,且随着入土深度的加深而加宽,但沟底形状不变。
对于覆土器,由于小麦所需覆土量不大,所以选用简单的转盘式覆土器( 见图5) ,以节约成本。
1.安装螺纹2.爪型转盘3.固定方柱
安装螺纹用来将转盘式覆土器固定在覆土器安装柱上,爪型转盘可以绕固定方柱旋转,这样更加便于将两侧的土覆盖到小麦种上。
3 工作原理
3. 1 排种器的工作原理
排种器通过电磁振动来进行排种,如图6 所示。当电磁铁产生变化的电磁力作用于排种盘后,由于排种盘由弹簧片支撑,因而产生振动; 这时排种盘通过振动把来自种箱的种子向前推送; 当种子到达分流盘分流孔时,盘的振动使架空的种子振落、分流,落入集种器回收; 剩下的种子继续向前移动,种子到达分流盘出口时,落入接器种,经排种管播到田里。
1.漏斗2.接种盘3.分流盘4.接种器5.拍种管6.集种器7.电磁铁8.弹簧
3. 2 整机的工作原理
播种前,先在漏斗里放入需要播种的小麦种; 然后,根据农艺对小麦播种量的要求,在排种器上安装相应的分流盘; 调节振动频率( 接近共振频率为最佳) 、振幅大小( 电流大小) ,调好播种量,即可下田播种。播种时,播种机前进的同时打开控制盒开关,在底板下方的4 个开沟器开出4 条沟,小麦种子通过漏斗进入排种盘,电磁振动使其向前运动,到达分流盘。部分种子在分流孔分流,由集种器回收; 而另一部分种子经接种器、排种管播入开好的沟中,完成开沟和播种[7]。最后,转盘式覆土器通过拖动、旋转将两侧的土覆盖到小麦种上,从而将开沟、播种、平土一次性完成。
4 性能试验与结果
4. 1 试验基本条件与要求
柴油机选用功率为3 ~ 5k W; 发电机选用输出电压14V、输出功率500W无刷式小型硅整流发电机; 开沟器选用锄式锐角开沟器; 覆土器选用转盘式覆土器。试验地为平整的开阔地,年平均降水量550mm左右; 土壤质地为壤土,坚实度为( 237. 5 × 104) Pa; 土壤含水率为9. 5% ( 0 ~ 5cm) 和10. 6% ( 5 ~ 10cm) 。选用普通小麦种作为小型电磁振动式小麦播种机的性能试验材料。播种要求: 开沟器能顺利开沟; 排种器能高效、快速、低能耗地将小麦种顺利从排种管排下; 覆土器能把90% 以上的小麦种覆土成功[8]。
4. 2 试验结果
共进行7 次不同测试试验,每次试验小麦种0. 5kg,最后结果取平均值,测定结果如表1 所示。
由试验可知: 该小型电磁振动式小麦播种机播种质量高、速度快、成本低、安全可靠、适应不同田间要求,且能有效减少能耗; 同时,可以将开沟、播种、平土一次性完成,大大简化了小麦播种时的生产流程,有利于进一步提高播种效率,填补了目前市场上小型小麦播种机性能的不足,可在小型农厂、农业个体户等场合广泛地推广应用[9]。
5 结论
1 ) 与同等量的小麦种采用其他播种方式来比,电磁振动播种机播种速度较快,能耗较低。
2 ) 该小型电磁振动式小麦播种机的开沟器和覆土器的设计,简化了生产流程,便于农民抢农时。通过安装螺纹拆装开沟器和覆土器,方便了更换和维修。
3 ) 把小型电磁振动式小麦播种机的主体部分设计成类似于拖拉机的形式,能实现机器的前进( 前进踏板) 、后退( 后退踏板) 和转弯( 方向盘和差速器) 等功能,可充分适应不同情况下播种机的驾驶需求。
4 ) 由于依靠电磁振动播种调好之后,只需很小的电流就能产生较大的共振,用来播种,所以该小型电磁振动式小麦播种机所需的能耗较普通播种机低。
参考文献
