机械系统的振动同步_控制同步与复合同步
国家重点推广的电机节能先进技术目录(第一批.工信部2014年第44号公告)
在神华集团神东煤炭分公司进行20台总功率 适用于功率范围160kW～1000kW，电压范 10000kW电机节能改造，以改造完成的500kW 围1140V～3300V的电机系统，可应用于 一体机（单台）为例，应用到井下防爆负载 煤矿绞车、掘进机、刮板机、皮带机和 运行共3200小时，实现节电62万kWh，综合 压缩机、水泵、风机等设备。 节电率达15%。
完成佛山凤铝铝型材挤出机3台总功率300kw 电机节能改造，综合节电率28%，生产效率 提升12%。为宁波海天、浙江申达，杭州泰 瑞，宁波利广等数十家塑机厂家进行产品升 级换代，共改造3000多台电机。
采用专用驱动器、永磁体内嵌式转子结构及特殊设计的定子绕 组，实现0-4000转/分的无级调速，简化了主轴结构，省去了传 数控机床 北京索德 统的主轴齿轮箱、皮带轮等，降低了主轴的振动和噪音，减少了 适用于主轴通孔直径Φ 82或Φ 62、转速 4 电主轴及 电气工业 主轴轴承磨损，提高了传动精度、加工精度及光洁度。综合效率 4000rpm及以下的数控车床设备。 控制技术 有限公司 可提高20%左右，切削效率较传统机械主轴可提高2.7倍，主轴刚 度提高至219N/mm，电机温升控制在30（K）以下，提高了主轴静 态刚度和系统热稳定性并显著降低成本。
国家重点推广的电机节能先进技术目录（第一批）
序号 技术名称 申报企业
技术创新点
适用领域
应用案例及综合节电率
适用于功率范围0.75kW～300kW高压或低 伺服电机 武汉华中 采用短时过载能力强的电源和大功率驱动器件，融入电机参数自 压的电机系统节能改造，可应用于注塑 1 永磁高效 数控股份 动辨识、自动调整的自适应控制技术，保证系统高加速性能的同 机的液压动力系统拖动部分、数控机床 节能技术 有限公司 时，运行智能可靠。采用谐波抑制技术、能量回馈技术以及功率 、纺织机械、包装和印刷机械等设备。 校正技术，实现电机系统应用的高效率和智能控制。
国家重点推广的电机节能先进技术目录(第一批)
适用于0.55kW～355kW低压电机系统节能 集成高效电机、变频调速控制装置及传感器技术，通过多类型传 改造。可应用于市政水泵系统；食品行 高效电机 山东开元 完成山东诸城市外贸食品冷藏有限公司60台 感器传导，将工况的各种参数直接传输到变频调速控制装置及控 业冷冻机组、建筑行业的高压泵（注水 10 智能控制 电机有限 总功率11000kW电机节能改造，系统运行稳 制系统，实现运行自动化。系统结构紧凑、简单，制造成本较低 泵、注浆泵）、纺织行业的梳理机等节 系统 公司 定，综合节电率15%以上。 。相比传统的电磁调速电动机系统，综合节电率达到15%。 能改造。该产品可替代目前大量应用的 电磁调速电动机系统。 采用矢量控制等技术对风机、泵用无刷双馈电动机进行调速控 制，主要解决了大容量电机配置高、能耗高、效率低的问题，实 现低压小容量变频器控制高压大容量电机，控制精度高、响应速 度快。相比传统的电机变频调速技术，变频器容量减少50%以 上，成本约为原来的1/3到1/6；相比不加调速的电机系统，电机 系统平均节电率可达45%。
电机启动与运行分开设计，通过二种定子接法的切换及特殊的复 无触点切 合绕组转子，实现启动时转子回路通过滑环电刷接入启动电阻， 湖北华博 换绕线转 启动完成后自动转换为运行状态的功能，启动时滑环电刷有电流 13 电机有限 子起动电 、电压，增大启动转矩，运行时转子自成回路，转子滑环电刷上 公司 阻电动机 无电流，无电压，没有滑环用电，降低更换滑环电刷的维护成 本，解决了大容量绕线转子电机的启动问题。
完成佛山凤铝铝型材挤出机3台总功率300kw 电机节能改造，综合节电率28%，生产效率 提升12%。为宁波海天、浙江申达，杭州泰 瑞，宁波利广等数十家塑机厂家进行产品升 级换代，共改造3000多台电机。
振动利用与控制工程的若干关键理论、技术及应用
会 与经 济生 活 中 ，人 Ｉ的增长 Ｓ ｌ 济 的增长 和衰 退等 ， 都可 归纳 为不 同形式 的振 振动 和 波动现 象进 行研 究 ，找 出其 内在规 律 ， 的利 用 ， 将会 对社 会产 生重 大的社 会效 益 与经 鼠 控制 工程 方面 ，目前也 引起科 技界 的广 泛 动
馇 设备 ，获得 １ 项专利。在八个方面进行了 ３ 集成创新研究 ：
建 了新学 科 ， 如振 动利 用 工程新 学科 ； 究 了新工 艺 ， 概率 等厚 筛分新 工艺 ； 如 明了新机 构 ， 激振 器偏转 式新 机构 ； 如 立 了新模 型 ， 间隙 滞 回系统新 模型 ； 如 展 了新理 论 ， 动 同步 传动新 理论 ； 如振
生产率与产 品竞
争能 力 ，促进 了 相关行业科技 的
动化 等 多个学 科 ， 闻邦椿 教授 领导 的科研 团 是 Ｉ 多年研 究 ，完 成 了 １ 项 国家课 题 、２ 余项 横 ６ ０
，
快速 发展 ， 得 取
了巨大 的经济效 益和社会效益 ，
撰 写 了 １ 部 专著 ， ０ 发表 ７０ ２ 篇论文 ， 究成 研
半期 逐渐 发展 起来 的具有 广泛 应用 价值 的一 门新学 科 。如何 有效 地利 用有 用的振 动和 消除 有 害的振 动是 振动 工程研 究 的
两大 方 向和两 个重要 课题 。 振 动利 用 工程所 涉及 的有 关技 术 与工业 生产 及人类 生活
联 系十分 密切 。例 如利 用海浪
振 动波动 的能 量发 电等 。在社
和噪声的若干关键理论 、 技术及应用。撰写的专著：（ （ 振动利
