專利名稱：一種滑動軸承支撐的發(fā)電機轉(zhuǎn)子不平衡磁拉力測試實驗臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種滑動軸承支撐的發(fā)電機轉(zhuǎn)子不平衡磁拉力測試實驗臺。
技術(shù)背景
電力在我國能源消耗結(jié)構(gòu)中占據(jù)主要地位，水力發(fā)電和熱力發(fā)電是我目前最主要的電力來源，其中熱力發(fā)電目前仍然是我國最主要的、穩(wěn)定的電力來源。水力發(fā)電機組由水輪機驅(qū)動，轉(zhuǎn)速較低，因而采用多極對數(shù)的剛性轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)以獲得市電頻率的電能，轉(zhuǎn)子為粗短型，額定工作轉(zhuǎn)速遠低于其一階臨界轉(zhuǎn)速；熱電站發(fā)電機組通常由燃煤的蒸汽輪機或是燃氣輪機驅(qū)動，運轉(zhuǎn)速度高、載荷大，因而大型熱電站普遍采用單極對交流發(fā)電機，并采用滑動軸承支撐，發(fā)電機轉(zhuǎn)子為細長型，其額定工作轉(zhuǎn)速高于其一階臨界轉(zhuǎn)速。
發(fā)電機高速運轉(zhuǎn)時，由于轉(zhuǎn)子與定子間的偏心，形成不均勻氣隙磁場，會產(chǎn)生具有徑向和切向分量的不平衡電磁作用力，會使得系統(tǒng)振動加劇、發(fā)電效率降低，影響機組的安全運行和電站運行的經(jīng)濟性，對于大型、柔性發(fā)電機組其影響更加顯著。研究偏心磁拉力的作用機理和影響因素，對于系統(tǒng)設(shè)計、振動控制、故障診斷等均具有重要的指導意義
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種滑動軸承支撐的發(fā)電機轉(zhuǎn)子不平衡磁拉力測試實驗臺， 其是一種多功能、適應(yīng)多工況實驗研究測試平臺，可測試滑動軸承周向油膜壓力的分布，并可測試轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在不同勵磁電壓、多種負載工況條件下系統(tǒng)振動特性，通過調(diào)整發(fā)電機轉(zhuǎn)子鐵芯線圈的極對數(shù)和平衡配重輪盤質(zhì)量，可以分別獲得兩組測試系統(tǒng)。具備測試系統(tǒng)在跨二倍一階臨界轉(zhuǎn)速過程中的振動響應(yīng)的能力，通過改變負載特性，可測試發(fā)電機在空載、 平衡負載、不平衡負載下、電阻性/電感性/電容性負載等多種條件下，由于轉(zhuǎn)子與定子間的偏心而產(chǎn)生的不平衡電磁作用力對系統(tǒng)振動的影響。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種滑動軸承支撐的發(fā)電機轉(zhuǎn)子不平衡磁拉力測試實驗臺，包括可變磁極對數(shù)發(fā)電機轉(zhuǎn)子主軸系統(tǒng)和實驗臺基本構(gòu)架。
其中，可變磁極對數(shù)發(fā)電機轉(zhuǎn)子主軸系統(tǒng)，進一步包括發(fā)電機轉(zhuǎn)子、測速輪、前滑動軸承支撐子系統(tǒng)、傳感器支架、定子前端蓋、發(fā)電機轉(zhuǎn)子鐵芯和勵磁線圈、發(fā)電機定子、集電環(huán)、碳刷支架、碳刷、定子后端蓋、后滑動軸承支撐子系統(tǒng)；所述測速輪、發(fā)電機轉(zhuǎn)子鐵芯、集電環(huán)均安裝在所述發(fā)電機轉(zhuǎn)子上；所述發(fā)電機轉(zhuǎn)子前后兩端由所述前、后滑動軸承支撐子系統(tǒng)支撐；所述發(fā)電機定子安裝在所述發(fā)電機轉(zhuǎn)子外， 所述定子前端蓋、定子后端蓋安裝于發(fā)電機定子上，所述碳刷支架安裝于定子后端蓋上； 實驗臺基本構(gòu)架，進一步包括電動機、低速聯(lián)軸器、齒輪變速箱、高速聯(lián)軸器、平臺；所述電動機通過所述低速聯(lián)軸器與所述齒輪變速箱的低速軸連接，所述齒輪變速箱高速軸通過所述高速聯(lián)軸器與所述發(fā)電機轉(zhuǎn)子連接；電動機通過低速聯(lián)軸器、高速聯(lián)軸器、齒輪變速箱最終驅(qū)動發(fā)電機轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)； 所述電動機、齒輪變速箱、傳感器支架以及前、后滑動軸承支撐子系統(tǒng)均安裝于所述平臺上。
