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高速旋轉(zhuǎn)葉片振動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)是電力工業(yè)、能源工業(yè)、航空、航運(yùn)業(yè)亟待解決的難題,傳統(tǒng)的接觸式測(cè)量方法很難做到同時(shí)監(jiān)測(cè)同級(jí)的所有葉片的振動(dòng)情況,因此國(guó)外一直在致力研究一種非接觸式旋轉(zhuǎn)葉片振動(dòng)測(cè)量新技術(shù)—葉端定時(shí)測(cè)量技術(shù)。
即葉端定時(shí)傳感器、高速脈沖信號(hào)采集及預(yù)處理、葉端定時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)的分析處理。設(shè)計(jì)開發(fā)了適應(yīng)高速實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)要求的全光纖葉端定時(shí)傳感器,所研制的葉端定時(shí)傳感器具有抗電磁干擾能力強(qiáng)、頻寬優(yōu)于100MHz,測(cè)量距離達(dá)到0.5mm 的特點(diǎn)。設(shè)計(jì)了基于固定頻率脈沖填充法計(jì)數(shù)的高速脈沖信號(hào)采集及預(yù)處理電路,實(shí)現(xiàn)定時(shí)時(shí)間測(cè)量。葉片靜頻及應(yīng)力分布測(cè)量對(duì)轉(zhuǎn)子葉片先進(jìn)行了振動(dòng)試驗(yàn),分別測(cè)定了葉片前十階模態(tài)的頻率及振型,結(jié)果發(fā)現(xiàn),當(dāng)激起同樣的葉尖振幅時(shí),有幾種振型所需的激振力小,對(duì)這些振型重點(diǎn)測(cè)量。
葉片振動(dòng)特性是汽輪機(jī)葉片在設(shè)計(jì)和運(yùn)行過(guò)程中關(guān)心的問題之一。在葉片設(shè)計(jì)過(guò)程中,除了具備能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)葉片振動(dòng)特性的方法外,還需要分析各因素對(duì)葉片振動(dòng)特性的影響,以便進(jìn)行振動(dòng)特性的調(diào)整和各種設(shè)計(jì)方案的篩選。對(duì)電廠運(yùn)行機(jī)組而言,由于葉片安裝條件和連接條件在運(yùn)行過(guò)程中可能發(fā)生變化,因此確切地了解這些變化對(duì)葉片振動(dòng)特性的影響對(duì)保證機(jī)組的安全運(yùn)行有重要意義;反旋流只有在合適的流速和流量下才能起到抑振的作用,否則就會(huì)導(dǎo)致振動(dòng)失穩(wěn),且反旋流結(jié)構(gòu)復(fù)雜,設(shè)計(jì)時(shí)計(jì)算困難,因此其工程應(yīng)用并不多。同時(shí)對(duì)振動(dòng)特性不良的葉片,在現(xiàn)場(chǎng)條件下如何有效地調(diào)整其振動(dòng)特性,也具有較高的工程應(yīng)用價(jià)值。
影響葉片振動(dòng)特性的主要因素影響葉片振動(dòng)特性的主要因素有材料特性、結(jié)構(gòu)參數(shù)和葉片連接條件。材料特性主要包括:彈性模量、密度、泊松比。結(jié)構(gòu)參數(shù)主要包括:葉片型線、葉根型線、葉片空間幾何尺寸、拉筋、圍帶形式。連接條件主要包括:葉根與葉輪連接條件、拉筋與葉片的連接方式、圍帶與葉片的連接方式。當(dāng)葉片材料選定后,結(jié)構(gòu)參數(shù)決定了葉片的剛度和質(zhì)量,它對(duì)葉片的振動(dòng)特性起主導(dǎo)作用;連接條件則改變了葉片的整體剛性、質(zhì)量。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。