《电厂汽轮机原理-第六章、叶片振动》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电厂汽轮机原理-第六章、叶片振动（31页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、叶片振动,余 冬 08223083,2018/9/22,1,什么是动叶片,2018/9/22,2,将蒸汽的热能转换为转子转动的机械能,有良好的流动性能以保证较高的能量转换效率；有足够的强度和完善的振动性能,动叶片的结构,2018/9/22,3,强度高、适应性好、加工简单、更换叶片方便,叉型,承载能力大、强度适应性好、拆装方便。但加工复杂、精度要求高,枞树型,结构简单、加工方便，被短叶片普遍采用,T 型,2018/9/22,4,叶片受力,力不随时间变化,迫使叶片振动,离心力和汽流力还可能在叶片中引起扭应力。在一般情况下，叶片中的扭应力和热应力数值较小，可略去不计。,2018/9/22,5,自由振
2、动：叶片受到一个外力会偏离平衡位置。当外力消除后，叶片在自身的弹性力和质量的惯性力下于平衡位置附近反复振动。做自由振动的频率为自振频率 强迫振动：叶片受到一个周期性外力（激振力），它会按外力频率振动。当激振力频率与自振频率相等或成整数倍时，叶片共振，振幅最大，动应力急剧增大,2018/9/22,6,激振力,由级中汽流流场不均匀所致：（1）叶栅尾迹扰动，即汽流绕流叶栅时，由于附面层的存在，叶栅表面汽流速度近于零、附面层以外汽流速度为主流区速度，当汽流流出叶栅时在出口边形成尾迹，所以在动静叶栅间隙中汽流的速度和压力沿圆周向分布是不均匀的，（2）结构扰动 以频率高低来分，激振力可分为低频激振力和高频
3、激振力两大类。,2018/9/22,7,低频激振力,高频激振力,个别喷嘴损坏或制造、安装偏差；级前或级后有加强筋干扰；隔板中分面处结合不好使气流异常有抽气、排气口；部分进气,对称分布激振力：频率,其中i为激振源个数，n为转子转速,（1）全周进汽的级 该级喷嘴沿圆周向是均匀分布的，高频激振力频率为：,式中，级的喷嘴数，一般 4090,（2）部分进气的级，,2018/9/22,8,叶片绕截面最小主惯性轴的振动,叶片绕截面最大主惯性轴的振动,气流几乎沿着切向作用在叶片上，而且振动又发生在叶片刚性最小的切线方向。切向振动最容易发生也最危险,2018/9/22,9,动叶片最危险的振动为A0型振动， B0
4、型次之,叶片是连续质量分布的弹性体，存在着无限多个自振频率节点或节线的个数对应着自振频率阶数,2018/9/22,10,轴向振动,由于轴向惯性矩大，振动频率高，一般不易出现有节点的轴向振动，只有轴向 型 轴向振动易与叶轮振动联系在一起，可能不利于安全运行。,2018/9/22,11,扭转振动,沿叶片高度方向绕截面形心轴线的振动，表现为截面绕径向线(又称节线)所作的往复扭转运动，主要发生于长扭叶片； 节线越多，扭振频率越高，节线两侧叶片的扭振方向相反,2018/9/22,12,叶片组的弯曲振动,2018/9/22,13,等截面叶片自振频率,叶片的自振频率取决于以下因素： 1）叶片的抗弯刚度（EI
5、）。（EI）越大，频率越高 2）叶片的高度l。l越高，频率越低 3）叶片的质量m。m越大，频率越低 4）叶片频率方程的根（kl），其值与叶片的振型有关,对同一叶片，不同振型，其自振频率不同。但如果已知某一振型频率值，则可根据各振型的kl值换算得出其他振型频率值，即,叶片自振频率只与结构尺寸和材料性能有关，与激振力大小无关,2018/9/22,14,自振频率的修正,1.工作温度：当温度升高时，叶片的弹性模量E降低，使自振频率降低。其影响用温度修正系数 来修正。2.叶片根部牢固修正系数K：叶根处产生弹性变形等，都可能使叶根部夹紧力不够，叶根会有一部分参与振动。这样振动叶片的质量增加、刚性降低，因此
6、自振频率降低,分别为工作温度下和20的叶片材料弹性模量,2018/9/22,15,自振频率的修正（续）,3.离心力：由于离心力作用形成了一个附加弯矩作用在叶片上，阻止叶片振动弯曲，相当于增加了刚度，使动频率高于静频率：动频率为， B-动频系数，n工作转速,2018/9/22,16,叶片频率的测定,分类： 静频率f:叶片在静力场中的自振频率； 动频率fd:叶片在旋转力场中的自振频率测定方法：自振法共振法无线电遥测方法,静频率,动频率,2018/9/22,17,2018/9/22,18,自振法,2018/9/22,19,由于取样传感器要和叶片接触,对叶片产生一个很大的阻尼,大大加速了叶片振动的衰减
7、。同时对叶片也有一个附加质量,既增加了取样的难度,也影响了测量的精度。所以这种方法在测量自振频率较高、振幅小、衰减快的短叶片(组) 时就十分困难。,2018/9/22,20,共振法,连续调节音频信号发生器输出的频率信号，依次使被测叶片共振，以确定叶片各阶的自振频率值。,2018/9/22,21,共振法也可用贴在被测叶片的根部的压电晶体作为振荡器 叶片振型可用撒沙子的方法确定，沙子聚集的地方即为节点,共振法缺点：拉杆或压电晶体片的质量也参与了振动，使被测叶片的振动频率值略微偏低。,2018/9/22,22,动频率测定,系统分为发送和接收两部分,发送部分通过贴在叶片上的应变片或晶体片感受振动信号，
8、信号经音频放大器输至射频压控振荡器调频，并以调频波向外发射；接收部分利用天线（汽缸内部发射机附近）接收信号，经过高频电缆引出气缸，至调频接收机被放大和解调成应变片频率信号，再输入光线示波器和磁带录波仪。对于数据分析得到动频率,2018/9/22,23,叶片动强度的安全准则和调频,叶片最危险的三种振型（主振型）,2018/9/22,24,调频还是不调频叶片，针对具体主振型而言，对某一主振型为不调频叶片,对另一主振型可能为调频叶片,2018/9/22,25,安全倍率表征叶片抵抗疲劳破坏能力的系数,是耐振强度和振动方向蒸汽弯曲应力的修正值之比。不调频叶片安全准则 Ab 许用安全倍率，叶片安全与危险的
9、界限值,不调频叶片的安全准则,2018/9/22,26,长期安全运行必须满足：某主振型动频率避开激振力频率一安全范围，并且,调频叶片的安全准则,A0型频率与kn的避开要求和安全倍率叶片频率分散度,级中测得的叶片A0型振动最大与最小静频率. 频率分散度大于8%说明叶片装配质量不合格。,2018/9/22,27,动频率与激振力频率之间的避开要求, B0型频率避开率的要求如下：,安全倍率按第一主振型的不调频叶片确定，因为此种叶片组的A0型振型对低频激振力是不调频叶片。,若叶片组B0型振动的Ab值是小于10的较大值，如Ab=49，则对B0型振动的调频叶片频率避开率，推荐用下述经验公式计算：,2018/9/22,29,叶片的调频,在机组主要运行范围内，使叶片的自振频率偏离激励力的频率一定范围，保证叶片运行安全,重新安装叶片、改善安装质量,2018/9/22,30,谢谢！,2018/9/22,31,
