磁懸浮高速離心式鼓風(fēng)機(jī)的喘振檢測(cè)

磁懸浮高速離心式鼓風(fēng)機(jī)的喘振檢測(cè)韓邦成;王凱;鄭世強(qiáng);張寅【摘要】Forthesurgeproblemexistinginamagneticallysuspendedhighspeedcentrifugalblower,asurgedetectionmethodbasedonamagneticbearingwasproposed.Auniversalco-frequencywavetrapwasadoptedtofiltertheco-frequencycomponentsintheprocessofrotordisplacementforeliminatingtheinfluencesofco-frequencyperturbationonsurgedetections.Byanalyzingeffectsofdifferentconvergencefactorsonestimatedfunctionsofsurgefrequency,anadaptiveestimationalgorithmwithvariableconvergencefactorswasproposedtoreducetheinterferenceoflowfrequencysignalsandtoimprovethequickreactioncapacitytosurgesignaldetection.Finally,theconvergenceoftheproposeddetectionmethodwasanalyzed,andaverificationexperimentwasperformedonatestsystemforthe100kWmagneticallysuspendedcentrifugalblower.Theexperimentalresultshowsthattheimprovedsurgedetectionalgorithmdetectspremonitorysignalsofsurgerotatingstallbeforethesurgeoccursanddetectssurgesignalswithin0.23safterthesurgeoccurs,whichshortensthedetectiontimeby2.6sascomparedwiththatofcommonalgorithms.Theproposedalgorithmischaracteristicsbysimple,highvelocity,lesscalculationandcanbeimplementedwithoutotherauxiliarysystems.Moreover,itcanreflectthechangesoffrequencyandamplitudeduringthesurges.%針對(duì)磁懸浮高速離心式鼓風(fēng)機(jī)的喘振問題，提出了一種基于磁懸浮軸承的喘振檢測(cè)方法.該方法采用通用同頻陷波器濾除轉(zhuǎn)子位移中的同頻分量,消除了同頻擾動(dòng)對(duì)喘振檢測(cè)的影響;通過分析不同收斂因子對(duì)喘振頻率估計(jì)的作用,基于自適應(yīng)估計(jì)提出了變收斂因子的喘振頻率和幅值估計(jì)方法,減小了低頻信號(hào)的干擾,提高了喘振信號(hào)檢測(cè)的快速響應(yīng)能力.最后,分析了改進(jìn)檢測(cè)算法的收斂性,并在100kW磁懸浮離心式鼓風(fēng)機(jī)測(cè)試系統(tǒng)上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證?實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，改進(jìn)后的喘振檢測(cè)算法可在喘振發(fā)生前檢測(cè)出喘振先兆旋轉(zhuǎn)失速信號(hào)，在喘振發(fā)生0.23s內(nèi)檢測(cè)出喘振信號(hào),較改進(jìn)前的檢測(cè)結(jié)果提高了2.6s.該檢測(cè)方法無(wú)需外加其它檢測(cè)單元,算法簡(jiǎn)單、快速,計(jì)算量小、并可有效地反映喘振發(fā)生過程中頻率與振幅的變化.