用工 程 （ 程非 线性振 动 机 械 系统 的振 动 同步 与控制 、（ 工 、 同步 振 动 机械 的理论 与动 态设 计 方法 （ 动机 械的理 、 、（ 振 论 与应 用 （ 障旋 转机械 的非 线性 动力学 理论 与试验 》 （ 、故 （ 、面 （ 向产 品广 义质量 的综 合设 计理论 与方 法 （ 、机械振 动学 》 （ （ 、产 （ 品 的全功 能全性 能综 合设 计 等成果 ， 机械 、冶 金 、 山 、 在 矿 电 力 、交 通等 部 门得到 了广泛 的应 用 和推 广 ，提 高 了企业 产 品 的 质 量 与 性
振动力学课程设计报告--垂直振动输送机的机械振动与隔振分析
振动力学课程设计报告课设题目：垂直振动输送机的机械振动与隔振分析单位：理学院专业/班级：工程力学09-1姓名：指导教师：2011-12-18一、前言1、课题目的或意义主要研究双质体垂直振动输送机输送原理及设计理论，根据参数对其进行运动分析和隔振分析。
通过对结构进行振动分析或参数设计，进一步巩固和加深振动力学课程中的基础理论知识，初步掌握实际结构中对振动问题分析、计算的步骤和方法，培养和提高独立分析问题和运用所学理论知识解决实际问题的能力。
2、课题背景：垂直振动输送机主要应用于箱式元件的提升输送，按照进料口出料口的方向分为Z型垂直提升机和C型垂直提升机两种提升输送机。
垂直振动提升机主要应用于矿山、冶金、化工、轻工、建材、机械、粮食等各行业垂直输送50毫米以下的粉状、颗粒状、块状物料，在连续供料条件下也可用于输送具有滚动性的团状物料，可以代斗式提升机、倾斜使用皮带输送机等。
惯性自同步垂直振动提升机由于应用了机械振动学的自同步原理具有结构简单，技术参数先进，安装调整方便，维修量小，占地面积小及对基础无特殊要求等特点，而且设备费用和运送费用较低。
在有特殊要求时可同时完成冷却、干燥等多种工艺过程，是一种理想的物料垂直提升设备。
ZC系列垂直振动输送机的工作原理：ZC系列垂直振动输送机的驱动装置振动安装在输送塔下部，两台振动电机堆成交叉安装，输送塔由管体和焊接在管体周围的螺旋输送槽组成，输送塔座于减振装置上，减振装置有底座和隔振弹簧组成。
当垂直输送机工作时，根据双振电机自同步原理，由振动电机产生激振力，强迫整个输送塔体作水平圆运动和向上垂直运动的空间复合振动，螺旋槽内的物料则受输送槽的作用，做匀速抛掷圆运动，沿输送槽体向上运动，从而完成物料的向上（或向下）输送作业。
二、振动（力学）模型建立1、结构（系统）模型简介此系统为双质体垂直振动输送机，为离散体。
此结构由螺旋槽体、底座、隔振弹簧、激振电动机和底架组成，底架固结于地面上，两台振动电机堆成交叉安装，输送塔由管体和焊接在管体周围的螺旋输送槽组成，输送塔座于减振装置上，减振装置有底座和隔振弹簧组成。
机电一体化试题及答案
填空题1. 机电一体化技术的内涵是微电子技术和机械技术渗透过程中形成的一个新概念。
2。
机电一体化系统（产品)是机械和微电子技术的有机结合。
3. 工业三大要素是物质、能量、信息；机电一体化工程研究所追求的三大目标是：省能源、省资源、智能化。
4。
机电一体化研究的核心技术是接口问题。
5. 机电一体化系统(产品）构成的五大部分（或子系统）是：机械系统、电子信息处理系统、动力系统、传感检测系统、执行元件系统.6。
机电一体化接口按输入/输出功能分类机械接口、物理接口、信息接口、环境接口。
7。
机电一体化系统(产品）按设计类型分为:开放性设计、适应性设计、变异性设计。
8. 机电一体化系统（产品）按机电融合程度分为：机电互补法、机电结合（融合)法、机电组合法.9。
机电一体化技术是在机械的主功能、动力功能、信息与控制功能基础上引入微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机地结合所构成系统的总称。
10。
机电一体化系统实现三大功能应具有的两大重要特征（转换作用方式）：以能源转换为主和以信息转换为主.11。
丝杠螺母机构的基本传动形式有：螺母固定丝杆转动并移动、丝杆转动螺母移动、螺母转动丝杆移动、丝杆固定螺母转动并移动四种形式。
12。
滚珠丝杠副按螺纹滚道截面形状分为单圆弧和双圆弧两类；按滚珠的循环方式分为内循环和外循环两类。
13。
滚珠丝杠副轴向间隙调整与预紧的基本方法有：双螺母螺纹预紧调整、双螺母齿差预紧调整、双螺母垫片调整预紧、弹簧自动调整预紧四种方式。
14。
滚珠丝杠副常选择的支承方式有：单推-单推式、双推—双推式、双推—简支式、双推—自由式. 15. 机电一体化系统(产品）常用齿轮传动形式有定轴轮系、行星轮系和谐波轮系三种形式。
16。
在机电一体化系统机械传动中，常用的传动比分配原则有:重量最轻原则、转动惯量最小原则、传动精度最优原则等.17. 常用导轨副的截面形式有：三角形导轨、矩形导轨、燕尾形导轨、圆形导轨四种形式。
振动监测基础知识
一、名词和术语1. 振动的基本参量：幅值、周期（频率）和相位机械振动是指物体围绕其平衡位置附近来回摆动并随时间变化的一种运动。
振动通常以其幅值、周期（频率）和相位来描述，它们是描述振动的三个基本参量。
a．幅值：表示物体动态运动或振动的幅度，它是机械振动强度的标志，也是机器振动严重程度的一个重要指标。
机器运转状态的好坏绝大多数情况是根据振动幅值的大小来判别的。
针对机械设备的振动信号，选择有效的特征参数指标，是实现状态监测的关键，常用的特征参数包括:有量纲参数: 均方根(RMS)，峰值(Peak)，峰峰值(Peak-Peak)。
均方根(RMS):表征信号的能量，其定义为:均方根是对机组进行状态监测最重要的指标，由于均方根振动信号的能量，当机组正常运转时，振动信号的能量处于比较稳定的状态，当机组某个零部件出现异常后，信号的能量增加，当增知到超过设定阅值时，就可以判断出机组出现异常、对于速度信号的评估，通常用均方根表示。
均方根的稳定性和趋势性较好，许多标准都采用均方根来作为状态监测的参数.ISO 10816是针对通用机械的状态监测标准，采用速度信号的RMS作为特征参数。