較佳地，所述可變磁極對數(shù)發(fā)電機轉(zhuǎn)子主軸系統(tǒng)還包括平衡配重輪盤；所述平衡配重輪盤設(shè)置于轉(zhuǎn)子上。
較佳地，調(diào)整發(fā)電機轉(zhuǎn)子鐵芯線圈的極對數(shù)和平衡配重輪盤質(zhì)量，來調(diào)節(jié)系統(tǒng)的一階臨界轉(zhuǎn)速，可以分別獲得兩組測試系統(tǒng)a)四極三相同步交流發(fā)電機轉(zhuǎn)子實驗臺，其額定工作轉(zhuǎn)速1500rpm/1800rpm，其低于系統(tǒng)一階固有頻率，可視作剛性轉(zhuǎn)子測試系統(tǒng)； b)兩極三相交流發(fā)電機轉(zhuǎn)子實驗臺，其額定工作轉(zhuǎn)速為3000rpm/3600rpm，其高于系統(tǒng)一階固有頻率，可視作柔性轉(zhuǎn)子測試系統(tǒng)。
較佳地，對應(yīng)所述剛性轉(zhuǎn)子測試系統(tǒng)，發(fā)電機轉(zhuǎn)子安裝四個鐵芯和對應(yīng)的勵磁線圈，各個線圈之間串聯(lián)，形成兩個磁極對。
較佳地，對應(yīng)所述柔性轉(zhuǎn)子測試系統(tǒng)，發(fā)電機轉(zhuǎn)子安裝兩個鐵芯和對應(yīng)的勵磁線圈，各個線圈之間串聯(lián)，形成一個磁極對；且發(fā)電機轉(zhuǎn)子鐵芯左右兩側(cè)對稱安裝兩個平衡配重輪盤，用于調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)一階臨界轉(zhuǎn)速。
較佳地，發(fā)電機轉(zhuǎn)子的勵磁線圈采用外部供電勵磁，通過調(diào)節(jié)供電電壓，可以調(diào)節(jié)勵磁磁場強度，進而可分析磁場強度對發(fā)電機轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動的影響。
較佳地，所述發(fā)電機轉(zhuǎn)子的勵磁線圈通過一外部的可調(diào)壓直流穩(wěn)壓電源供電；所述直流穩(wěn)壓電源連接碳刷，碳刷與集電環(huán)接觸，集電環(huán)連接勵磁線圈。
較佳地，所述可變磁極對數(shù)發(fā)電機轉(zhuǎn)子主軸系統(tǒng)發(fā)電機定子輸出負載調(diào)節(jié)系統(tǒng)， 其進一步包括負載電路，可變電阻器、可變電容器、可變電感器的一種或幾種的組合； 通過在定子各相輸出端中接入不同的負載，可以獲得不同的負載工況，進而測試轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在不同負載工況下的振動響應(yīng)。
較佳地，所述前滑動軸承支撐子系統(tǒng)和后滑動軸承支撐子系統(tǒng)均包括前端蓋、滑動軸承、墊塊、軸承座、軸承座上端蓋、后端蓋；所述滑動軸承安裝于所述軸承座內(nèi)，并通過所述軸承座上端蓋定位，所述前端蓋和后端蓋用于軸承座密封，發(fā)電機轉(zhuǎn)子安裝于滑動軸承中，滑動軸承的潤滑油經(jīng)過所述軸承座上端蓋供入軸承座內(nèi)，并通過所述前端蓋回油孔回油。
較佳地，所述可變磁極對數(shù)發(fā)電機轉(zhuǎn)子主軸系統(tǒng)還包括壓力傳感器；所述軸承承載面沿周向加工出若干個毛細導壓孔，為保證壓力順利導出，毛細導壓孔有多級孔徑，所述毛細導壓孔與所述壓力傳感器適配，其用于將油膜壓力導出到壓力傳感器測頭，從而測量軸承油膜壓力分布；壓力傳感器浸油安裝入毛細導壓孔。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下1、本發(fā)明為滑動軸承支撐的柔性發(fā)電機轉(zhuǎn)子不平衡磁拉力測試平臺，目前國內(nèi)尚無此種實驗平臺。
2、本發(fā)明的發(fā)電機轉(zhuǎn)子系統(tǒng)采用滑動軸承支撐，轉(zhuǎn)子經(jīng)過良好的動平衡，最高轉(zhuǎn)速可達12000rpm，柔性發(fā)電機轉(zhuǎn)子實驗臺系統(tǒng)具備跨二倍一階臨界轉(zhuǎn)速和跨二階臨界的測試言旨力。
3、本發(fā)明在流體動壓徑向滑動軸承承載面布置有5個壓力傳感器，可測量軸承周向油膜壓力分布。