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中小型水闸施工中的振动消除方法 篇2
当前,随着机械领域的逐渐发展,机械设备大大提高了生产效率,已经成为很多行业应用的关键[1,2]。在中小型水闸工作时,搅拌机等机械设备的应用能够在很大程度上提高生产效率,然而因为中小型水闸建设的特殊性,在混凝土浇灌等环节常引起搅拌机器设备的振动,这大大降低了搅拌效果,对生成的混凝土效果以及小型水闸的工程质量产生影响。因此,完成中小型水闸施工设备冲击振动的去除具有重要意义,成为机械领域需要研究的热点问题,受到了很多专家和学者的重视[4]。当前,通常采用的中小型水闸施工设备控制方法有:基于PID控制算法的中小型水闸施工设备控制方法、基于模糊估计算法的中小型水闸施工设备控制方法以及基于反馈数据传递算法的中小型水闸施工设备控制方法[5,6,7]。其中,最常用的是基于PID控制算法的中小型水闸施工设备控制方法。因为中小型水闸施工设备控制方法在中小型水闸建造领域中的发展空间很广,所以受到相关学者的重视,具有很好的发展前景[8]。
采用传统算法对中小型水闸施工设备振动进行控制的过程中,需通过设备皮带完成物资传递。在中小型水闸施工设备工作时,皮带两侧面与轮槽侧面产生的摩擦力较大,这导致结构振动,使得控制效果无法达到预期效果[9,10]。
为了避免上述传统算法出现的弊端,本文提出了一种基于模糊自适应PID控制算法的中小型水闸施工设备冲击振动消除方法,求出V带基准长度以及实际中心距离,具体分析了中小型水闸施工设备振动的关系,求出热冲击振动信号和控制参数之间的关联性,同时完成热冲击振动信号的离散化处理,对获取的结果进行误差补偿,完成热冲击振动的消除。实验结果表明,通过本文算法对中小型水闸施工设备进行控制,可大大增强控制的准确性,减少控制过程中因为热冲击产生的振动,从而达到中小型水闸实际生产中的要求。
1水闸振动的分类
从建筑施工学上划分,水闸在建筑施工工程中的振动问题可分三类:外部刺激,包括水闸的载荷和初始条件,标为E;支撑系统,标为S;对振动的响应,标为R。
当前针对工程上水闸振动的研究,只是根据检测到的振动数据进行一定的推测,需要大量的实际检验数据和大量的数据约束作为支撑,也需要进行很多的假设条件,这些未作交待的假设不妨叫做隐假设。隐假设是引起误用、误会以及造成不必要的争论的重要根源。根据前述的数据之间的因果关系,工程振动的典型问题有且只有上述三大类。
研究工程振动问题必须遵循一条基本规律--因果律,即已知上述两类数据后方能确定第三类,两类数据全面的已知,能全面地推断第三类数据,部分的已知则只能作部分的推断。如果只已知一类,对其它两类毫无所知,那么无论如何也推断不出另两类的数据。根据这个观点把水闸的振动分为原因与结果两个方面。但所谓原因,含义太笼统了。因为引起水闸振动的原因很多,很多情况都可以造成振动的结果。这样在振动问题中,把激励叫做外因,系统叫做内因,响应叫做结果。但从物理学上,内因和外因是截然不同的两类性质,系统和激励的联系并不强于它们各自与响应的联系,所以在许多物理学问题中,一分为三、把三者同等对待更符合实际情况。根据以上的原理可以建立如下的数学模型:
1已知E和S求R。这就是平常所说的振动分析,更确切地说是响应分析。
2已知E和R求S。这类问题范围大的叫做系统辩识,范围较小的叫做参数辨识,其实它们就是对振动的因果分析过程。