VDI 3834作为唯一一个针对风电机组的振动标准，采用速度和加速度的RMS作为监测指标.峰值是指某段采集的信号中的最高值和最低值，其中，最高值表示为Peak(+)，最低值表示为Peak(-)，由于加速度信号主要表征受力的大小，因此通常用峰值来表征加速度的大小.峰峰值(Peak-Peak)是指某段采集的信号中，最高值和最低值之间的差值，它是峰值(+)和峰值(-)之间的范围，由于峰峰值描述的是信号值的变化范围大小，因此对于位移信号，通常用峰峰值表示。
峰－峰值等于正峰和负峰之间的最大偏差值，峰值等于峰－峰值的 1/2。
只有在纯正弦波的情况下，均方根值才等于峰值的0.707 倍，平均值等于峰值的0.637倍。
而平均值在振动测量中一般则很少使用。
机电一体化论文 范文
摘要作为机电系的一名学生，将来工作学习都会以机电为主，所以必须掌握好各种机电的专业知识。
我会本着认真的态度对待专业课的学习，提高自己的专业素养.接下来我将介绍一下我对电动机发展史的认识关键词：机电一体化电动机机械技术微电子技术目录绪论 --------------------------------------------------------------4第一章我国发展机电一体化面临的形式以及对策----------------------5一、机电一体化技术发展历程及其趋势------------------------5二、典型机电一体化产--------------------------------------7三、我国发展“机电一体化”面临的形式和任务----------------7四、我国发展“机电一体化”的对策--------------------------9 第二章电动机的发展及工作原理------------------------------------11一、电动机技术发展及现状----------------------------------11二、电动机工作原理----------------------------------------12三、电动机的维护------------------------------------------13.四、结论--------------------------------------------------16 致谢---------------------------------------------------------------17 参考文献-----------------------------------------------------------18绪论近几十年来，随着电力电子技术、微电子技术及现代控制理论的发展，中、小功率电动机在工农业生产及人们的日常生活中都有极其广泛的的应用。
风电场电气与控制系统教学教案
1、并网型风力发电系统主要由风力发电机组和升压变电站组成2、考虑管理、运行、维护以及投资、产权等综合成本因素,在我国风力发电一般采用集中并网远距离传输运行;3、风电场的电气与控制系统主要包括升压站含入网送出线路、场内输变电系统含箱变、风电机组电气系统三部分;4、根据风电场的规模、电力输送距离、接入变电站的系统电压等级等多种因素,风电场升压站一般有330kV升压站、220kV升压站、110kV升压站、66kV升压站4种电压等级;5、根据风电场规模及电网公司的要求,送出线路的杆塔可以是单塔单回、单塔双回；LGJ导线可以是单根或多分裂;送出线路还应包括通讯用的光缆或微波通讯装置等;6、根据风电场设计规范,风电场升压站按用户站设计,其主接线结构简单,一般为线路-变压器组或单母线接线形式,一般为中型布置,而配电装置有开放式和成套组合式电器两种形式;7、配电装置开放式布置的优点是投资省,缺点是占地较大;成套组合电器的有点是占地少,可靠性高,缺点是价格贵;8、线路-变压器组接线的优点是：接线简单清晰,高压侧不设母线,电气设备少,投资少,操作简便,继电保护简化;缺点是：当一组单元中的某个元件故障或检修时,整个单元将停止运行;适用于设置1台主变压器的风电场;9、单母线接线的优点是：接线简单明显,设备少、经济性好,运行时操作方便,便于扩建;缺点是：当母线或者母线侧刀闸发生故障或者进行检修时,各支路都必须停止工作；引出线的开关检修时,该支路要停止供电;10、单母线接线适用范围为多期开发,设置2～4台主变压器、只有1回送出线路的风电场;如取消线路上的断路器,就成为扩大线路-变压器组接线方式;11、风电场升压站低压侧10Kv或35kV电气主接线一般采用单母线或单母分段接线方式;但考虑到调度管理以及减小投资的关系,建议风电场升压站低压侧10Kv或35kV电气主接线采用单母线方式,而不分段,不设计母线联络开关;12、风电场电气主接线35Kv中性点,根据风电场容性电流的大小,一般采用不接地或消弧线圈、小电阻、以及消弧消谐装置接地方式;13、根据实际运行经验,对于风电场的集电线路为全电缆形式,且其容性充电电流大于30A,一般采用小电阻接地方式;而对风电场集电线路为架空线路和电缆组合方式,如电缆容性充电电流小于10A一般采用不接地方式；如容性电流大于10A且小于30A或最大为35A一般采用消弧消谐接地装置接地方式;14、由于风电场升压站按用户站设计,且为保证故障尽快切除,不建议选用消弧线圈接地方式,如带病电网系统运行较长的时间,可能出现两相短路或三相短路故障,可能出现保护越级;15、由于风的随机性和不稳定性,风电场需要无功补偿,并且一般选择为动态无功补偿装置,根据实际风电场运行经验,风电场所需要的总的无功容量在12%～16%之间;16、对于直接接入公共电网的风电场,其配置的容性无功容量能够补偿风电场满发时汇流线路、主变压器的感性无功以及风电场送出线路的一半感性无功之和,其配置的感性无功容量能够补偿风