船舶主推进系统多功率分支局部振动控制方法

摘要

本发明涉及一种船舶主推进系统多功率分支局部振动控制方法，具体步骤为：（1）扭转振动、回旋振动、轴系校中计算，（2）调距桨激振力校核，（3）系统自由振动计算和系统各分支最终到整个系统有限元分析，确定各局部分支结构及整个系统的固有频率，（4）初步确定系统功率分支产生耦合共振的固有频率，（5）力锤测试验分析，最终确定激励源和局部分支的共振响应频率，（6）初步评估常规改变系统固有频率的振动控制方法可行性，（7）设计评估通过改变船舶主推进系统激励源的振动控制方法，（8）调整柴油机调速器PID控制参数，（9）通过船舶航行试验验证系统振动控制效果。通过优化调速器PID控制参数，达到抑制系统设备相互间激励和响应作用。

主权项

一种船舶主推进系统多功率分支局部振动控制方法，其特征在于，具体步骤为：（1）扭转振动计算：根据系统各个设备的物理参数建立扭振当量模型；对不同运行工况的扭振情况进行计算，确定常用工况是否有扭振固有频率，校核高弹性联轴器的阻尼和刚度特性对系统扭振的抑制效果；（2）回旋振动计算：使用专业计算软件进行回旋振动计算，确定系统常用工况下是否存在回旋振动固有频率和临界转速；（3）轴系校中计算：对轴系进行冷、热态校中计算校核各轴承负荷是否满足规范要求； （4）调距桨激振力校核：运用流体力学计算软件，对调距桨激振力和空泡脉动压力进行计算，校核螺旋桨激励力大小； （5）系统自由振动计算：对系统建模，通过自由振动—霍尔兹表分析，根据自由振动阶型图，在系统使用工况转速范围内查找低阶振动频率；（6）系统各分支最终到整个系统有限元分析，确定各局部分支结构及整个系统的固有频率；（7）通过步骤（1）‑步骤（6）初步确定系统功率分支产生耦合共振的固有频率；（8）力锤测试验证步骤（7）的分析：现场采用力锤测试产生共振的分支固有频率，以验证计算结果；（9）通过步骤（7）‑（8）的计算分析和力锤试验，最终确定激励源和局部分支的共振响应频率；（10）初步评估常规改变系统固有频率的振动控制方法可行性：1）改变有限元计算中高弹性联轴器的刚度参数，进行理论计算，确定更换高弹性联轴器是否有效； 2）若更换高弹性联轴器效果不明显，则改变振动局部分支的结构模型，进行有限元计算，找出结构改动最小的方案； 3）评估改变系统结构方案是否可以承受；（11）从系统角度出发，设计评估通过改变船舶主推进系统激励源的振动控制方法：1）通常激励源中的轴系激振力和齿轮箱啮合激振力已由轴系和齿轮的设计结构决定；2）激励源中的柴油机激振力控制；3）抑制系统设备相互间激励和响应，通过改变柴油机调速器PID控制参数，消除位置静差提高系统的无差度，又能改善系统的动态性能；（12）调整柴油机调速器PID控制参数，具体调整过程分以下几步：1）按调速器特性，将柴油机整个转速和功率的工作范围进行划分，建立需要调整的转速和功率范围；2）根据情况对P、I、D值参数进行调节并试车运行，直至系统稳定运行，不出现共振现象；（13）通过船舶航行试验验证系统振动控制效果。