期刊名稱】《光學(xué)精密工程》年(卷),期】2017(025)004【總頁(yè)數(shù)】9頁(yè)(P910-918)【關(guān)鍵詞】磁懸浮高速離心式鼓風(fēng)機(jī);喘振檢測(cè);轉(zhuǎn)子位移;自適應(yīng)估計(jì)【作者】韓邦成;王凱;鄭世強(qiáng);張寅【作者單位】北京航空航天大學(xué)慣性技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室新型慣性儀表與導(dǎo)航系統(tǒng)技術(shù)國(guó)防重點(diǎn)學(xué)科實(shí)驗(yàn)室,北京100191;北京市高速磁懸浮電機(jī)技術(shù)及應(yīng)用工程技術(shù)研究中心,北京100191【正文語(yǔ)種】中文【中圖分類】TH442與傳統(tǒng)的機(jī)械軸承相比，磁懸浮軸承具有無(wú)摩擦、無(wú)需潤(rùn)滑、壽命長(zhǎng)、振動(dòng)可控、噪音低、能量密度高等優(yōu)點(diǎn)［1-3］，故其越來(lái)越多地應(yīng)用在透平類機(jī)械當(dāng)中。磁懸浮離心式鼓風(fēng)機(jī)采用了磁懸浮軸承技術(shù)的透平設(shè)備，它的主要結(jié)構(gòu)是將鼓風(fēng)機(jī)增壓部分直接安裝在電機(jī)軸的延伸端上，省略了增速器及聯(lián)軸器，實(shí)現(xiàn)了由高速電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)離心式鼓風(fēng)機(jī)。喘振是透平式壓縮機(jī)械在流量減少到一定程度時(shí)所發(fā)生的一種非正常工況下的振動(dòng)喘振不僅會(huì)使得壓縮機(jī)械工作效率下降、性能急劇惡化，還有可能會(huì)破壞葉片，造成嚴(yán)重的事故。磁懸浮鼓風(fēng)機(jī)也會(huì)發(fā)生喘振，其對(duì)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)造成的危害更加嚴(yán)重。引起喘振的原因主要有兩個(gè)：一個(gè)是風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的氣流出現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)失速，產(chǎn)生局部的失速團(tuán)，而這種旋轉(zhuǎn)失速一般是喘振的前兆；第二個(gè)原因與網(wǎng)管系統(tǒng)有關(guān)，即當(dāng)網(wǎng)管系統(tǒng)阻力增大時(shí)，風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)會(huì)發(fā)生改變［4］。目前關(guān)于喘振的研究主要集中在兩方面：一是優(yōu)化機(jī)械結(jié)構(gòu)來(lái)改善鼓風(fēng)機(jī)與壓縮機(jī)械的性能［5］；二是通過主動(dòng)/被動(dòng)控制使鼓風(fēng)機(jī)與壓縮機(jī)的工作點(diǎn)遠(yuǎn)離喘振區(qū)［6］。喘振抑制涉及喘振的檢測(cè)，快速準(zhǔn)確的喘振檢測(cè)方法不僅僅有益于壓縮機(jī)械安全穩(wěn)定運(yùn)行，也是喘振控制過程中的關(guān)鍵技術(shù)。針對(duì)喘振檢測(cè)問題，國(guó)內(nèi)外學(xué)者做了許多工作。喘振的顯著特點(diǎn)是管道內(nèi)氣流壓力的起伏波動(dòng)，因此出口壓力常被用于喘振檢測(cè)的指示信號(hào)［7］。Liu［8］等人通過分別測(cè)量與分析系統(tǒng)的壓力、溫度和噪聲信號(hào)來(lái)判斷壓縮機(jī)械的喘振點(diǎn)。但是壓力、溫度與噪聲信號(hào)受外界的干擾較大，靈敏度低。秦海波［9］等將特定時(shí)間段內(nèi)壓力動(dòng)態(tài)變化的幅值作為氣動(dòng)不穩(wěn)定的參數(shù)；朱智富［10］計(jì)算出了出口壓力的均方差，并將其作為判斷是否發(fā)生喘振的關(guān)鍵參數(shù)。文獻(xiàn)［11］涉及的相關(guān)系數(shù)法是通過計(jì)算當(dāng)前信號(hào)與前期信號(hào)之間的相互關(guān)聯(lián)程度并根據(jù)系數(shù)大小來(lái)判斷是否發(fā)生喘振。這類關(guān)鍵參數(shù)方法算法簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，計(jì)算量小，但是單一的參數(shù)難以反映出喘振發(fā)生過程的動(dòng)態(tài)變化。Fourier變化［12］與小波分析［13］近年來(lái)被越來(lái)越多的用于喘振與旋轉(zhuǎn)失速檢測(cè)分析中。Wu［14］等人利用經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解(EMD)與連續(xù)小波變換(CWT)進(jìn)行喘振檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)基于經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解的喘振檢測(cè)方法優(yōu)于小波變換。