电场送出线路的一半的充电无功功率;17、对于通过220kV风电汇集系统升压到500kV或750kV电压等级接入公共电网的风电场群中的风电场,其配置的容性无功容量能够补偿风电场满发时汇集线路、主变压器的感性无功及风电场送出线路的全部感性无功之和,其配置的感性无功容量能够补偿风电场送出线路的全部充电无功功率;18、无功补偿装置形式为选用静止型动态无功补偿装置SVG或SVC和固定电容滤波支路组成;19、35kV接地形式与中性点设备,现在一般为小电阻接地或消弧消谐装置加精确选线装置接地;20、220kV母线采用LGJ架空导线,35kV采用TMY母线铜排21、风电场升压站内所有电气设备、构架等均采用2根接地引下线与主接地网可靠连接;构架避雷针、氧化锌避雷器等与主接地网连接处设集中接地装置;22、风电场输变电系统包括箱式变压器、场内输电线路、升压站低压侧等部分;23、一般50MW、35kV电压等级的风电场输电线路为2～4回,100MW、35kV电压等级的风电场输电线路为4～8回;24、风电场内输电线路有架空线路和高压电缆两种方式;出于环境保护、森林防火等的需要,应当采用高压电缆的方式;25、35kV架空线路的经济输送距离为10km以内,极限输送距离20km左右;26、风电场35kV电压等级线路进站前1～2km称为进站保护段,需装设避雷线;27、箱式变电站是由高压开关设备、电力变压器、低压开关设备等部分组合在一起,构成的户外变配电成套设备;具有成套性强、占地面积小、投资小、安装维护方便、外形美观、耐候性强特点;28、箱式变电站有欧式变和美式变两种类型,一般风电场常使用美式变;欧式变有一层外壳,有操作空间,便于现场维护；美式变的高压负荷开关和熔断器直接在油箱里,利用油绝缘,有体积小、结构紧凑、价格便宜等优点;29、箱式变电站设置2个直径不小于12mm的铜质螺栓的接地体,接地电阻应满足R≤4Ω,并在定期检查时查验;30、雷电流引起的过电压,取决于引下系统和接地网的电阻和面积;引下系统和接地网的电阻越小,面积越大,雷电流引起电压越小,反之亦然;31、风电场共采用三套计算机监控系统：一套随风力发电机组配套的计算机风电机群SCADA监控系统、一套升压站用的计算机监控系统、一套用于远方监视终端服务器系统;32、风电场升压站的计算机监控系统采用分层、分布、开放式的网络结构,由主控层和现地层组成,分别使用100M和10M以太网;主控层包括监控主站、远动站、打印机和GPS时钟系统等设备;现地层可在现地单机控制、保护、测量和采集信号;33、升压站信号分为电气设备运行状态信号、电气设备和线路事故和故障信号;34、升压站的主要电气设备可现地控制也可在中控室进行集中监控;中控室及现地均可操作断路器、隔离开关等;隔离开关与相应的断路器和接地刀闸之间装设闭锁装置; 35、根据风电场接入系统设计要求,风电场上网电量计量点设在出线处,计量点安装2套电能表和电能量远方终端1套,电能表采用智能式多功能电能表,精度为级;36、220kV主变压器配置2套冗余的差动、后备及非电量保护,保护动作于断开主变压器的各侧断路器;37、35kV无功自动补偿装置的断路器配置电流速断保护和过电压保护;电流速断保护动作于断开断路器；过电压保护带时限动作于断开断路器;38、35kV进线保护配置限时电流速断和过电流保护,以及零序过流保护、过负荷保护及小电流接地选线保护,保护动作于信号或跳闸;39、升压站根据规模配置1套或2套220V直流电源系统;直流电源系统配1组或2组容量为200Ah蓄电池组,采用高频开关电源装置对蓄电池组进行充电和浮充电;40、需要交流电源供电的计算机监控设备由UPS电源供电,一般选用1套或2套5Kva的UPS电源,UPS电源由直流系统的蓄电池供电;41、风电场的通信系统主要包括系统通信、场内通信以及对外通信;42、风力发电机组的现地监控系统主要包括两部分：第一部分为计算机控制单元,控制模块由plc或微计算机构成；第二部分为同步并网及功率控制单元,由变频器组成;43、风力发电机组的机械保护包括:风力发电机组配置的温度升高保护、振动超限保护、转速升高保护、电缆纽绞保护等;44、风电场能量管理平台在对风电机组进行功率调节时,两次限功率指令之间的最小时间间隔为50s;45、电能管理平台在当风速达到功率要求时,可实现单机有功功率在10%～100%额定功率之间调节;46、风电场应配置风电功率预测系统,系统具有0～48h短期风电功率预测以及15min～4h超短期风电功率预测功能;47、风电场每15min自动向电力系统调度部门滚动上报未来15min～4h的风电场发电功率预测曲线,预测值的时间分辨率为15min;48、风电场每天按照电力系统调度部门规定的时间上报次日0～24时风电场发电功率预测曲线,预测值的时间分辨率为15min49、风电场功率预测系统的组成;一般分为4个模块,即中尺度数值模拟系统、微尺度气象模型、发电量计算物理模型和误差统计校正模型;50、风功率预测系统能进行短期预测,提供72h风电功率预测,时间分辨率为15min;也能进行超短期预测,提供未来5h风电功率预测,时间分辨率为15min;51、SCADA系统可以对风电场的运行设备进行监视和控制,以实现数据采集、参数调节、各类信号报警,以及产生统计报表等各项功能;52、风电场中央监控系统通过电缆、光缆等介质将风力发电机组进行物理连接,对于介质的选择依据风电场的地理环境、风力发电机组的数量、风力发电机组之间的距离、风力发电机组与中央监控室的距离、项目的投资以及对通讯速率的要求制定;53、大规模存储电能的作用是：可以解决电力生产中的峰谷差难题；提高电力系统供电的可靠性,避免突然停电带来的麻烦和损失；储能可以提高系统的稳定性,在电力系统遇到大的扰动时,避免系统失稳；储能装置是风力发电、太阳能发电等可再生不稳定能源发电设备中不可缺少的装备;54、风电场电池储能是风电机组发出的电经过双向