4、本發(fā)明可通過調(diào)整轉(zhuǎn)子鐵芯和勵磁線圈的極對數(shù)和平衡配重輪盤質(zhì)量，來調(diào)節(jié)系統(tǒng)的一階臨界轉(zhuǎn)速和額定工作轉(zhuǎn)速，可分別獲得剛性四極三相同步交流發(fā)電機轉(zhuǎn)子實驗臺、柔性兩極三相交流同步發(fā)電機轉(zhuǎn)子實驗臺，兩套不同的測試系統(tǒng)。
5、本發(fā)明可測試在不平衡電磁拉力和滑動軸承油膜力耦合作用下，系統(tǒng)跨二倍一階臨界轉(zhuǎn)速的振動特性，可測試油膜渦動、油膜振蕩特性及不平衡磁拉力影響下系統(tǒng)的動力響應(yīng)特性。
6、本發(fā)明可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子鐵芯線圈的勵磁電壓，來調(diào)節(jié)勵磁磁場強度，進而測試不同勵磁磁場強度下發(fā)電機轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的響應(yīng)特性。
7、本發(fā)明可測試發(fā)電機在空載、平衡負載、不平衡負載、變負載、感性/容性/阻性負載等多種工況下系統(tǒng)的響應(yīng)特性。


圖1為本發(fā)明具體實施例實驗臺基本構(gòu)架的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明具體實施例可變磁極對數(shù)發(fā)電機轉(zhuǎn)子主軸系統(tǒng)的分解圖；圖3為本發(fā)明具體實施例可變磁極對數(shù)發(fā)電機轉(zhuǎn)子主軸系統(tǒng)的的剖視圖；圖4為本發(fā)明具體實施例前、后滑動軸承支撐子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明具體實施例滑動軸承的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明具體實施例滑動軸承下半瓦的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本年發(fā)明具體實施滑動軸承下半瓦的剖視圖；圖8為本發(fā)明具體實施例四極三相剛性交流發(fā)電機轉(zhuǎn)子主軸系統(tǒng)的分解圖；圖9為本發(fā)明具體實施例四極三相剛性交流發(fā)電機轉(zhuǎn)子主軸系統(tǒng)的的剖視圖；圖10為本發(fā)明具體實施例四極三相剛性交流發(fā)電機轉(zhuǎn)子鐵芯線圈勵磁電壓調(diào)節(jié)原理圖；圖11為本發(fā)明具體實施例兩極三相柔性交流發(fā)電機轉(zhuǎn)子主軸系統(tǒng)的分解圖； 圖12為本發(fā)明具體實施例兩極三相柔性交流發(fā)電機轉(zhuǎn)子主軸系統(tǒng)的的剖視圖； 圖13為本發(fā)明具體實施例兩極三相柔性交流發(fā)電機轉(zhuǎn)子鐵芯線圈勵磁電壓調(diào)節(jié)原理圖。
具體實施方式
下方結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步的描述。 實施例
如圖1至圖3，一種滑動軸承支撐的發(fā)電機轉(zhuǎn)子不平衡磁拉力測試實驗臺，包括可變磁極對數(shù)發(fā)電機轉(zhuǎn)子主軸系統(tǒng)、實驗臺基本構(gòu)架和發(fā)電機定子輸出負載調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
其中，可變磁極對數(shù)發(fā)電機轉(zhuǎn)子主軸系統(tǒng)，進一步包括發(fā)電機轉(zhuǎn)子301、測速輪302、前滑動軸承支撐子系統(tǒng)303、第一傳感器支架304、第一平衡配重輪盤305、定子前端蓋306、散熱風扇307、發(fā)電機轉(zhuǎn)子鐵芯和勵磁線圈308、發(fā)電機定子309、集電環(huán)310、碳刷支架311、碳刷、定子后端蓋312、第二平衡配重輪盤313、第二傳感器支架314、后滑動軸承支撐子系統(tǒng)315。
測速輪302、發(fā)電機轉(zhuǎn)子鐵芯和勵磁線圈308、集電環(huán)310均安裝在發(fā)電機轉(zhuǎn)子301 上；發(fā)電機轉(zhuǎn)子301前后兩端由所述前、后滑動軸承支撐子系統(tǒng)支撐；發(fā)電機定子309安裝在發(fā)電機轉(zhuǎn)子301外，定子前端蓋306、定子后端蓋312安裝于發(fā)電機定子309上，碳刷支架 311安裝于定子后端蓋312上。第一傳感器支架304、第二傳感器支架314分別靠近前、后滑動軸承支撐子系統(tǒng)設(shè)置。