Mohamed［15］等人利用模糊神經(jīng)模型來(lái)檢測(cè)渦輪壓縮機(jī)的喘振現(xiàn)象，通過仿真模擬，模糊系統(tǒng)可有效地檢測(cè)壓縮機(jī)械的喘振。這類方法可以有效地反映出喘振過程中信號(hào)的變化，但是計(jì)算量大，難以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)，多用于喘振信號(hào)的分析。自適應(yīng)陷波器(ANF)由Regalia［16］提出，用于正弦周期信號(hào)的幅值與頻率估計(jì)，近年來(lái)自適應(yīng)估計(jì)經(jīng)改進(jìn)后已被應(yīng)用于磁軸承系統(tǒng)［17］與電力系統(tǒng)［18］中進(jìn)行信號(hào)跟隨與頻率估計(jì)，取得了一定的效果。本文針對(duì)磁懸浮高速離心式鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的喘振問題，提出了一種基于磁懸浮軸承的喘振檢測(cè)方法。該方法結(jié)合磁懸浮軸承系統(tǒng)的特性，利用轉(zhuǎn)子位移信號(hào)進(jìn)行磁懸浮離心式鼓風(fēng)機(jī)的喘振檢測(cè)。為了消除同頻擾動(dòng)對(duì)喘振檢測(cè)的影響，采用通用同頻陷波器濾除位移信號(hào)中與轉(zhuǎn)速同頻的分量。在此基礎(chǔ)上，基于自適應(yīng)估計(jì)，通過信號(hào)跟隨和頻率估計(jì)，得到喘振信號(hào)的頻率和幅值。為提高喘振信號(hào)檢測(cè)的快速響應(yīng)能力，文中提出了一種變收斂因子的喘振頻率估計(jì)方法，同時(shí)對(duì)改進(jìn)檢測(cè)算法的收斂性進(jìn)行了分析。在北航100kW磁懸浮離心式鼓風(fēng)機(jī)測(cè)試平臺(tái)上測(cè)得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了該方法的有效性。磁懸浮軸承系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)子位移信號(hào)具有噪聲小、精度高、受外界干擾較小和采樣頻率高等優(yōu)點(diǎn)，為磁懸浮鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)所特有且能用于喘振檢測(cè)。不過，受加工誤差，裝配工藝等影響，轉(zhuǎn)子會(huì)存在一定的殘余不平衡量。因此，當(dāng)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，極易產(chǎn)生與轉(zhuǎn)速同頻的周期性不平衡振動(dòng)力，從而引起與轉(zhuǎn)速同頻的位移波動(dòng)。在喘振的初始發(fā)生階段，同頻振動(dòng)的振幅與喘振信號(hào)幅值相近，從而給喘振檢測(cè)帶來(lái)了一定干擾。為了避免位移信號(hào)中同頻振動(dòng)對(duì)喘振檢測(cè)速度的影響，這里采用中心陷波頻率隨轉(zhuǎn)速變化的同頻陷波器來(lái)濾除同頻信號(hào)。同頻陷波器的原理框圖如圖1［19］。陷波器N(s)的核心是跟蹤濾波器Nf⑸，其中心頻率隨轉(zhuǎn)速變化；Q為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速；⑷為反饋系數(shù)，其決定了陷波器的收斂速度與中心陷波帶寬。設(shè)g(t)為跟蹤濾波器Nf的輸入，c(t)為跟蹤濾波器Nf的輸出，則有：對(duì)公式進(jìn)行兩次求導(dǎo)，可知c(t)與g(t)滿足以下微分方程：對(duì)公式進(jìn)行拉普拉斯變換，可知跟蹤濾波器Nf的傳遞函數(shù)為：同頻陷波器N的輸入XA(t)至輸出uA(t)的傳遞函數(shù)為：圖2為反饋系數(shù)⑷分別為1和9時(shí)采用的同頻陷波器的幅頻特性曲線。由圖2可見，⑷決定了陷波器的N(s)的中心陷波帶寬，當(dāng)⑷增大時(shí)，陷波效果變差。喘振信號(hào)跟隨估計(jì)喘振發(fā)生時(shí)鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)內(nèi)質(zhì)量流量和壓力會(huì)發(fā)生變動(dòng)，使得作用在轉(zhuǎn)子葉輪上的外力發(fā)生改變，從而引起磁懸浮軸承系統(tǒng)轉(zhuǎn)子位移發(fā)生波動(dòng)。設(shè)由喘振引起的轉(zhuǎn)子位移波動(dòng)為：其中幅值A(chǔ)、相角6都為未知量。在鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的管道長(zhǎng)度與容積確定，電機(jī)轉(zhuǎn)速一定的條件下，系統(tǒng)經(jīng)典喘振頻率wO在一段時(shí)間內(nèi)可近似認(rèn)為不變。定義兩個(gè)狀態(tài)變量x1(t)和x2(t)，用x1(t)作為喘振信號(hào)u(t)的估計(jì)值，同時(shí)引入與x1(t)幅值相等，相位相差n/2的x2(t)。令v(t)=(v1(t)v2(t))T為狀態(tài)變量x1(t)和x2(t)的正余弦分量，則狀態(tài)變量x1(t)和x2(t)可表示為：則喘振信號(hào)的幅值估計(jì)為：設(shè)e(t)=u(t)-x1(t)為跟隨估計(jì)誤差，依據(jù)最小方差原則，定義代價(jià)函數(shù)為[20]:根據(jù)自適應(yīng)估計(jì)器梯度下降方法，使得狀態(tài)變量的變化方向?yàn)榇鷥r(jià)函數(shù)的負(fù)梯度方向，即式中，￡為正常數(shù)，用于調(diào)節(jié)收斂速度，展開可得：對(duì)公式兩邊同時(shí)求導(dǎo)可得：由公式(6)、公式(10)和公式(11)，可得喘振信號(hào)跟隨估計(jì)式為：在零初值條件下，對(duì)公式(12)進(jìn)行拉普拉斯變換，得：令s=jw,當(dāng)參數(shù)￡不為0時(shí)有：公式(14)表明，當(dāng)參數(shù)￡不為0,狀態(tài)變量x1(t)可有效跟隨輸入信號(hào)u(t)。喘振頻率估計(jì)在信號(hào)跟隨估計(jì)結(jié)果穩(wěn)態(tài)時(shí)，根據(jù)公式(12),喘振頻率w0可用下式計(jì)算［21］：當(dāng)喘振頻率w0未知時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)喘振頻率估計(jì)功能，引入了變量0,以0作為w0的估計(jì)值，并用0代替公式中的w0,可得：上式表明計(jì)算值0與估計(jì)值0之間存在誤差，采用積分控制可以使該誤差逐漸減小。設(shè)積分系數(shù)為kv，且kv>0,則有：由公式(16)與公式(17)，可推出：由于>0始終成立，故公式(18)可寫成：其中M為大于零的常數(shù)，稱為收斂因子。用0代替公式(12)中的w0,結(jié)合喘振頻率估計(jì)式(19)得到喘振信號(hào)自適應(yīng)估計(jì)為：自適應(yīng)估計(jì)的結(jié)構(gòu)圖如圖3所示，頻率估計(jì)部分根據(jù)信號(hào)跟蹤估計(jì)的結(jié)果x1(t)、x2(t)及輸入信號(hào)u(t)進(jìn)行喘振頻率估計(jì)；信號(hào)跟隨估計(jì)部分根據(jù)頻率估計(jì)結(jié)果0進(jìn)行喘振信號(hào)的跟隨估計(jì)。4.1變收斂因子喘振頻率估計(jì)在實(shí)際應(yīng)用過程中，位移信號(hào)中除了同頻擾動(dòng)及喘振信號(hào)，還含有一定的小幅干擾信號(hào)，這使得頻率估計(jì)結(jié)果會(huì)有一些小幅波動(dòng)［20］。不同收斂因子的頻率估計(jì)結(jié)果如圖4所示，其中pl最大而p5最小。當(dāng)收斂因子p偏大時(shí)，響應(yīng)速度較快但是抗干擾能力不足；當(dāng)收斂因子p偏小時(shí)，抗干擾能力較強(qiáng)，但是響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)。磁懸浮離心式鼓風(fēng)機(jī)的喘振信號(hào)檢測(cè)是一個(gè)從無(wú)到有的過程，喘振信號(hào)幅值會(huì)逐漸增大至穩(wěn)定。固定的收斂因子p難以同時(shí)滿足喘振檢測(cè)的快速性與抗干擾性的要求。為了保證喘振檢測(cè)的快速性與抗干擾性，本文對(duì)自適應(yīng)估計(jì)算法中的喘振頻率估計(jì)進(jìn)行改進(jìn)。在收斂因子中引入喘振信號(hào)的幅值估計(jì)，收斂因子大小隨著喘振幅值而改變，結(jié)合公式(7)得：在喘振初始階段，喘振信號(hào)的幅值較小，則收斂因子較大，提高了響應(yīng)速度；而在系統(tǒng)發(fā)生喘振時(shí)，振幅較大，則收斂因子就會(huì)減小，提高了抗干擾性。將根據(jù)公式(19)和公式(21)可得：用式(22)代替式(20)中的喘振頻率估計(jì)，可得到改進(jìn)后用于喘振檢測(cè)的自適應(yīng)估計(jì)算法為：結(jié)合位移信號(hào)的同頻擾動(dòng)濾波，得到改進(jìn)的喘振檢測(cè)算法的結(jié)構(gòu)如圖5所示。