3已知S和R求E。现在人们常把这类问题叫做激励辨识,其实它就是由来已久的振动测量问题,两者的区别仅仅在于以往常用简单的系统而现在用较复杂的系统。
7月初至今,我国的四川地区发生水闸的坍塌数量高达19座,其中大多数发生坍塌的原因是河床下陷导致。水闸的坍塌已经成为事实,产生的损失也是非常巨大的,水闸安全也成为重要的话题。
众所周知,事物的发生皆有其原因,只要能够及时发现原因,就有可能避免事件的发生,而原因的发现都是先从现象表现出来的。同理,对水闸的基本表现做振动监测,就可以发现发生内部振动变化的原因,进而就能及时修补,避免类似悲剧的发生。通过对水闸的动态振动监测,可以辨别出水闸的质量优劣,了解到的数据也可以作为往后的基本参考。在水闸使用一段时间后,要进行实时动态振动监测,对比前后数据发现水闸变化,从而预防可能存在的隐患。
水闸工程范围较广,因此做检修和管理都比较复杂,而且容易遭受到台风、海啸等影响,长期在外暴晒风吹也很可能造成水闸的内部变化。另外因为水闸施工地点的特殊性,从设计开始就必须有一定的科学依据,除此之外,水闸的建筑材料质量和状况,以及水闸使用的时间长度,都有可能对水闸产生不同的影响。假设水闸使用了劣质的材料,或者地理位置不佳,进行振动监测时明显就能从数据中发现不和谐的部分,从而发现水闸潜在隐患,避免危害发生。通过振动监测了解水闸动态数据,对于水闸的预警意义非常重大。
常规检测项目有:
混凝土结构外观检查:检测内容包括:观察节制闸、船闸和公路桥基础是否明显影响上部结构的稳定;检测主要混凝土结构之间不均匀位移、沉陷、变形;检查混凝土结构表面存在的裂缝分布;检查结构主要受力构件表面受损破坏情况;结构运行和受外界干扰振动等情况。在外观检查过程中,对出现的问题做好记录,明显现象留下照片,对曾被维修保护过的部位要另做说明,以作为下一步检测工作的分析依据。
混凝土结构裂缝程度检测:根据外观检查暴露的混凝土结构表面裂缝,采用混凝土超声波测量仪等测量并提供裂缝分布位置、数量和开裂程度的数据。
混凝土材料强度及密实度检测:采用混凝土超声波测量仪进行大范围普测,并结合提取局部混凝土试样实测强度进行精度修正的方法,对混凝土结构主要构件进行强度测量。通过分析,提供混凝土构件的波速、平均密实度、平均强度和最低强度。
混凝土材料表面碳化程度检测:采用化学试剂渗入法,直接测量被测混凝土构件表面的实际碳化深度。提供被测构件表面的平均碳化深度和最大碳化深度值。
混凝土构件动应力或动刚度检测:利用结构实际荷载或人为激励荷载,直接测量动应变和动挠度,结合其强度检测结果,计算出动应力和动刚度。
瘦高混凝土结构稳定性检测:利用结构实际承受的动荷载,直接测量结构有关动力响应,分析结构工作过程的稳定性。
混凝土结构基础淘空状况探测:采用高分辨率地质雷达仪,对可能出现基础淘空的混凝土结构进行扫描探测。通过数据分析处理,提供基础垂直剖面图象、基础淘空分布、闸底板淘空的长度和深度。
2中小型水闸施工设备振动控制原理
在实际应用中小型水闸施工设备时,通常将电机作为搅拌动力的部件,其具体结构用图1进行描述。
在实际应用中小型水闸施工设备时,首先需塑造控制模型,通过上述网络求出PID控制状态数据。输入数据残差为g(m) ,与之相应的控制信号为fg(m) 。通过式1对全部中小型水闸施工设备控制信号进行归一化处理:
通过式2可求出中小型水闸施工设备控制信号变化率:
通过中小型水闸施工设备信号残差修正法求出信号变化比率,同时依据该比率完成的信号的更新操作:
其中,λ表示中小型水闸施工设备信号的更新效率,χ表示与之对应的比率。将中小型水闸施工设备状态数据发送至控制端,即可得到式6描述的控制残差:
通过式7塑造PID中小型水闸施工设备控制模型:
基于上述分析,通过PID控制相关理论实现中小型水闸施工设备的有效的控制。
3中小型水闸施工设备冲击振动消除优化方法
采用传统算法对中小型水闸施工设备进行控制,在热载荷影响下造成机器结构振动的概率很高,这会使参数过量失调,使得振动控制效果无法达到预期效果。因此,本文提出了一种基于模糊自适应PID控制算法的中小型水闸施工设备冲击振动消除方法。
3.1中小型水闸施工设备振动关系描述
电机与主轴之间的连接采用V带传动,其是一种通过V带两侧面和轮槽侧面压紧产生的摩擦力完成动力传递的方式。和平带传动相比,V带传动的摩擦力相对较大,能够传递更大的功率。V带与平带结构具有整体性,同时V带为无接头的传动带,因此传动相对平稳。
V带传动的优势:
1带的材质为弹性材质,对载荷冲击起到一定的缓冲作用,运行平稳没有噪声存在。
2若出现过载的情况,会造成带在带轮上打滑,所以能够实现整机的整体保护作用。
3制造与安装精度不高,维护简单,不需对其进行润滑。
4增长带的长度,从而满足中心距较大的工作要求。
电机到主轴之间的传动采用V带,这是因为在过载的情况下,会造成带在带轮上打滑,所以能够实现整机的整体保护作用。主轴与毛刷轴之间的传送采用同步带轮,原因为轴所需的动力较小,通过同步带传送方式能够大大降低预紧力。设计功率的值主要与需传输的名义功率、载荷性质、原动机类型以及每天连续工作时间有关,可描述成:
其中,P表示需传输的名义功率,KA表示工作情况系数,通过电机类型和其运行状态查表得KA=1.3,则Pd= KAP1= 1.3×750 = 975W。
通过式9可求出V带基准长度:
通过式10可求出实际中心距:
通过式11可求出中小型水闸施工设备振动关系:
3.2塑造模糊自适应PID控制模型
在中小型水闸施工设备进行控制时,首先需完成控制误差、热冲击状态参数以及微分数据的非线性组合,塑造模糊自适应PID控制模型。
在对中小型水闸施工设备进行控制时,可通过式12描述热冲击信号和控制状态数据之间的关系:
其中,m表示中小型水闸施工设备获取的状态信号,w(m) 表示全部信号经离散化处理后的结果。在给定时间间隔中对中小型水闸施工设备的热冲击信号进行采集,同时完成全部热冲击信号的归一化处理,其隶属度公式可描述如下:
通过式14可实现对中小型水闸施工设备的控制,从而使热冲击振动达到最小化,其隶属函数可描述如下:
通过上述分析,具体对中小型水闸施工设备振动关系进行描述,为中小型水闸施工设备冲击振动的去除提供有效数据依据。塑造模糊自适应PID控制模型,从而去除中小型水闸施工设备冲击振动。
4实验仿真结果分析
为了验证本文提出的基于模糊自适应PID控制算法的中小型水闸施工设备冲击振动消除方法的有效性,需要进行相关的实验分析。
4.1实验环境
曲柄转速n=1000r/min、曲柄长度r=6mm、质量1kg进行选择。振动整形夹工作功率是40W。整体分析机构摩擦与传递效率,对总效率进行粗略估计,结果如下:
电机参数用表1进行描述。
通常情况下设备进行一次组拼的时间约为10s。本设计的位移为180mm左右。则正六边形整形夹下降速度可描述成:
固定在单向轴承上的齿轮齿数为z=22,模数为m=1.5,直径为d=33mm。则齿轮的转速可描述成:
4.2实验结果分析
在进行实验时,假设中小型水闸施工设备控制时间为12小时,分别采用传统算法与本文算法对中小型水闸施工设备进行控制实验,在进行实验时,本文算法与传统算法的适应性如图2所示。
上述分析实验控制的响应时间如图3所示。
进行上述分析的实验时,分别采用本文算法和传统算法对中小型水闸施工设备进行控制,控制时热冲击引起振动的幅度如图4所示。
对上述实验中涉及到的数据进行整理分析,即可获取表2与表3描述的控制结果。
分析表2、表3可以看出,通过本文算法对中小型水闸施工设备冲击振动进行去除,可在很大程度上减少振动幅度,使得中小型水闸施工设备的实用价值有所保障。
结束语
传统的PID振动控制方法需要大幅调整参数,容易引发参数过量失调,振动控制效果不佳。本文提出基于模糊自适应PID控制算法的中小型水闸施工设备冲击振动消除方法,计算V带基准长度,通过运算获取实际中心距离,详细描述了中小型水闸施工设备机带轮振动关系,计算热冲击振动信号与控制参数之间的关联性,并对热冲击振动信号进行离散化处理,对离散化处理结果进行误差补偿,实现热冲击振动消除。实验结果表明,利用改进算法进行中小型水闸施工设备冲击振动消除,能够有效提高消除的准确性,提高中小型水闸施工设备的应用价值。
摘要：中小型水闸的施工过程中,混凝土浇灌等环节会诱发搅拌机器设备的振动。传统的PID振动控制方法需要大幅调整参数,容易引发参数过量失调,振动控制效果不佳。本文提出基于模糊自适应PID控制算法的中小型水闸施工设备冲击振动消除方法,计算V带基准长度,通过运算获取实际中心距离,详细描述了中小型水闸施工设备机带轮振动关系,计算热冲击振动信号与控制参数之间的关联性,并对热冲击振动信号进行离散化处理,对离散化处理结果进行误差补偿,实现热冲击振动消除。实验结果表明,利用改进算法进行中小型水闸施工设备冲击振动消除,能够有效提高消除的准确性,提高中小型水闸施工设备的应用价值。
小型振动式 篇3
既然要解决机组的振动问题以便能更好地进行盘车, 那么就应该先对机组的轴有个较为清晰的了解, 机组的轴会有怎样的问题、当轴线出现问题时会导致机组产生什么样的振动, 以及在轴线出现偏差的时候如何进行有效的调整, 这些都是需要弄清楚的问题。
1 水轮发电机组轴线误差的形式
水轮机组轴线的误差其实质就是水轮发电机组的实际轴线与水平面不垂直, 即水轮发电机组的实际轴线与理想的发电机主轴回转中心不能完全重合。最简单的一种误差形式是单项误差, 这是一种只以单一的误差形式出现的水轮发电机组轴线误差, 这种情况下, 水轮发电机组的实际轴线是没有发生曲折现象的。其次, 是同向复合轴线误差, 这种误差不再是以单一的误差形式出现, 而是以两种误差形式出现, 在水导测点处是两种误差的叠加, 这种情况下, 水轮发电机组的实际轴线发生了曲折现象。另外, 还有一种误差形式就是反向复合轴线误差, 这也是一种以两种误差出现的轴线误差形式。
2 轴线误差造成的机组振动
水轮发电机组的振动是个无法避免的普遍问题, 然而也是一个必须控制在规定范围之内的问题, 当机组的振动超过了所允许的范围值时, 便会对机组的安全运行以及机组的正常使用寿命产生影响, 所以对于机组产生的振动, 需要及时分析出振动的原因并有效地解决。一般而言, 机组的振动无外乎是由机械方面、水力方面以及电磁方面所造成的, 下面对各方面进行简要的阐述。
