渦輪工作葉片的振動(dòng)特性分析

本例以分析渦輪葉片的固有振動(dòng)特性為主，忽略阻尼的作用，故為對(duì)無(wú)阻尼自由振動(dòng)系統(tǒng)的分析研究。

渦輪工作葉片是燃?xì)廨啓C(jī)中重要的零部件之一，在高溫高壓下，承受離心力和氣動(dòng)力，以及振動(dòng)、腐蝕、氧化等作用，工作環(huán)境十分惡劣，因此葉片故障時(shí)有發(fā)生，葉片振動(dòng)測(cè)量設(shè)備，約占燃?xì)廨啓C(jī)事故的40％以上 ，造成的損失也往往占燃?xì)廨啓C(jī)事故損失的一半左右。從這個(gè)意義上說(shuō)，一臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)性能的好壞取決于葉片設(shè)計(jì)的合理與否。目前，通過(guò)加長(zhǎng)葉片(增大流通面積)，和提高機(jī)組轉(zhuǎn)速(增大葉片承受能力)來(lái)滿足發(fā)電及各種動(dòng)力裝置容量的急速擴(kuò)大，是可行且普遍的方法。這不僅導(dǎo)致葉片的工作應(yīng)力增大，更為重要的是，還會(huì)導(dǎo)致葉片在其工作轉(zhuǎn)速的范圍內(nèi)發(fā)生共振從而產(chǎn)生故障，高周疲勞的可靠性也因而降低。因此，對(duì)葉片的振動(dòng)特性進(jìn)行分析研究，以確保其在發(fā)動(dòng)機(jī)工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)不發(fā)生共振并提高其高周疲勞的可靠性是非常重要的。研究葉片固有振動(dòng)特性以排除葉片故障，提高可靠性，一直是燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和使用中十分關(guān)注的問(wèn)題。

轉(zhuǎn)子葉片的振動(dòng)特性將直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)性能及發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性和壽命。為正確評(píng)估發(fā)動(dòng)機(jī)的的可靠性和壽命，天津葉片振動(dòng)，需要進(jìn)行動(dòng)頻、動(dòng)應(yīng)力測(cè)量試驗(yàn)分析轉(zhuǎn)子葉片的動(dòng)頻、動(dòng)應(yīng)力。轉(zhuǎn)子葉片工作環(huán)境惡劣：高轉(zhuǎn)速（12000 轉(zhuǎn)/分）、大交變應(yīng)力（頻率：8000Hz，應(yīng)力水平：400MPa），給數(shù)據(jù)采集和分析提出了很高的要求，LMS-SCADSⅢ316 硬件和測(cè)量軟件Signature Testing 解決了問(wèn)題。為準(zhǔn)確測(cè)量葉片在高頻振動(dòng)下的應(yīng)力，為設(shè)計(jì)提供可靠性數(shù)據(jù)有著重要意義。

對(duì)運(yùn)行的葉片進(jìn)行振動(dòng)特性校核，其固有頗率及振型可通過(guò)實(shí)測(cè)確定。葉片靜頻測(cè)量常用方法有自振法和共振法。葉片動(dòng)態(tài)振動(dòng)測(cè)量，葉片振動(dòng)測(cè)量，在電廠中對(duì)運(yùn)行機(jī)組用無(wú)線電遙測(cè)技術(shù)測(cè)量葉片動(dòng)頻率和動(dòng)應(yīng)力。汽輪機(jī)葉片報(bào)動(dòng)強(qiáng)度安全準(zhǔn)則判別汽輪機(jī)葉片工作中抗振安全性的設(shè)計(jì)和考核依據(jù)。葉片振動(dòng)強(qiáng)度安全準(zhǔn)則的基本思想，葉片振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，就是保證葉片振動(dòng)的動(dòng)應(yīng)力幅值小于葉片材料耐振強(qiáng)度(復(fù)合疲勞強(qiáng)度)，并有一定的安全裕量。但一般情況下動(dòng)應(yīng)力幅值與葉片蒸汽彎應(yīng)力有密切關(guān)系。因此通過(guò)大量的統(tǒng)計(jì)分析，用經(jīng)修正后的材料耐振強(qiáng)度和蒸汽彎應(yīng)力之比作為葉片振動(dòng)強(qiáng)。

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