磁懸浮軸承系統(tǒng)的位移信號(hào)經(jīng)同頻陷波器濾除了同頻分量，在此基礎(chǔ)上，基于改進(jìn)的自適應(yīng)估計(jì)方法，通過喘振信號(hào)跟隨和喘振頻率估計(jì)，可得到喘振信號(hào)的頻率和幅值。喘振頻率估計(jì)收斂性分析當(dāng)PHO時(shí)，在喘振頻率估計(jì)值0處，改進(jìn)后自適應(yīng)估計(jì)算法的響應(yīng)為0)，可算出［17］：式中：令根據(jù)公式0可表示為對(duì)公式(27)運(yùn)用平均方法，以0a表示0的平均值，得到其平均方程為：其中由上式可知0a=w0是0a)的孤立奇點(diǎn)。且根據(jù)文獻(xiàn)［22］中的定理4.1可知，對(duì)于任意0是一致漸進(jìn)穩(wěn)定的。在附近，利用泰勒公式展開公式(28)，得到：,根據(jù)公式(31)可知，0收斂到w0,收斂速度取決于p0A的大小，且頻率收斂速度與輸入信號(hào)幅值成正比。5.1實(shí)驗(yàn)平臺(tái)利用圖6所示的磁懸浮離心式鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)試驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。圖中的風(fēng)機(jī)為100kW磁懸浮鼓風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)與管道參數(shù)見表1。磁軸承的控制采用以數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)為核心的數(shù)字控制系統(tǒng)。其中DSP對(duì)轉(zhuǎn)子位移信號(hào)進(jìn)行采樣與控制運(yùn)算(采樣和運(yùn)算頻率為6.67kHz)，輸出多路PWM信號(hào)，經(jīng)過功率放大電路控制流過磁軸承線圈的電流，從而改變作用在轉(zhuǎn)子上的電磁力，使轉(zhuǎn)子穩(wěn)定懸浮于給定位置。在試驗(yàn)過程中，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在10000r/min(167Hz)，在保持轉(zhuǎn)速不變的情況下逐漸關(guān)閉管道出口處的閥門使管道內(nèi)壓力升高，從而鼓風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)逐漸靠近喘振區(qū)域。管道內(nèi)的氣動(dòng)不穩(wěn)定現(xiàn)象十分明顯時(shí)快速打開閥門，使得鼓風(fēng)機(jī)回到正常穩(wěn)定工作狀態(tài)，從而完成一次喘振試驗(yàn)。在整個(gè)試驗(yàn)過程中，通過CAN卡將DSP控制器與上位機(jī)相連，并將轉(zhuǎn)子位移的信號(hào)傳給上位機(jī)并進(jìn)行數(shù)據(jù)的保存。實(shí)驗(yàn)中喘振檢測(cè)的參數(shù)如表2所示。試驗(yàn)結(jié)果及分析圖7為喘振實(shí)驗(yàn)過程中轉(zhuǎn)子軸向位移SZ、徑向A端位移SA(A端為上端，靠近葉片與蝸殼)及徑向B端位移SB(B端為下端，遠(yuǎn)離葉片與蝸殼)隨時(shí)間變化的曲線。隨著閥門的開度逐漸減小，鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)逐漸發(fā)生喘振。在穩(wěn)定狀態(tài)下(0~1s)，軸向、A端與B端的位移振幅分別為4、7、5pm;在旋轉(zhuǎn)失速過程中(1~3.4s),A端的位移振幅增大到10pm,軸向與B端位移振幅保持不變；在過渡過程中(3.4~6s),軸向與A端的位移振幅逐漸增大；在喘振工況下(6~10s),軸向與A端的位移振幅分別長(zhǎng)大到20.21pm;而B端位移在喘振實(shí)驗(yàn)過程中幅值不變。磁懸浮軸承系統(tǒng)中徑向B端由于遠(yuǎn)離葉片與蝸殼，在喘振發(fā)生時(shí)位移信號(hào)并沒有出現(xiàn)明顯的波動(dòng)；徑向A端由于靠近葉片與蝸殼，發(fā)生喘振時(shí)，位移信號(hào)發(fā)生了大幅抖動(dòng)，且A端位移信號(hào)中含有喘振先兆旋轉(zhuǎn)失速信號(hào)；軸向位移信號(hào)只有在發(fā)生喘振時(shí)才會(huì)發(fā)生波動(dòng)。因此，徑向A端位移信號(hào)中含有的喘振信息最全，這里利用徑向A端位移信號(hào)進(jìn)行喘振信號(hào)檢測(cè)。圖8為采用不同檢測(cè)算法時(shí)轉(zhuǎn)子A端位移信號(hào)SA、喘振信號(hào)跟隨估計(jì)x1，喘振幅值A(chǔ)和喘振頻率f變化曲線的對(duì)比。