第一平衡配重輪盤305、第二平衡配重輪盤313設(shè)置于發(fā)電機轉(zhuǎn)子301上，且分置轉(zhuǎn)子鐵芯和勵磁線圈308的前后側(cè)。這里僅為舉例，具體實施時，也可以不設(shè)置平衡配重輪ο
其中，實驗臺基本構(gòu)架，進一步包括電動機101、低速聯(lián)軸器102、齒輪變速箱103、高速聯(lián)軸器104、平臺108 ；電動機101通過低速聯(lián)軸器102與齒輪變速箱103的低速軸連接，齒輪變速箱103高速軸通過高速聯(lián)軸器104與發(fā)電機轉(zhuǎn)子301連接；電動機101通過低速聯(lián)軸器102、高速聯(lián)軸器104、齒輪變速箱103最終驅(qū)動發(fā)電機轉(zhuǎn)子301運轉(zhuǎn)；電動機101、齒輪變速箱103、傳感器支架以及前、后滑動軸承支撐子系統(tǒng)均安裝于平臺108上。
發(fā)電機定子輸出負載調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其進一步包括負載電路，可變電阻器、可變電容器、可變電感器的一種或幾種的組合； 通過在定子各相輸出端中接入不同的負載，可以獲得不同的負載工況，進而測試轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在不同負載工況下的振動響應(yīng)。
如圖4，本實施例中，前滑動軸承支撐子系統(tǒng)303和后滑動軸承支撐子系統(tǒng)315均包括前端蓋401、滑動軸承402、墊塊403、軸承座404、軸承座上端蓋405、后端蓋406 ；滑動軸承402安裝于軸承座404內(nèi)，并通過軸承座上端蓋405定位，前端蓋401和后端蓋406用于軸承座密封，發(fā)電機轉(zhuǎn)子301安裝于滑動軸承402中，滑動軸承402的潤滑油經(jīng)過軸承座上端蓋405供入軸承座404內(nèi)，并通過前端蓋401回油孔回油。
所述可變磁極對數(shù)發(fā)電機轉(zhuǎn)子主軸系統(tǒng)還包括壓力傳感器；所述軸承承載面沿周向加工出若干個毛細導壓孔，為保證壓力順利導出，毛細導壓孔有多級孔徑，所述毛細導壓孔與所述壓力傳感器適配，其用于將油膜壓力導出到壓力傳感器測頭，從而測量軸承油膜壓力分布；壓力傳感器浸油安裝入毛細導壓孔。
發(fā)電機轉(zhuǎn)子301的勵磁線圈采用外部供電勵磁，通過調(diào)節(jié)供電電壓，可以調(diào)節(jié)勵磁磁場強度，進而可分析磁場強度對發(fā)電機轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動的影響。
本實施例中，發(fā)電機轉(zhuǎn)子301的勵磁線圈通過一外部的可調(diào)壓直流穩(wěn)壓電源供電；所述直流穩(wěn)壓電源連接碳刷，碳刷與集電環(huán)310接觸，集電環(huán)310連接勵磁線圈。
本實施例，調(diào)整發(fā)電機轉(zhuǎn)子鐵芯線圈的極對數(shù)和平衡配重輪盤質(zhì)量，可以調(diào)節(jié)系統(tǒng)的一階臨界轉(zhuǎn)速，以分別獲得兩組測試系統(tǒng)a)四極三相同步交流發(fā)電機轉(zhuǎn)子實驗臺，其額定工作轉(zhuǎn)速1500rpm/1800rpm(25HZ/30HZ)，其低于系統(tǒng)一階固有頻率， 可視作剛性轉(zhuǎn)子測試系統(tǒng)；b)兩極三相交流發(fā)電機轉(zhuǎn)子實驗臺，其額定工作轉(zhuǎn)速為 3000rpm/3600rpm(50HZ/60HZ)，其高于系統(tǒng)一階固有頻率，可視作柔性轉(zhuǎn)子測試系統(tǒng)。
對應(yīng)所述剛性轉(zhuǎn)子測試系統(tǒng)，發(fā)電機轉(zhuǎn)子安裝四個鐵芯和對應(yīng)的勵磁線圈，各個線圈之間串聯(lián)，形成兩個磁極對。
對應(yīng)所述柔性轉(zhuǎn)子測試系統(tǒng)，發(fā)電機轉(zhuǎn)子安裝兩個鐵芯和對應(yīng)的勵磁線圈，各個線圈之間串聯(lián)，形成一個磁極對；且發(fā)電機轉(zhuǎn)子鐵芯左右兩側(cè)對稱安裝兩個平衡配重輪盤。