机械振动, 顾名思义是由于机械自身的原因而造成的振动, 具体来说就是由于机械在运转过程中自身的惯性力、机械自身的摩擦力以及各个机械部件之间的干扰而造成的机械振动。当转子质量不平衡、机组轴线不正、导轴承缺陷等都有可能造成机械振动。就拿机组轴线的不正来说, 由于机组轴线的误差会造成两种形式的振动:一种是弓状回旋;另外一种是振摆。所谓的弓状回旋, 其实就是由于转子、转轮几何中心偏离旋转中心, 从而造成在运行中产生横向或者纵向的振动, 直接形成回旋, 从而对推力轴承和轴承均造成威胁, 同时还会造成在运转过程中离心力的增大, 进而使两者的振幅都增大。从运行管理的层面分析, 这种情况一般是出现在机组投入运行年限比较长, 同时各导轴承间隙较大, 却没能及时进行修复或者检修质量不过关的情况下。而对于振摆来说, 其主要的原因是由于水轮发电机组的轴线与镜板摩擦面不垂直而造成的, 当然, 机组的轴线与旋转中心线发生中心偏移也会造成振摆。如果是镜板与整根轴线都不垂直, 当轴线旋转时, 必然会偏离理论中心回转线。如果是镜板与其附近的一根轴垂直, 而在与下一根轴连接时, 由于法兰面与轴线的不垂直而发生轴线的曲折, 此时, 当轴线发生旋转时, 便会从曲折处形成锥形的摆度。还有一种情况是, 如果整体轴线与镜板垂直, 但是整体轴线却偏离理论旋转中心线, 那么轴线旋转时, 依旧会产生摆度, 当然这最有可能发生在大型的水轮发电机组中, 对于小型的立式水轮发电机组来说, 发生的可能性虽然有, 但是相对较小。
对于机械振动来说, 在安装和检修时必须找正轴线位置, 调整各个导轴承的间隙, 使之处在允许的范围内。对于新投入运行的机组, 一般不会由于轴向不正而产生剧烈的机组振动, 但是对于投入运行时间较长的机组来说, 诸如推力头与轴配合不严密、卡环不均匀压缩、推力头与镜板间垫变形或破坏等会使轴线发生不正的原因, 都会引起机组的较大振动, 在检修维护时, 对于这些容易出现问题的地方要格外注意, 一定要细心、耐心地去进行检查和分析。
至于前面提及到的转子质量不平衡导致轴旋转时产生偏心的离心力、导轴承松动或者刚性不足, 以及导轴承间隙不合理造成的导轴承缺陷等原因使水轮发电机组产生较大的振动, 因为本文主要讨论小型水轮发电机组的轴线问题导致水轮发电机组的不正常振动, 所以其他原因不作过多介绍。
3 水轮发电机组轴线的调整
在进行水轮发电机组轴线的调整之前, 要对水轮发电机组的轴线进行相关的测量, 测量的准确性将直接影响轴线调整的有效程度, 所以水轮发电机组轴线的测量是进行水轮发电机组轴线调整的关键点。
在进行轴线的测量时, 一般在吊车牵引推力头时, 是以上导限位为支点的, 同时给定子、转子绕组通以直流电, 在机组主轴转动的一周内停留时一定要注意的是, 按8等分点停留, 不仅如此, 还应该上下点位一致, 盘车每到一个点要上下左右地推轴, 保证大轴处于自由状态。同时用各处大的百分表, 测量其摆度值, 为了求得轴线对推力镜面的不垂直度, 一般要盘3次以便校核数值, 通常取第二次的数据较为准确。这样也方便求得法兰处的曲折, 为进行轴线处理提供依据。对盘车测量数据的整理, 同时绘制曲线反映各部分摆度。