傳統(tǒng)檢測(cè)算法需要在6.26s時(shí)才能檢測(cè)出喘振信號(hào)，如圖8(a),此時(shí)位移波動(dòng)已十分明顯；而不加同頻陷波時(shí)，改進(jìn)的檢測(cè)算法在3.64s時(shí)就能檢測(cè)出喘振信號(hào)如圖8(b)，此時(shí)位移信號(hào)剛開始波動(dòng)。加入同頻陷波器后，改進(jìn)的喘振檢測(cè)算法結(jié)果如圖8(c)所示，在1一3.4s時(shí)間段內(nèi)頻率估計(jì)為46Hz，幅值為5例，此時(shí)為喘振的先兆旋轉(zhuǎn)失速信號(hào)。旋轉(zhuǎn)失速發(fā)生之后逐漸發(fā)生喘振，頻率估計(jì)曲線在3.63s時(shí)下降至17.6Hz附近，在喘振發(fā)生0.23s內(nèi)檢測(cè)出了喘振。加入陷波器后，改進(jìn)后的喘振檢測(cè)算法可在喘振發(fā)生前檢測(cè)出喘振前的旋轉(zhuǎn)失速信號(hào)，在喘振發(fā)生0.23s內(nèi)檢測(cè)出了喘振信號(hào)，較改進(jìn)前的檢測(cè)結(jié)果提高了2.6s。本文利用磁懸浮系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子位移信號(hào)進(jìn)行喘振檢測(cè)，提出了一種基于磁懸浮軸承的磁懸浮離心式鼓風(fēng)機(jī)喘振檢測(cè)方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：基于磁軸承的喘振檢測(cè)算法可在喘振發(fā)生前檢測(cè)出喘振前的旋轉(zhuǎn)失速信號(hào)，在喘振發(fā)生0.23s內(nèi)檢測(cè)出喘振信號(hào)，較改進(jìn)前的檢測(cè)結(jié)果提高了2.6s實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的有效性，實(shí)現(xiàn)了喘振的快速精確檢測(cè)。本檢測(cè)方法無(wú)需外加設(shè)備，磁懸浮系統(tǒng)本身所具有的電流傳感器、霍爾傳感器與位移傳感器為本喘振檢測(cè)方法提供了充足的檢測(cè)設(shè)備，無(wú)需外加其它檢測(cè)單元；同時(shí)本檢測(cè)方法算法簡(jiǎn)單、計(jì)算量小、能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)，可有效地反映出喘振發(fā)生過程中頻率與振幅的變化。韓邦成(1974-)，男，遼寧燈塔人，博士，研究員，2004年于中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所獲得博士學(xué)位，主要從事磁懸浮技術(shù)及應(yīng)用、磁懸浮電機(jī)磁懸浮飛輪與磁懸浮控制力矩陀螺技術(shù)等機(jī)電一體化技術(shù)的研究。E-mail:*********************.cn王凱(1992-)，男，安徽休寧人，碩士研究生，2014年于合肥工業(yè)大學(xué)獲得學(xué)士學(xué)位，研究方向?yàn)榇艖腋「咚匐姍C(jī)磁軸承控制。E-mail:【相關(guān)文獻(xiàn)】ZHENGSQ,FENGR.Feedforwardcompensationcontrolofrotorimbalanceforhighspeedmagneticallysuspendedcentrifugalcompressorsusinganoveladaptivenotchfilter[J].JournalofSound&Vibration,2016,366:1-14.劉強(qiáng)，房建成,韓邦成.磁懸浮飛輪鎖緊保護(hù)技術(shù)研究與發(fā)展現(xiàn)狀[J].光學(xué)精密工程,2014,22(9):2465-2475.LIUQ,FANGJC,HANBC.Researchanddevelopmentstatusoflockingprotectiontechnologiesformagneticbearingflywheels[J].Opt.PrecisionEng.,2014,22(9):2465-2475.(inChinese)王英廣，房建成,鄭世強(qiáng)，等.磁懸浮電機(jī)的高效高精度在線動(dòng)平衡[J].光學(xué)精密工程,2013,21(11):2884-2892.WANGYG,FANGJC,ZHENGSQ,etal..Fieldbalancingofmagneticallylevitatedmotorinhigh-efficiencyandhigh-accuracy[J].Opt.PrecisionEng.,2013,21(11):2884-2892.(inChinese)羅堯.透平壓縮機(jī)組控制系統(tǒng)的調(diào)速與防喘振研究[D].