下面詳細說明本發(fā)明實施例的工作過程。
滑動軸承周向油膜壓力分布的測量方法本實驗臺采用的滑動軸承是一種流體動壓徑向滑動軸承，此類軸承一般用于高速、重載轉(zhuǎn)子的支撐，如大型蒸汽輪機、燃氣輪機轉(zhuǎn)子均采用此種支撐方式。測量滑動軸承油膜壓力分布，對于獲得油膜動力特性系數(shù)、研究流體動力潤滑機理，都具有重要意義。油膜壓力分布的測量方式參照圖5至圖7所示。
如圖5至圖7，滑動軸承為中心剖分式圓柱徑向滑動軸承，由上半瓦62、下半瓦61 兩部分組成。圖6和圖7詳細展示了油膜壓力的測量和壓力傳感器5的安裝方法。如圖6 和圖7所示，潤滑油通過供油孔1，進入油腔2，發(fā)電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，將油腔中潤滑油帶出，形成壓力油膜，從而實現(xiàn)潤滑，潤滑油在壓力的作用下經(jīng)過端面或泄油楔4泄出，并經(jīng)回油油路回油，從而實現(xiàn)潤滑油循環(huán)供給。
為測量滑動軸承周向壓力分布，在滑動軸承下半瓦沿著周向開有5個毛細導壓孔，如圖6中，為能準確測量油膜壓力，同時又不破環(huán)承載瓦面3，要適當選取導壓孔的直徑，同時為避免毛細導壓孔直徑過小引起的毛細效應(yīng)影響油膜壓力的測量，毛細導壓孔長度不能過長，毛細導壓孔應(yīng)該根據(jù)軸承尺寸，做成多級孔徑形式，其中，6對應(yīng)導壓孔中多級孔徑中最小孔徑的孔，如圖7中所示。壓力傳感器5采用螺紋安裝形式安裝于螺紋孔7中， 并用螺紋密封膠密封，安裝壓力傳感器5時，應(yīng)采用浸油安裝，保證安裝孔腔內(nèi)充滿潤滑油，避免空氣進入，影響壓力的測量。潤滑油壓力經(jīng)過毛細導壓孔，傳遞至壓力傳感器測頭， 從而實驗油膜壓力的測量。
)剛性轉(zhuǎn)子測試系統(tǒng)的設(shè)置方法此處所說的剛性轉(zhuǎn)子是指額定工作轉(zhuǎn)速低于系統(tǒng)一階臨界轉(zhuǎn)速。
剛性發(fā)電機轉(zhuǎn)子測試系統(tǒng)轉(zhuǎn)子為4極3相交流發(fā)電機轉(zhuǎn)子，額定工作轉(zhuǎn)速為 25Hz/30Hz，小于系統(tǒng)一階臨界轉(zhuǎn)速。發(fā)電機轉(zhuǎn)子301安裝4個轉(zhuǎn)子鐵芯和對應(yīng)的勵磁線圈， 勵磁線圈之間串聯(lián)，形成2個磁極對。其結(jié)構(gòu)組成和裝方式參見圖8和圖9所示。
發(fā)電機轉(zhuǎn)子301安裝于前滑動軸承支撐系統(tǒng)303和后滑動軸承系統(tǒng)315之中，測速輪302安裝在發(fā)電機轉(zhuǎn)子上，第一傳感器支架304、第二傳感器314安裝于發(fā)電機轉(zhuǎn)子附近，與轉(zhuǎn)子非接觸，散熱風扇安裝306安裝于發(fā)電機轉(zhuǎn)子301上，4個轉(zhuǎn)子勵磁貼心線圈308 采用螺釘安裝于發(fā)電機轉(zhuǎn)子301上，集電環(huán)310安裝于轉(zhuǎn)子301上，發(fā)電機定子套309套在轉(zhuǎn)子301上，定子前端蓋306、后端蓋312安裝于發(fā)電機定子上，碳刷支架安裝于定子后端蓋 312 上。
本系統(tǒng)中，不需要配備平衡配重輪盤，可認為此時平衡配重輪盤的質(zhì)量為零。
如圖10，四個勵磁線圈依次串聯(lián)，從而形成2個磁極對?？烧{(diào)壓直流穩(wěn)壓電源501的正負兩極連接到碳刷502上，碳刷502與集電環(huán)的兩電極接觸，集電環(huán)的兩極連接到勵磁線圈的兩極上，從而實現(xiàn)向轉(zhuǎn)子鐵芯線圈供電和勵磁。通過調(diào)節(jié)供電電壓，可以調(diào)節(jié)勵磁線圈的磁場強度大小，從而可以測試在不同勵磁磁場下，偏心發(fā)電機轉(zhuǎn)子受不平衡電磁拉力時的振動響應(yīng)。
)柔性轉(zhuǎn)子測試系統(tǒng)的設(shè)置方法柔性轉(zhuǎn)子是指其額定工作轉(zhuǎn)速高于系統(tǒng)的一階臨界轉(zhuǎn)速.柔性發(fā)電機轉(zhuǎn)子測試系統(tǒng)轉(zhuǎn)子為兩極三相交流發(fā)電機轉(zhuǎn)子，其額定工作轉(zhuǎn)速為 50Hz/60Hz，大于系統(tǒng)一階臨界轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)子安裝2個轉(zhuǎn)子鐵芯及其對應(yīng)的勵磁線圈，勵磁線圈之間串聯(lián)，形成1個磁極對，另外為了調(diào)節(jié)系統(tǒng)一階臨界轉(zhuǎn)速，在轉(zhuǎn)子鐵芯左右兩側(cè)對稱安裝兩個配重和平衡用輪盤，其主軸系統(tǒng)的組成如圖11所示。