逆变的整流回路成直流存入电池,以后在需要用电时,电池里的电经过逆变器成交流输出;55、海上风电机组的冷却方式均采用油冷或者水冷,通过热交换器与外界进行热交换来达到散热的目的;56、海上风电机组的结构是密封性结构,设计的空气过滤器可以把水汽、盐分隔绝在外面,减少了这些不利因素对塔筒内部不见的腐蚀和污染,通过水冷系统对塔筒内的变频器、变压器、控制柜进行冷却;57、海上风电有它的特殊性,其场内输变电系统都是海缆,箱变一般在塔筒内;海缆长度比较长,充电电容比较大,风电场场内无功呈现容性,这与陆上风电有突出差别,所以对风电场升压站配置无功补偿有独特要求;58、风电场电能传输一般都经过二次升压,即风力发电机组千伏经机旁安装的箱变升至10千伏或35千伏为一次升压,二次升压为汇集后的10千伏或35千伏经安装在升压站的主变升至66/110/220/330千伏接入公共电网;59、风电场规模在100MW以内,输送距离在30km以内,考虑经济性,在系统接入变电站有110千伏等级的情况下,可建1个110千伏升压站,在系统接入变电站有220千伏等级的情况下,可建1个220千伏升压站；风电场规模较大、输送距离较长的情况下,拟建220千伏升压站为宜;60、风电场升压站低压侧电气主接线之所以采用单母线分段接线方式,其目的是考虑主变检修时,便于其母线段风机发出的电能能送出或在小风月便于某台主变退出运行,以节约一台主变的空载损耗;61、风电场主变压器一般采用三相双绕组油浸风冷有载调压电力变压器,而在风电场场内集电线路为电缆时,部分风电场采用了三相双绕组带平衡绕组的有载调压变压器;62、35千伏开关柜采用手车式或固定式金属铠装开关柜;63、无功补偿系统含电力电容器滤波支路的开关柜,由于容性电流较大,一般选用经老化试验的真空断路器或SF6断路器;断路器的额定电流根据容量选择,而热稳定电流一般取kA;64、220千伏、35千伏母线、220千伏、35千伏进线线路侧、主变压器两侧及主变压器中性点均装设复合外套金属氧化锌避雷器,此外主变压器中性点还装设放电间隙,35千伏并联电容器装设避雷器保护;65、开关柜需要有完善系统的过电压解决方案,35千伏开关柜一般在PT柜装设避雷器,或在每个开关柜安装过电压保护性能更好的过电压保护器,采用大能容和自脱离防爆型两项过电压技术,能有效抑制系统过电压对设备损坏;66、升压站采用复合式接地网;水平接地体采用606热镀锌扁钢；垂直接地极采用长的热镀锌角钢;变压器四周与人行道相邻处,设置与主接地网相连接的均压带67、风电场的控制系统应由两部分组成：一部分为就地计算机控制系统；另一部分为主控室计算机控制系统;主控制室计算机应备有不间断电源68、控制系统采用计算机控制技术实现对风力发电机组的运行参数、状态监控显示及故障处理,完成机组的最佳运行状态管理和控制;69、SCADA中文名称数据采集与监视控制系统;70、风电机控制系统参数及远程监控系统实行分级管理,未经授权不准越级操作;71、为了提高风电场的整体管理水平和自动化水平,保证风电场的安全、可靠运行,升压站应设置计算机监控系统、微机继电保护系统、防误操作闭锁系统、光纤和通信系统;72、蓄电池是一种储能设备,它能把电能转变为化学能储存起来；使用时,又把化学能转变为电能,通过外电路释放出来;73、海上风电的适应性要求包括防盐雾腐蚀措施、防雷措施、防雷接地系统;74、中央监控系统的网络结构支持链形、星形、树形结构;具体的连接方式需要根据风电机组的排布位置,结合现场施工的便捷性确定;75、单母线接线高压只有一组母线,每个出线和变压器都通过断路器和隔离开关接到母线上;76、母线起着汇集和分配电能的作用;扩大线路-变压器组仅仅比单母线少一个出口断路器等相应开关设备;77、为解决220千伏线路长效应现象,就要求在风电场升压站220千伏线路出口处安装能补偿220千伏线路充电功率一半的线路电抗器;78、线路隔离开关采用水平双断口式隔离开关,额定电流根据容量选择,热稳定电流为40kA;79、主变压器、出线回路电流互感器配置6个次级线圈;80、26/35千伏电压等级的电力电缆用于35千伏输电线路；15千伏电缆用于10千伏输电线路；1千伏用于机组至箱变之间的连接电缆;81、在同样的截面下,铝芯电缆载流量比铜芯的小,在选用时,在同样容量下,往往比铜芯大一个截面;82、箱式变压器应具有完整的保护、测量、控制、信号回路;83、应每年对机组的接地电阻进行测试一次,电阻值不宜高于4Ω；每年对轮毂至塔架底部的引雷通道进行检查和测试一次,电阻值不应高于Ω;84、220kV升压站主接地网实测接地电阻应满足R≤Ω,110kV及以下升压站主接地网实测接地电阻应满足R≤4Ω;85、风电场场内输变电系统：包括箱式变压器、场内集电线路两部分;集电线路有架空线路、高压电缆两种方式;86、变频器按照主电路工作方式分类,可以分为电压型变频器和电流型变频器;87、防止直击雷的保护装置有避雷针和避雷线;88、风电机组沿避雷带沿风机基础四周敷设,一般应用50mm×5mm热镀锌扁钢,距离基础约为1m,避雷带将基础周围的接地极相连接,形成完整的接地装置;89、升压站内微机防误闭锁装置对站内全部断路器、隔离开关和接地开关等进行防误闭锁,实现“五防”操作;90、风电场远程监控终端服务器系统通过OPC协议与风电机组SCADA监控系统和升压站监控系统通讯;91、风电场升压变电站通常配置两套监控系统,一套是风电机组SCADA监控系统,另一套是升压变电站设备的监控系统;92、控制系统采用计算机控制技术实现对风力发电机组的运行参数、状态监控显示及故障处理,完成机组的最佳运行状态管理和控制;93、日常监视时,重点关注风电机组状态有故障告警信号、各部件的温度、桨距角、风速和功率的对应等监控数据;94、UPS由电池、整流器和逆变器三部分组成,共有三种工作模式;95、低温、高温、高湿、盐雾腐蚀、高海拔等运行环境以及风沙、雷电