在进行准确测量水轮发电机组的轴线以后, 就应该要对轴线进行合理的处理和调整。首先要看两个条件:一个是发电机轴线对镜面的不垂直度;另外一个是法兰曲折。如果这两者都超过了规定的允许值, 同时满足进行相关法兰处理的条件, 那么轴线的处理就应该分别对推力头和法兰这两个地方进行处理。如果只处理推力头, 而不处理法兰曲折, 则在计算推力头方位和数值时, 应同时考虑到水导摆度的减小。当然, 在水轮发电机组安装中, 也可以采取对盘车和处理分别进行的办法。先对发电机进行单独盘车, 处理合格后, 然后与水轮机轴连成整体, 对这一整体进行盘车, 接着处理法兰结合面, 在调整水导处摆度时, 一定要调整到规定的范围内。对推力头的处理, 为了获得较长内轴线不变的效果, 一般的修刮方法就足以达到这一效果。修刮工作一方面可以直接修刮推理头;另一方面可以修刮其结合面间的绝缘垫板。运行效果表明, 前者处理的效果好于后者。法兰曲折的处理, 可采用在法兰结合面间加垫或者修刮法兰结合面的方法, 只要处理的工艺正确, 那么处理之后一般不会再发生变化。
对于轴线垂直度的调整, 在实际工作中最行之有效也是最精确的方法是在发电机下导轴承与法兰间的大轴上, 在x、y方向紧贴大轴各安装一只方形水平仪, 通过调整推力瓦的高低来检查方形水平仪的水银气泡是否居中, 只要两只方形水平仪的水银气泡都居中了, 大轴就垂直水平面了。然后调整推力瓦受力, 在水导轴颈处x、y方向安装两块百分表, 百分表调零, 调整中当感觉到各推力瓦顶丝受力基本均匀时, 两块百分表的指示应在0.10 mm以内, 再用铜棒将所有推力瓦顶丝打紧二遍, 两块百分表的指示应在0.05 mm以内, 此时, 推力瓦受力就算均匀了。接下来就是调整大轴的中心, 为了使发电机转子中心与定子中心相重合, 主要通过推动上导瓦来移动大轴, 使发电机空气间隙符合规定, 水轮机轴四周与固定止漏环间隙均匀, 浆叶与转轮室间间隙均匀即可。最后根据盘车结果计算和调整各导轴承间隙。
4 结语
对于小型立式水轮机组盘车以及机组的振动, 只要好好分析其振动产生原因, 掌握盘车过程中应该注意的问题和盘车的方法, 就能较好地进行机组的盘车, 以便能较好地解决振动的问题。
摘要：水轮发电机组盘车其实就是水轮发电机组轴线的调整, 盘车质量的好坏将直接影响水轮发电机组运行情况的好坏。由于机组轴线的误差, 机组在运行过程中, 其内部的转动部件就会产生不平衡力, 轴就会产生摆动或者发生曲折, 进而使机组产生较大的振动, 这对于机组的安全运行非常不利。文章论述了致使机组产生较大振动的原因以及消除这一现象的措施。
关键词：水轮发电机轴线误差,机组振动,轴线调整
参考文献
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小型振动式 篇4
1 材料与方法
1.1 材料
柯达Point-of-Care CR-ITX 560CR系统;岛津MUX-100DJ移动式床边DR。佳能CXDI-1图象处理器, 碘化铯非晶硅平板探测器, 像素尺寸是160μm。DJ-PACS图象处理工作站, 柯达6800干式激光相机。美国FLUKE多功能检测仪和CR、DR-26测试体模[4,5]。
1.2 方法
在设备安装、维护及每年定期检测时, 对如下指标进行评价:①X线机辐射参数检测, 包括X射线管电压、X射线管电流、X射线加载时间、辐射输出线性、辐射输出重复性、辐射输出半值层 (HVL) ;②成像质量方面检测, 包括空间分辨率、密度分辨率;几何线性、成像均匀性、可见光野与X线野和空间距离准确性。测试时一并记录电源电压和频率及环境温度和相对湿度。
2 结果
测试环境:电源电压224 V, 电源频率50 Hz, 环境温度22℃, 相对湿度51%。对CR和DR两台设备检测结果, 见表1。