如圖12所示，發(fā)電機轉(zhuǎn)子301安裝于前滑動軸承支撐系統(tǒng)303和后滑動軸承系統(tǒng) 315之中，測速輪302安裝在發(fā)電機轉(zhuǎn)子上，傳感器支架304、314安裝于發(fā)電機轉(zhuǎn)子附近，與轉(zhuǎn)子非接觸，平衡配重輪盤305、313對稱安裝于轉(zhuǎn)子上，散熱風扇安裝306安裝于發(fā)電機轉(zhuǎn)子301上，2個轉(zhuǎn)子勵磁貼心線圈308采用螺釘安裝于發(fā)電機轉(zhuǎn)子301上，集電環(huán)310安裝于轉(zhuǎn)子301上，發(fā)電機定子套309套在轉(zhuǎn)子301上，定子前端蓋306、后端蓋312安裝于發(fā)電機定子上，碳刷支架安裝于定子后端蓋312上。
如圖13，兩個勵磁線圈軸向?qū)ΨQ安裝，依次串聯(lián)，如圖所示，從而形成1個磁極對。 可調(diào)壓直流穩(wěn)壓電源501的正負兩極連接到碳刷502上，碳刷與集電環(huán)的兩電極接觸，集電環(huán)的兩極連接到鐵芯線圈的兩極上，從而實現(xiàn)向轉(zhuǎn)子鐵芯線圈供電和勵磁。通過調(diào)節(jié)供電電壓，可以調(diào)節(jié)勵磁線圈的磁場強度大小，從而可以測試在不同勵磁磁場下，偏心發(fā)電機轉(zhuǎn)子受不平衡電磁拉力時的振動響應(yīng)。
)多種負載工況的設(shè)置方法在發(fā)電機轉(zhuǎn)子系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)后，發(fā)電機定子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電壓輸出，可根據(jù)研究需要，靈活設(shè)定不同的負載工況。圖13為Y型連接的三相定子繞組，并列舉了三種典型的負載形式。
空載工況三相輸出不接任何負載平衡負載三相輸出接相同性質(zhì)和相同大小的負載，如可同時接入電阻性、電感性、電容性負載不平衡負載三相處處接各種特性的負載的任意組合，如可在U-N、V-N和W-N端接入相同性質(zhì)但是不同大小的負載；或是U-N，V-N和W-N端接入不同性質(zhì)的負載；或是在U-N和 V-N端都接入電阻性負載，W-N端空載。通過不同的負載組合，可以研究不同工況下轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的振動特性變負載三相輸出接入的負載大小可以在實驗中調(diào)節(jié)，如接入可變電阻器、可變電感器、可變電容器，或者各種特性負載的組合。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下1、本發(fā)明為滑動軸承支撐的柔性發(fā)電機轉(zhuǎn)子不平衡磁拉力測試平臺，目前國內(nèi)尚無此種實驗平臺。
2、本發(fā)明的發(fā)電機轉(zhuǎn)子系統(tǒng)采用滑動軸承支撐，轉(zhuǎn)子經(jīng)過良好的動平衡，最高轉(zhuǎn)速可達12000rpm，系統(tǒng)具備跨二倍一階臨界轉(zhuǎn)速和跨二階臨界的測試能力。
3、本發(fā)明在流體動壓徑向滑動軸承承載面布置有5個壓力傳感器，可測量軸承周向油膜壓力分布。
4、本發(fā)明可通過調(diào)整轉(zhuǎn)子鐵芯和勵磁線圈的極對數(shù)和平衡配重輪盤質(zhì)量，來調(diào)節(jié)系統(tǒng)的一階臨界轉(zhuǎn)速和額定工作轉(zhuǎn)速，可分別獲得剛性四極三相同步交流發(fā)電機轉(zhuǎn)子實驗臺、柔性兩極三相交流同步發(fā)電機轉(zhuǎn)子實驗臺，兩套不同的測試系統(tǒng)。
5、本發(fā)明可測試在不平衡電磁拉力和滑動軸承油膜力耦合作用下，系統(tǒng)跨二倍一階臨界轉(zhuǎn)速的振動特性，可測試油膜渦動、油膜振蕩特性及不平衡磁拉力影響下系統(tǒng)的動力響應(yīng)特性。