、冰雪、台风等灾害性气候会对设备的安全稳定运行带来较大影响;因此,在实际的运行中,风电场应根据不同的气候特点,针对性地加强防尘、防雷、防台、防污闪、防腐蚀等工作,保证风电场的安全稳定运行;96、风电场与电网调度之间应保证有可靠的通信联系;97、风电机组电控系统包含保证机组安全可靠运行、从自然风中获取最大能量、向电网提供质量良好的电力三个方面的职能;98、变频器是双馈式风电机组中非常关键的部件,它将发电机转子侧的电能通过整流、逆变接入电网;99、静止无功发生器和静止无功补偿相比具有更快的响应速度,更宽的运行范围,尤其重要的是,电压较低时仍可以向电网注入较大的无功电流;100、在风力发电中,异步发电机的就地无功补偿可采取以下几种方法：电力电容器等容分组自动补偿、固定补偿与分组自动补偿相结合、SVC静态无功补偿;101、风力发电场将多台大型并网型的风力发电机组安装在风资源好的场地,按照地形和主风向排列,组成机群向电网供电;102、由于风的随机性和不稳定性,风电场需要无功补偿,并且一般选择为动态无功补偿装置,根据实际风电场运行经验,风电场所需要的无功容量在12%-16%之间;103、送出线路较长时特别是对220KV线路,会出现低负载电压翘尾效应; 104、主建筑、继电保护室、各屋内配电室灯采用荧光灯和白炽灯照明; 105、风电场的无功容量应按照分电压层和分电区基本平衡的原则进行配置; 106、风电场总无功消耗为电缆、箱变、主变、线路的综合无功和;107、根据计算得到总无功,参照结合已经投运风电场情况,一般基于欠补偿的原则选择补偿装置容量,而感性无功按其1/3容量或送出线路一半容性无功配置;108、箱式变电站的高压室由高压负荷开关、高压熔断器避雷器等组成,可以进行停送电操作并且设有过负荷和短路保护;109、风电专用浪涌保护器特点如下：可靠的热脱扣保护装置、通流容量大,残压低、可靠的老化告警方式、模块化设计,安装维护方便;110、主变压器装设过负荷保护,带时限动作于信号;111、场用变压器采用熔断器保护,设置用电计量装置1套;112、风电场升压站装设故障滤波装置,对相应的各种模拟量及开关量进行录波,用于系统各种事故情况的记录分析;113、操作电源系统包括直流和交流系统两部分;114、风电场升压站设置火灾自动报警系统1套,区域火灾自动报警器设在中控楼、中控室、35KV配电室、通信室、直流室及中控楼走廊设置火灾报警探头及按钮;115、风电场风电机组中央监控系统可以对风电场的运行设备风力风电机组、测风塔、箱式变电站、升压变压器等进行监视和控制,以实现数据采集、参数调节、各类信号报警以及产生统计报表等各项功能;116、风机监控系统也可以监控变流器、变距系统、齿箱系统、液压系统、偏航系统、发电机、安全链、电网状况等各个数字量,模拟量的输入、输出情况; 117、机组出现故障都会进行记录,内容包括：故障发生时间、事件代号、事件名,存储方式以数据库文件进行储存;。
机电一体化名词解释
闭式导轨:借助导轨副本身的封闭式结构，在变化的空间位置和受力状况下，使运动导轨和支承导轨的工作面都可能可靠接触，从而保证运动导轨的规定运动。
闭式导轨一般受温度的变化的影响较小。
支承件静刚度：静刚度等于支承件产生的静变形与承受的静载荷之比、开式导轨：借助于运动件的自重和外载荷，在一定的空间位置和受力状况下，使运动导轨和支承导轨的工作面可靠接触，从而保证运动导轨的规定运动。
开式导轨一般受温度变化的影响较小。
直线运动导轨副：支承导轨约束了运动导轨的五个自由度，仅保留沿给定轴线的移动自由度。
旋转运动导轨副：支承导轨约束了运动导轨的五个自由度，仅保留沿给定轴线的旋转运动自由度。
轴系的热特性：轴系的热特性主要参数是热源强度、温升及工作部位的热位移。
其他动压支承：是利用空气作用润滑剂的一种轴承，通过空气的弹性起支承作用，可避免固体面之间的直接接触，在轴颈和轴瓦之间形成气锲滚动导轨：滚动导轨的配对导轨面间由滚动体隔开，导轨不直接接触，运动时与滚动体产生滚动摩擦。
1＞机电一体化：其含义是机械与电子的集成技术。
定义为“在设计产品或制造系统时所考虑的精密机械工程、电子控制以及系统的最佳协同组合。
“2、系统：从广义上讲，系统可以定义为两个或者两个以上的事物组成的相互作用、相互依存，共同完成某种特定功能或形成某种事物现象的一个统一整体的总称。
3、机电一体化系统：是按照系统和机电一体化的定义，所有机电一体化产品以及这些产品的集成体。
如：数控机床、传真打印机等4、系统的数学模型：描述决定系统输入与输出之间关系的数学方程式静态系统：实时输出只与当时的输入有关。
动态系统：实时输出不仅与当时的输入有关，而且与过去的输入和输出有关。
微分方程组线性系统：输入和输出满足线性叠加原理的系统。
非线性系统：输入和输出不满足线性叠加原理的系统。
定常系统：数学模型中的所有系数都是与时间无关的常量的系统。
时变系统：数学模型中含有与时间有关的系数的系统。
机械振动与故障诊断基本知识
旋转机械状态监测与故障诊断讲义陈国远深圳市创为实技术发展有限公司2005年8月目录第一章状态监测的基本知识 (4)一、有关的名词和术语 (4)1. 振动的基本参量：幅值、周期（频率）和相位 (4)2. 通频振动、选频振动、工频振动 (6)3. 径向振动、水平振动、垂直振动、轴向振动 (6)4. 同步振动、异步振动 (7)5. 谐波、次谐波、亚异步、超异步 (7)6. 相对轴振动、绝对轴振动、轴承座振动 (7)7. 自由振动、受迫振动、自激振动、随机振动 (7)8. 高点和重点 (8)9. 刚度、阻尼和临界阻尼 (8)10. 共振、临界转速、固有频率 (9)11. 分数谐波共振、高次谐波共振和参数激振 (9)12. 涡动、正进动和反进动 (9)13. 同相振动和反相振动 (10)14. 轴振型和节点 (10)15. 转子挠曲 (11)16. 