上海:上海交通大學(xué),2014.LUOY.Researchforspeedandanti-surgecontrolofturbinecentrifugalcompressor[D].Shanghai:ShanghaiJiaoTongUniversity,2014.(inChinese)⑸高闖，谷傳綱，王彤，等?無(wú)葉擴(kuò)壓器內(nèi)的射流-尾跡型擾動(dòng)分析[J].動(dòng)力工程,2009,29(4):326-329,341.GAOCH,GUCHG,WANGT,etal..Jet-waketypedisturbanceanalysisinvanelessdiffuser[J].JournalofPowerEngineering.2009,29(4),326-329,341.(inChinese)YOUNGSY,LINZL,ALLAIREPE.ControlofSurgeinCentrifugalCompressorsbyActiveMagneticBearings[M].London:Springer,2013,221-260.高闖?離心壓縮機(jī)無(wú)葉擴(kuò)壓器失速與系統(tǒng)喘振先兆分析研究[D].上海:上海交通大學(xué),2011.GAOCH.Investigationandanalysisofvanelessdiffuserstallandsystemsurgeprecursor[D].Shanghai:ShanghaiJiaoTongUniversity,2011.(inChinese)LIUAX,ZHENGXQ.Methodsofsurgepointjudgmentforcompressorexperiments[J].ExperimentalThermalFluidScience,2013,51:204-213.秦海波，孫健國(guó).某型發(fā)動(dòng)機(jī)防喘/消喘控制系統(tǒng)分析研究[J].航空動(dòng)力學(xué)報(bào),2006,21⑴:201-206.QINHB,SUNJG.Investigationonaircraftengineanti-surge/surgeeliminatingcontrolsystem[J].JournalofAerospacePower,2006,21(1):201-206.(inChinese)朱智富，馬朝臣張志強(qiáng)，等?車用渦輪增壓器喘振判斷方法的研究[J].內(nèi)燃機(jī)工程,2010,31(4):59-62,68.ZHUZF，MACHCH,ZHANGZHQ,etal..Investigationonsurgejudgingmethodforautomotiveturbochargers[J].ChineseInternalCombustionEngineEngineering,2010,31(4):59-62,68.(inChinese)GHINGRAM,ARMORJ,NEUMEIERY,etal..Compressorsurge:alimitdetectionandavoidanceproblem[C].AIAAGuidance,Navigation,andControlConferenceandExhibit.AIAI,2005.GALINDOJ,SERRANOJR,GUARDIOLAC,etal..Surgelimitdefinitioninaspecifictestbenchforthecharacterizationofautomotiveturbochargers[J].ExperimentalThermalandFluidScience,2006,30(5):449-462.ALBARBARA.Aninvestigationintodieselengineair-borneacousticsusingcontinuouswavelettransform[J].JournalofMechanicalScience&Technology,2013,27(9):2599-2604.WUX,LIUYB,LIUR,etal..Surgedetectionmethodsusingempiricalmodedecompositionandcontinuouswavelettransformforacentrifugalcompressor[J].JournalofMechanicalScience&Technology,2016,30(4):1533-1536.WALYMA,TARRADIF,FOUADMM.Surgedetectionsystemforcentrifugalcompressor[J].InternationalJournalofEngineeringSciences&ResearchTechnology.2014,3(2):692-698.REGALIAPA.Animprovedlattice-b