[发明专利]用于转子稳定的方法和系统

说明书

提供在转子组件处控制转子动力学的系统和方法。系统包括磁致动器和控制器。磁致动器与转子组件磁连通且获得与转子组件对应的测量矢量和指示转子动力学参数的测量矢量。磁致动器在转子组件处选择性输出电磁力。控制器存储和执行指令。指令包括经由电磁执行器向转子组件输出基线电磁力；从磁致动器获得转子组件处的测量矢量；至少基于测量矢量和转子组件的转子速度，确定与转子组件对应的非同步振动；至少基于测量矢量，转子速度和转子组件的预定转子动力学模型，确定与转子组件对应的交叉耦合刚度；至少基于交叉耦合刚度和与从磁致动器输出的电磁力对应的阻尼因子，确定转子组件的调整后的电磁力；向转子组件生成与调整后的电磁力对应的输出信号。

技术领域

本主题大体涉及用于转子组件的阻尼系统和方法。本主题更具体地涉及用于涡轮机的主动阻尼系统和方法。

背景技术

阻尼系统(例如涡轮机的支承件组件处的挤压膜阻尼器)通常可以针对附接有阻尼器系统的涡轮机的转子组件的广泛的操作范围。这样的阻尼系统可以是无源系统。这样的阻尼系统可能不足以在更有针对性的操作速度或条件下提供阻尼或足够的阻尼。例如，这样的宽频带宽阻尼系统可能不足以有效地提供相对于转子涡流(例如Alford涡流)或其他不期望的转子动力学条件(例如弓形转子启动，间隙控制，非同步振动(NSV)，或一般的振动抑制)的阻尼。

因此，需要用于转子组件和涡轮机的改进的阻尼系统。

发明内容

本发明的方面和优点将在下面的描述中部分地阐述，或者可以从描述中变得显而易见，或者可以通过实践本发明来学习。

提供了一种用于控制转子组件的系统和方法。该系统和方法可以包括用于减轻不期望的转子动力学，转子涡流或来自转子组件的振动的系统和方法。该系统包括磁致动器和控制器。磁致动器定位成与转子组件磁连通，并且构造成获得与转子组件相对应的测量矢量和指示转子动力学参数的测量矢量。磁致动器还构造成在转子组件处选择性地输出电磁力。控制器构造成存储并执行指令或该方法的一个或多个步骤。该方法或指令包括：经由磁致动器向转子组件输出基线电磁力；从磁致动器获得在转子组件处的测量矢量；至少基于测量矢量和转子组件的转子速度，确定与转子组件相对应的非同步振动；至少基于测量矢量，转子速度和转子组件的预定转子动力学模型，确定与转子组件相对应的交叉耦合刚度；至少基于交叉耦合刚度和与从磁致动器输出的电磁力相对应的阻尼因子，确定转子组件的调整后的电磁力；向转子组件生成与调整后的电磁力相对应的输出信号。

在一个实施例中，确定非同步振动包括经由傅立叶变换函数去除同步振动信号。

在另一个实施例中，确定交叉耦合刚度进一步至少基于包括转子组件的预定转子弯曲模式的预定转子动力学模型。

在又一实施例中，确定调整后的电磁力进一步基于比例补偿因子。在一个实施例中，确定调整后的电磁力进一步基于与磁致动器和转子组件的磁性材料之间的间隙相对应的比例补偿因子。在另一个实施例中，比例补偿因子包括输出信号的积分，该积分对应于到转子组件的与调整后的电磁力相对应的电流，并且电流的斜率与磁致动器和转子组件之间的间隙相对应。

在各种实施例中，指令进一步包括至少基于所确定的非同步振动的转子弯曲模式的确定的频率，对与调整后的电磁力相对应的输出信号进行滤波。在各种实施例中，指令进一步包括经由到功率放大器的电流将输出信号从数字信号转换为模拟信号。在一个实施例中，指令进一步包括经由磁致动器向转子组件生成与输出信号相对应的调整后的电磁力。在另一个实施例中，转换输出信号包括将输出信号从电流单元转换为与调整后的电磁力相对应的电压单元。

在又一个实施例中，指令进一步包括在一段时间内基于阈值趋势化非同步振动和交叉耦合刚度。在一个实施例中，指令进一步包括至少基于交叉耦合刚度和在一段时间内趋势化的非同步振动确定阻尼因子。

在一个实施例中，测量矢量包括与转子组件相对应的至少两个正交方向振动信号。