电气偏差、机械偏差、晃度 (11)17. 偏心和轴心位置 (11)18. 间隙电压、油膜压力 (11)二、传感器的基本知识 (12)1. 振动传感器 (12)2. 电涡流振动位移传感器的工作原理 (13)3. 电动力式振动速度传感器的工作原理 (13)⒋压电式加速度传感器的工作原理 (14)第二章状态监测常用图谱 (15)1．波德图 (15)2．极坐标图 (16)3．频谱瀑布图 (16)4．极联图 (17)5．轴心位置图 (18)6．轴心轨迹图 (18)7．振动趋势图 (19)8．波形频谱图 (20)第三章旋转机械的故障诊断 (22)1. 不平衡 (22)2. 不对中 (23)3. 轴弯曲和热弯曲 (26)4. 油膜涡动和油膜振荡 (28)5. 蒸汽激振 (30)6. 机械松动 (33)7. 转子断叶片与脱落 (33)8. 摩擦 (38)9. 轴裂纹 (40)10. 旋转失速与喘振 (40)11. 机械偏差和电气偏差 (43)第一章状态监测的基本知识一、有关的名词和术语机械振动是指物体围绕其平衡位置附近来回摆动并随时间变化的一种运动。
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文章编号:1006-754X(1999)03-0001-05机械系统的振动同步、控制同步与复合同步闻邦椿,赵春雨,宋占伟(东北大学,辽宁 沈阳110006)摘要: 近十多年来,在机械工业的各个部门,振动同步与控制同步得到了广泛的应用。
本文介绍该领域在近期内的发展和主要研究成果,即双机及多机系统的振动同步、双机机械系统的控制同步、定速比控制传动、复合同步、多机系统的控制同步及多个液压油缸的控制同步等,并给出了计算机仿真的若干成果。
关 键 词: 机械同步;控制同步;复合同步 中图分类号:TH113.2 文献标识码:AThe Application and Development ofSynchronization Theory in Mechanical SystemWEN Bang2chun,ZHAO Chun2yu,Song Zhan2wei(Northeastern University,Shenyang,Liaoning,China 110006)Abstract: In recent ten years,vibration synchronization and controlled synchronization have been widely used in mechanical engineering.In this paper,the recent development and main research results in this field is introduced,i.e.vibration synchronization,controlled synchronization and complex synchro2 nizationand the computer simulation results are given.K ey w ords: self2synchronization;vibration synchronization;controllde synchronization;varide structure complex control;phase monitor control;emulator network;fuzzy control1 引言机械工业部门中应用的许多机械设备,要求其中的两个或两个以上的工作部件,如转轴、机构、杆件、油缸活塞等有相同的速度、位移、加速度、相位及作用力等。
这类机械有双激振器式振动给料机、振动输送收稿日期:1999-06-20作者简介:闻邦椿,1930年生,现为东北大学机械工程与自动化学院教授,博士生导师,中国科学院院士,在机械动力学、转子动力学、非线性振动理论与应用、机械系统故障诊断、机械系统控制理论等方面进行了大量的研究工作,取得了显著的研究成果;赵春雨,1963年生,1997年9月在东北大学获博士学位,现为东北大学机械工程与自动化学院副教授,主要研究领域有多电机传动机械系统同步控制、自适应控制、智能控制和机械系统动力学等;宋占伟,1962年生,工学博士,东北大学机械工程与自动化学院副教授,博士后,研究方向为机械及液压系统电子控制,智能控制。
机、振动筛、振动冷却机、振动打桩机、同步轧机、拉伸式矫直机、双滚筒驱动的带式输送机、辊式破碎机、造纸机、煤球机、桥式与龙门起重机、液压顶升机、飞剪机以及水坝和船坞的闸门等。
研究该类机器的同步理论,以保证机器在最佳或较优状态下工作,这是研究工作的出发点。
机械系统同步理论及实现方式的研究和发展大致可分为以下四个阶段。
第一代同步方式:刚性传动(如齿轮传动)或柔性(如链或带传动)传动实现同步;第二代同步方式:振动同步(对于双激振器振动机)或电轴同步(对一般机械);第三代同步方式:传统的控制同步或控制同步与振动同步相结合的复合同步;第四代同步方式:多机系统的广义智能控制同步。
2 关于振动同步与振动同步传动本世纪60年代,前苏联Blehman 博士提出了双激振动机的同步理论。
由于应用这一理论可使机器结构大为简化,目前在工业部门中数以万计的利用振动同步原理的自同步振动机获得了应用,取得了重大的经济效益。
近十多年来,作者进一步发展了振动同步理论与控制同步理论[1,7,8],例如研究了近共振工况下自同步振动机的同步理论、激振器偏转式自同步振动机的工作理论、空间振动的自同步振动机的同步理论及振动同步理论等,并将研究成果应用于我国工业部门。
图1 同向回转双偏心转子振动系统的力学模型2.1 平面单质体同向回转自同步振动机的同步理论图1表示了平面运动单质体自同步振动机的力学模型。
