渦輪工作葉片的振動特性分析

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

渦輪工作葉片是燃氣輪機中重要的零部件之一，在高溫高壓下，承受離心力和氣動力，以及振動、腐蝕、氧化等作用，工作環(huán)境十分惡劣，因此葉片故障時有發(fā)生，葉片振動測量設(shè)備，約占燃氣輪機事故的40％以上 ，造成的損失也往往占燃氣輪機事故損失的一半左右。從這個意義上說，一臺燃氣輪機性能的好壞取決于葉片設(shè)計的合理與否。目前，通過加長葉片(增大流通面積)，和提高機組轉(zhuǎn)速(增大葉片承受能力)來滿足發(fā)電及各種動力裝置容量的急速擴大，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，對葉片的振動特性進行分析研究，以確保其在發(fā)動機工作轉(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。研究葉片固有振動特性以排除葉片故障，提高可靠性，一直是燃氣輪機設(shè)計、生產(chǎn)和使用中十分關(guān)注的問題。

轉(zhuǎn)子葉片的振動特性將直接影響發(fā)動機性能及發(fā)動機的可靠性和壽命。為正確評估發(fā)動機的的可靠性和壽命，天津葉片振動，需要進行動頻、動應(yīng)力測量試驗分析轉(zhuǎn)子葉片的動頻、動應(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 硬件和測量軟件Signature Testing 解決了問題。為準確測量葉片在高頻振動下的應(yīng)力，為設(shè)計提供可靠性數(shù)據(jù)有著重要意義。

對運行的葉片進行振動特性校核，其固有頗率及振型可通過實測確定。葉片靜頻測量常用方法有自振法和共振法。葉片動態(tài)振動測量，葉片振動測量，在電廠中對運行機組用無線電遙測技術(shù)測量葉片動頻率和動應(yīng)力。汽輪機葉片報動強度安全準則判別汽輪機葉片工作中抗振安全性的設(shè)計和考核依據(jù)。葉片振動強度安全準則的基本思想，葉片振動測量系統(tǒng)，就是保證葉片振動的動應(yīng)力幅值小于葉片材料耐振強度(復(fù)合疲勞強度)，并有一定的安全裕量。但一般情況下動應(yīng)力幅值與葉片蒸汽彎應(yīng)力有密切關(guān)系。因此通過大量的統(tǒng)計分析，用經(jīng)修正后的材料耐振強度和蒸汽彎應(yīng)力之比作為葉片振動強。

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