6、本發(fā)明可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子鐵芯線圈的勵磁電壓，來調(diào)節(jié)勵磁磁場強度，進而測試不同勵磁磁場強度下發(fā)電機轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的響應(yīng)特性。
7、本發(fā)明可測試發(fā)電機在空載、平衡負載、不平衡負載、變負載、感性/容性/阻性負載等多種工況下系統(tǒng)的響應(yīng)特性。
本發(fā)明優(yōu)選實施例只是用于幫助闡述本發(fā)明。優(yōu)選實施例并沒有詳盡敘述所有的細節(jié)，也不限制該發(fā)明僅為所述的具體實施方式
。顯然，根據(jù)本說明書的內(nèi)容，可作很多的修改和變化。本說明書選取并具體描述這些實施例，是為了更好地解釋本發(fā)明的原理和實際應(yīng)用，從而使所屬技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員能很好地利用本發(fā)明。本發(fā)明僅受權(quán)利要求書及其全部范圍和等效物的限制。
權(quán)利要求
1.一種滑動軸承支撐的發(fā)電機轉(zhuǎn)子不平衡磁拉力測試實驗臺，其特征在于，包括可變磁極對數(shù)發(fā)電機轉(zhuǎn)子主軸系統(tǒng)和實驗臺基本構(gòu)架；可變磁極對數(shù)發(fā)電機轉(zhuǎn)子主軸系統(tǒng)，進一步包括發(fā)電機轉(zhuǎn)子、測速輪、前滑動軸承支撐子系統(tǒng)、傳感器支架、定子前端蓋、發(fā)電機轉(zhuǎn)子鐵芯和勵磁線圈、發(fā)電機定子、集電環(huán)、碳刷支架、碳刷、定子后端蓋、后滑動軸承支撐子系統(tǒng)；所述測速輪、發(fā)電機轉(zhuǎn)子鐵芯、集電環(huán)均安裝在所述發(fā)電機轉(zhuǎn)子上；所述發(fā)電機轉(zhuǎn)子前后兩端由所述前、后滑動軸承支撐子系統(tǒng)支撐；所述發(fā)電機定子安裝在所述發(fā)電機轉(zhuǎn)子外， 所述定子前端蓋、定子后端蓋安裝于發(fā)電機定子上，所述碳刷支架安裝于定子后端蓋上；實驗臺基本構(gòu)架，進一步包括電動機、低速聯(lián)軸器、齒輪變速箱、高速聯(lián)軸器、平臺；所述電動機通過所述低速聯(lián)軸器與所述齒輪變速箱的低速軸連接，所述齒輪變速箱高速軸通過所述高速聯(lián)軸器與所述發(fā)電機轉(zhuǎn)子連接；電動機通過低速聯(lián)軸器、高速聯(lián)軸器、齒輪變速箱最終驅(qū)動發(fā)電機轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)； 所述電動機、齒輪變速箱、傳感器支架以及前、后滑動軸承支撐子系統(tǒng)均安裝于所述平臺上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實驗臺，其特征在于，所述可變磁極對數(shù)發(fā)電機轉(zhuǎn)子主軸系統(tǒng)還包括平衡配重輪盤；所述平衡配重輪盤設(shè)置于轉(zhuǎn)子上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的實驗臺，其特征在于，調(diào)整發(fā)電機轉(zhuǎn)子鐵芯線圈的極對數(shù)和平衡配重輪盤質(zhì)量，來調(diào)節(jié)系統(tǒng)的一階臨界轉(zhuǎn)速，可以分別獲得兩組測試系統(tǒng)a)四極三相同步交流發(fā)電機轉(zhuǎn)子實驗臺，其額定工作轉(zhuǎn)速1500rpm/1800rpm，其低于系統(tǒng)一階固有頻率，可視作剛性轉(zhuǎn)子測試系統(tǒng)；b)兩極三相交流發(fā)電機轉(zhuǎn)子實驗臺，其額定工作轉(zhuǎn)速為 3000rpm/3600rpm,其高于系統(tǒng)一階固有頻率，可視作柔性轉(zhuǎn)子測試系統(tǒng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的實驗臺，其特征在于，對應(yīng)所述剛性轉(zhuǎn)子測試系統(tǒng)，發(fā)電機轉(zhuǎn)子安裝四個鐵芯和對應(yīng)的勵磁線圈，各個線圈之間串聯(lián)，形成兩個磁極對。