参照此力学模型,可列出该振动机机体沿x 方向、y 方向和绕点o 的振动方程及轴系1和轴系2的转动方程式[1],可求得同步状态下的机体x 、y 和ψ方向的位移和角位移,进而可导出用来判别能否实现同步运转的同步性判据,即 D ≥1 D =m 2o ω2r 2W ΔM g -ΔM f(1)W =l 20J ′cos 2αψ-cos 2αx m ′x -cos 2αy m ′y式中,D 为同步性指数;W 为同步状态的稳定性指数;ΔM g 、ΔM f 为两个电动机输出转矩之差和两轴系摩擦阻矩之差;ω为两转轴的同步角速度;J ′、m ′x 、m ′y 为考虑支撑弹簧刚度影响时机体的诱导转动惯量与振动质量;αx 、αy 、αψ为激振力相对于位移和角位移的相位差。
在满足同步性判据的情况下,同时可求得两个偏心转子激振器的相位差角,例如,0.和180.,这两个相位差是与工作机体两种不同的运动轨迹相对应的。
其中哪一个运动状态是稳定的,要由同步状态的稳定性判据W cos Δα≥0予以确认。
当W 为正值时,为满足稳定性条件,Δα在-90.至+90.的范围内,工作机体作平移运动,机体上的所有点的运动轨迹为圆形;当W 为负值时,实现稳定运动的条件为Δα在90.至270.的范围内,工作机体绕质心摆动。
2.2 振动同步传动[7]利用振动可以将运动和能量传给一个或多个带有偏心质量的转子,这种传动原理我们称为振动同步转动。
试验指出,当自同步振动机两激振器获得同步之后,将其中一个激振器的电动机的电源切断,只要满足振动同步传动的条件,停止供电的电动机将继续保持回转运动。
停止供电的电动机之所以继续运转,而不因为系统阻尼而停止运转,这是因为该偏心转子跟随系统振动而获得了克服阻尼所需的能量。
由于只有一台电机供电,而没有供电的电动机没有内部能量损失,这样整个系统的能量损失就减少了。
3 双机及多机传动机械系统的控制同步3.1 具有外负载辨识的多机传动机械系统的控制同步与定速比控制传动在一般的多机传动机械中,影响多个电动机同步运行的重要因素是多机传动机械系统中的局部外负载的干扰,因此解决多机传动机械系统同步控制的关键在于外负载的辨识。
我们可以利用全维转子状态估计器估计感应电动机的外负载。
在感应电动机磁场定向控制过程中,感应电动机的转矩电流和磁链电流分别控制,通常在电动机速度低于额定转速时,电动机采用恒磁链传动控制方案,既可克服因系统复杂导致的安装传感器的不便,又可克服由于速度传感器而带来的系统干扰。
为验证负载辨识的有效性,进行了计算机模拟分析。
为不失一般性,给出三个电机组成的机械系统,并设其参数相同,即这里令n =3。
图2和图3分别为同步与定速比控制的结果。
3.2 双机传动机械系统的变结构复合控制同步如图1所示的平面单质体同向回转振动机,选择一个电机为主电机,由电源供电,另一个为从电机,由变频器供电,控制从电机偏心转子的相位跟踪主电机偏心转子的相位。
控制过程选择两个偏心转子的相位差X 1=φ1-φ2及其一阶导数 X 1=X 2= φ1- φ2作为状态变量。
而在该随动系统中,变频器的输出频率正比于控制端的电压,即M g 20=c 2′u ,由方程(1)图2 电机1,2对指令性速度跟踪控制计算机模拟结果(横轴为时间:秒)图3 电机2,3以定速比0.75跟踪指令性速度的计算机模拟结果经简化运算,可得到以下状态方程:X 1X 2=01k 2/J 2-c2′X 1X 2+ 0-c 2/J 2u +01/J 2M 0(2)M 0=c 1f 0+M 01-M 02[c 2-c 1+f 1-f 2+dm 0r φ1(f d 1-f d 2)/2]+(J 2-J 1)¨φ1由式(2)看出,通过调节控制电压u ,可以控制两个偏心转子的相位差。
该系统采用滑模控制器,计算机模拟结果证明其有效性。
3.3 平面单质体同向回转自同步振动机的相位差的模糊监督控制在文献[8]中,作者给出了双机驱动平面单质体振动机的两个感应电动机的速度跟踪控制方案,并给出两个感应电动机在零相位差起动时速度跟踪控制的计算机模拟结果。
结果表明在两个感应电动机的外负载及参数存在差异时,速度跟踪控制可获得零相位差附近的同步运行。
在文献[7]中作者研究了多机传动机械系统同步控制过程中感应电动机瞬时外负载的辩识问题。
在此作者给出了两个偏心转子相位差的模糊控制方案。
其模糊控制器存在两个状态模糊变量和一个控制变量,输入为两个偏心转子的相位差Δα和相位差的变化率。
这样速度同步控制与相位同步控制同时进行,随动电机的转矩电流等于速度调节电流和相位调节电流两部分之和。
由以上分析我们可以建立两个偏心转子的相位差监督控制器,如图4所示。
图5为相位差监督控制的计算机模拟结果。
ωm 1Δφ IF|Δφ|<εTHEN Δi T 1=0E LSE IF ωm 1>1500rpm THE N ω3m 2=1500rpm EL SE FUZZY CON TROLL ER FINDSΔi T 2ω3m 2图4 相位差监督控制器4 四机传动反向回转振动机的复合同步将振动同步与控制同步结合在一起,我们称它为复合同步。
平面运动双机传动振动机零同步的稳定条件是比较容易满足的。
对于四个偏心转子驱动的振动机,若能够保证两个同向回转的偏心块同相位运转,则其余两个偏心转子可与前面两个偏心转子自同步于零相位差运行。
因此,可以通过变频器控制一个电机跟踪另一个与其同向回转的电机,强制使偏心转子的相位同步运行。
电机的控制方法仍然选择磁场定向控制。
但是,在反向回转平面运动振动机工作过程中,偏心转子受到振动机体的惯性阻力矩是按正弦规律图5 两个偏心转子以90°相位差起动时零相位监督控制的计算机仿真结果图6 四电机复合同步的计算机仿真结果变化的,所以各电机的转速即是按正弦规律变化的。
因此要控制一个电机跟踪另一个电机,必须预测电机在未来时间的转速,根据电机未来的速度来调节另一个电机的转矩电流的大小。
转速调节器采用模糊控制器。