一种扭振包络性分析方法、装置、设备、介质及产品与流程

本技术涉及动力学性能测试领域，特别是涉及一种扭振包络性分析方法、装置、设备、介质及产品。

背景技术：

1、转子是旋转机械设备尤其是大型旋转机械的核心部件。其中转子试验台和试验件是一个大功率、高转速的复杂转子系统，也是用于研究转子的动力学特性、故障诊断、性能测试等方面的重要实验设备。转子扭转振动(简称为扭振)是指旋转机械中转子在运行过程中产生的扭转力矩引起的振动现象。转子扭振可以引起机械部件的疲劳破坏和断裂。振动过大会导致零部件的应力集中，从而减少其寿命和使用安全性。试验台对试验件扭振的动力学包络性有及其重要的意义，其结果决定着设计的试验件能否进行有效的试验台性能测试实验，因此要求试验台转子对试验件的有一定的扭振包络性。

2、目前针对转子试验台扭振的研究，大部分都是关于转子的扭振的检测和控制方面的，对于转子试验台对转子试验件扭振包络性的研究非常少。

3、评估试验台转子对试验件转子扭振的动力学包络性的常规方法是直接将试验件与试验台转子进行联算，得出整体轴系的动力学性能指标，然后评估试验件能否满足整体轴系的动力学要求，如果不能满足要求，则需要重新设计试验件在进行联算，然而，这种试验件转子的动力学设计的方法的流程非常繁琐。

技术实现思路

1、本技术的目的是提供一种扭振包络性分析方法、装置、设备、介质及产品，能够保证设计的试验件能否进行有效的试验台性能测试实验，对保证试验台的安全，防范重大安全生产事故的发生具有极其重要的意义。

2、为实现上述目的，本技术提供了如下方案：

3、第一方面，本技术提供了一种扭振包络性分析方法，所述扭振包络性分析方法应用于轴系转子系统；所述轴系转子系统包括：试验台转子系统和试验件转子系统；所述扭振包络性分析方法包括：

4、构建扭振动力学模型；所述扭振动力学模型是基于试验台转子系统的弹性阻尼特性，构建的用以表征旋转机械的动力学特性的物理仿真模型；

5、基于所述扭振动力学模型确定扭振固有频率；所述扭振固有频率包括试验台转子系统的各阶扭振固有频率；

6、确定扭振特性影响曲线；所述扭振特性影响曲线是通过在交界面处施加不同的扭振加速度导纳，根据所述扭振固有频率随所述扭振加速度导纳的变化趋势确定的；所述交界面为所述试验台转子系统和所述试验件转子系统的连接处；

7、基于所述扭振特性影响曲线，根据所述扭振固有频率和扭转激励频率，通过包络性原则，确定隔离裕度；所述扭转激励频率包括：恒定频率和变化频率；所述恒定频率包括：电器线路频率和电气线路频率；所述变化频率包括：变频电力驱动谐波频率和同步电机异步启动频率；

8、根据所述隔离裕度确定试验件转子系统的动力学参数的范围；所述动力学参数包括：转动频率、电机端激励频率和同步激励频率。

9、可选地，采用传递矩阵法，根据所述扭振动力学模型确定扭振固有频率。

10、可选地，采用传递矩阵法，根据所述扭振动力学模型确定扭振固有频率，具体包括：

11、采用传递矩阵法，确定所述扭振动力学模型的状态变量；

12、根据所述状态变量确定传递关系；

13、基于两端边界条件和所述传递关系，确定扭振频率方程；

14、采用非线性最小二乘法，根据所述扭振频率方程确定所述扭振固有频率。

15、可选地，所述传递关系的表达式为：

16、

17、其中，t为状态变量中的截面扭矩；α为状态变量中的截面转角；kα为扭转刚度系数；jp为结点上的集总转动惯量；s为扭振复频率；γ为两截面之间的传递矩阵；i为节点编号。

18、可选地，所述两端边界条件具体包括：

19、t1＝tn+1＝0,α1≠0；

20、所述扭振频率方程的表达式为：

21、u12＝0；

22、其中，t1为第一个截面上的传递矩阵；tn+1为第n+1个截面上的传递矩阵；α1为第一个截面上的转角；u12为扭振频率方程。

23、可选地，根据所述隔离裕度确定试验件转子系统的动力学参数的范围，具体包括：

24、若所述隔离裕度大于设定阈值，此时处于全域包络状态，则将所述扭振特性影响曲线上对应的数值范围确定为动力学参数的初始范围；

25、若所述隔离阈值不大于设定阈值，则判断模态动能占比是否大于设定比例，得到判断结果；

26、若所述判断结果为是，则出现激励激发现象，则将所述扭振特性影响曲线上对应的数值，确定为所述初始范围区间的最大值，得到调整范围；

27、若所述判断结果为否，则所述扭振特性影响曲线上对应的数值确定为风险值；所述风险值为影响所述轴系转子系统动力学性能的值；

28、根据所述调整范围和所述风险值，确定动力学参数的范围。

29、第二方面，本技术提供了一种扭振包络性分析装置，包括：

30、模型构建模块，用于构建扭振动力学模型；所述扭振动力学模型是基于试验台转子系统的弹性阻尼特性，构建的用以表征旋转机械的动力学特性的物理仿真模型；

31、扭振固有频率确定模块，用于基于所述扭振动力学模型确定扭振固有频率；所述扭振固有频率包括试验台转子系统的各阶扭振固有频率；

32、扭振特性影响曲线确定模块，用于确定扭振特性影响曲线；所述扭振特性影响曲线是通过在交界面处施加不同的扭振加速度导纳，根据所述扭振固有频率随所述扭振加速度导纳的变化趋势确定的；所述交界面为所述试验台转子系统和所述试验件转子系统的连接处；

33、隔离裕度确定模块，用于基于所述扭振特性影响曲线，根据所述扭振固有频率和扭转激励频率，通过包络性原则，确定隔离裕度；所述扭转激励频率包括：恒定频率和变化频率；所述恒定频率包括：电器线路频率和电气线路频率；所述变化频率包括：变频电力驱动谐波频率和同步电机异步启动频率；

34、确定模块，用于根据所述隔离裕度确定试验件转子系统的动力学参数的范围；所述动力学参数包括：转动频率、电机端激励频率和同步激励频率。

35、第三方面，本技术提供了一种计算机设备，包括：存储器、处理器以存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序以实现上述所述的扭振包络性分析方法。

36、第四方面，本技术提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述所述的扭振包络性分析方法。

37、第五方面，本技术提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述所述的扭振包络性分析方法。

38、根据本技术提供的具体实施例，本技术公开了以下技术效果：

39、本技术提供了一种扭振包络性分析方法、装置、设备、介质及产品，通过试验台转子对试验件转子的扭振包络性分析，确定满足试验台转子扭振指标要求的试验件转子动力学参数范围，在设计新试验件时，只要其动力学参数要在这一可行范围内，试验台转子的扭振就不会超标，因而不再需要将试验台转子和试验件转子的反复联算来评估整体轴系的动力学性能是否达标。由此，本技术能够保证设计的试验件能否进行有效的试验台性能测试实验，对保证试验台的安全，防范重大安全生产事故的发生具有极其重要的意义。