由表1可知, 在X线机辐射参数的检测中, 辐射输出线性超出国家标准 (≤10%) , 其余几项参数均在正常范围之内;成像质量方面的检测中, 光野空间距离准确性, CR和DR都超出国家标准 (≤4%) , 其余几项参数均在正常范围之内。通过调整后使超出标准值的参数达到要求范围之内, 所以每年1次的设备状态检测是非常有必要的。
3 讨论
3.1 床边CR
小型移动式床边CR和DR目前各医院并没有普及。柯达ITX560移动式CR系统将影像阅读器和移动X射线装置集成为一体, 解决了床边检查摄影, 急救室、重症监护室和特别护理室的X线即时摄影, 保证了重症病人的及时正确诊断, 大大提高了工作效率[6,7]。它是集影像阅读器、X射线发生器、影像处理工作站和内置充电电池结构的小巧而轻便的CR系统。14×17高分辨率模式扫描器的处理速度为60 P/H, 标准分辨率为6 Pixel、高分辨率为12 Pixel。扫描矩阵大小最高为4800×6000。影像板尺寸常用的有:10×12、141×14、14×17影像板, 使用寿命≥25000次, 材料使用高分子柔性板。
3.2 床边DR
岛津MUX-100DJ数字移动式X线摄影系统, 是在原有的床边X线机基础上加载了数字化探测器和图像处理系统。其核心组件是碘化铯 (Cs I) 闪烁体的非晶硅 (a-Si) 平板探测器, 该探测器每个像素的尺寸为160μm, 探测器有效尺寸内含有约720万像素, 采集像素A/D转换位数可达14 Bit, 可以产生高灰度阶图像确保低对比度下的清晰度。配置高性能图像处理系统, 摄影后3 s即可在液晶屏上显示摄影图像, 在病房即时确认曝光质量, 曝光后立即得到图像, 无需再进行暗盒更换或IP读取的摄影系统操作。整台机器由蓄电池供电, 可以快速电动移动行走, 前方有防止球管碰撞保护开关, 套筒式支柱上下可以移动, 伸展球管支持臂可伸缩, 套筒式支柱可以逆时针或顺时针旋转270°, 大范围的球管移动更容易拍摄复杂位置。
图像采集处理和显示采用Windows XP作为操作系统, CCRSTART作为应用程序, 主要完成图像的本地存储、图像的后处理, 提供多种预设条件。控制数据采集控制器满足标准DICOM打印及传输, 可以直接连接打印机或者将图像传输到PACS网络, 只需要通过LAN线连接院内的网络就可自动获得来自于医院信息系统和影像系统的摄影申请和患者名单等。
3.3 检测注意事项
数字摄影图像质量的优劣与机器的性能和设备参数的稳定性有关。数字化X射线摄影系统影像质量检测时应注意以下几点:
(1) 空间分辨率与低对比度分辨率检测:测试卡置于视野中心位置、线对分辨率测试卡并与球管长轴呈45°, 测试卡尽可能靠近影像探测接收面。用适当的k V和m As进行曝光, 调节适当窗宽窗位使影像至最佳, 目测确定分辨率。
(2) 影像均匀性检测:移走滤线栅后校准平板, 设置X射线管电压为70 k V, SID为设备允许的最大值为1.8 m, 置厚度为20 mm的纯铝衰减体模于X射线束中心, 使之覆盖整个照射野, 使用AEC曝光。适当调整窗宽窗位, 目视检查图像中是否存在伪影。
(3) 有效成像区域测试:使测试卡上一个方向的刻度尺与测量方向平行, 在曝光所成影像中直接读取测试卡上两个刻度尺上的数据即可。
参考文献
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