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的實驗臺，其特征在于，對應(yīng)所述柔性轉(zhuǎn)子測試系統(tǒng)，發(fā)電機轉(zhuǎn)子安裝兩個鐵芯和對應(yīng)的勵磁線圈，各個線圈之間串聯(lián)，形成一個磁極對；且發(fā)電機轉(zhuǎn)子鐵芯左右兩側(cè)對稱安裝兩個平衡配重輪盤。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實驗臺，其特征在于，發(fā)電機轉(zhuǎn)子的勵磁線圈采用外部供電勵磁，通過調(diào)節(jié)供電電壓，可以調(diào)節(jié)勵磁磁場強度，進而可分析磁場強度對發(fā)電機轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動的影響。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的實驗臺，其特征在于，所述發(fā)電機轉(zhuǎn)子的勵磁線圈通過一外部的可調(diào)壓直流穩(wěn)壓電源供電；所述直流穩(wěn)壓電源連接碳刷，碳刷與集電環(huán)接觸，集電環(huán)連接勵磁線圈。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實驗臺，其特征在于，還包括發(fā)電機定子輸出負載調(diào)節(jié)系統(tǒng)， 其進一步包括負載電路，可變電阻器、可變電容器、可變電感器的一種或幾種的組合；通過在定子各相輸出端中接入不同的負載，可以獲得不同的負載工況，進而測試轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在不同負載工況下的振動響應(yīng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實驗臺，其特征在于，所述前滑動軸承支撐子系統(tǒng)和后滑動軸承支撐子系統(tǒng)均包括前端蓋、滑動軸承、墊塊、軸承座、軸承座上端蓋、后端蓋；所述滑動軸承安裝于所述軸承座內(nèi)，并通過所述軸承座上端蓋定位，所述前端蓋和后端蓋用于軸承座密封，發(fā)電機轉(zhuǎn)子安裝于滑動軸承中，滑動軸承的潤滑油經(jīng)過所述軸承座上端蓋供入軸承座內(nèi)，并通過所述前端蓋回油孔回油。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的實驗臺，其特征在于，所述可變磁極對數(shù)發(fā)電機轉(zhuǎn)子主軸系統(tǒng)還包括壓力傳感器；所述軸承承載面沿周向加工出若干個毛細導壓孔，為保證壓力順利導出，毛細導壓孔有多級孔徑，所述毛細導壓孔與所述壓力傳感器適配，其用于將油膜壓力導出到壓力傳感器測頭，從而測量軸承油膜壓力分布；壓力傳感器浸油安裝入毛細導壓孔。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種滑動軸承支撐的發(fā)電機轉(zhuǎn)子不平衡磁拉力測試實驗臺，包括可變磁極對數(shù)發(fā)電機轉(zhuǎn)子主軸系統(tǒng)和實驗臺基本構(gòu)架。所述轉(zhuǎn)子主軸系統(tǒng)包括發(fā)電機轉(zhuǎn)子、前滑動軸承支撐子系統(tǒng)、傳感器支架、定子前端蓋、發(fā)電機轉(zhuǎn)子鐵芯和勵磁線圈、發(fā)電機定子、集電環(huán)、碳刷支架、碳刷、定子后端蓋、后滑動軸承支撐子系統(tǒng)；發(fā)電機轉(zhuǎn)子鐵芯、集電環(huán)均安裝在發(fā)電機轉(zhuǎn)子上；發(fā)電機轉(zhuǎn)子前后兩端由所述前、后滑動軸承支撐子系統(tǒng)支撐；發(fā)電機定子安裝在所述發(fā)電機轉(zhuǎn)子外。實驗臺基本構(gòu)架包括電動機、低速聯(lián)軸器、齒輪變速箱、高速聯(lián)軸器；電動機通過低速聯(lián)軸器與齒輪變速箱的低速軸連接，齒輪變速箱高速軸通過高速聯(lián)軸器與發(fā)電機轉(zhuǎn)子連接。
文檔編號G01L15/00GK102507120SQ201110367989
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月18日
發(fā)明者萬召, 劉顯波, 孟光, 徐曉霞, 荊建平, 謝帆 申請人:上海交通大學