汽輪機(jī)葉片自振頻率的測試方法

1、汽輪機(jī)葉片自振頻率的測試方法 制作：葛婷婷 陳 靜 王 潔 趙 靜 測試葉片自振頻率的意義 n在工作過程中汽輪機(jī)葉片除了承受靜應(yīng)力外，還受汽流不均勻的激振力作用，激振力對旋轉(zhuǎn)的葉片產(chǎn)生周期性的作用，導(dǎo)致葉片在振動狀態(tài)下工作，當(dāng)葉片的自振頻率等于脈沖激振頻率或?yàn)槠湔麛?shù)倍時(shí)，葉片發(fā)生共振，振幅增大，并產(chǎn)生很大的交變應(yīng)力。所以，在研究激振力和葉片在動應(yīng)力作用下的承載能力來保證葉片安全工作的時(shí)候，必須把葉片的振動特性加以研究，才能更好的保證安全。靜頻率測定方法 l葉片靜頻率測定：指汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子靜止?fàn)顟B(tài)下葉片自振頻率的測定。l方法：自振法 共振法（激振法）l其他方法：鎖相倍頻 非接觸采樣l例：GHH公司煙

2、氣輪機(jī)葉片頻率測試方法 自振法自振法自振法原理如圖1 所示。用橡皮小 錘輕擊葉片，使被測葉片自由振動，用拾振器將葉片振動的機(jī)械能量轉(zhuǎn)換為與葉片振動頻率相等的電信號，直接或放大后輸入示波器左端，同時(shí)將音頻發(fā)生器信號輸入右端兩個(gè)輸入信號在示波器內(nèi)合成。當(dāng)左端和右端輸入信號的相位差和頻率不同時(shí)，在熒光屏上顯示不同的圖形。當(dāng)右端和左端頻率之比為整數(shù)時(shí)，熒光屏上顯示李沙茹圖。由音頻發(fā)生器的頻率值及李沙茹圖可得頻率比。實(shí)測時(shí)應(yīng)調(diào)節(jié)音頻發(fā)生器的頻率，使熒光屏上出現(xiàn)穩(wěn)定的橢圓或圓，這時(shí)音頻發(fā)生器的頻率就是被測葉片的自振頻率。自振法的優(yōu)缺點(diǎn)n優(yōu)點(diǎn)：自振法是一種簡便、準(zhǔn)確、迅速的測定葉片自振頻率的方法。n缺點(diǎn)：自

3、振法只能測量A0型振動的頻率，常用來測量中長葉片的頻率；對短葉片因頻率高、振幅小且消失快，難以用自振法測定。共振法利用共振原理測量葉片各階振動的靜頻率值的方法n原理圖如圖2。 由音頻發(fā)生器 產(chǎn)生的頻率信 號分別送至示波器、數(shù)字頻率器及功率放大器，音頻信號經(jīng)功率放大后送至激振器，在激振器內(nèi)音頻信號轉(zhuǎn)換為拉桿的機(jī)械振動。因拉桿與被測葉片固定在一起，所以被測葉片發(fā)生強(qiáng)迫共振。n當(dāng)音頻信號發(fā)生器輸出的電信號頻率與葉片某階自振頻率相等時(shí)，葉片發(fā)生共振，被測葉片振幅達(dá)到最大值。拾振器將葉片振動的機(jī)械量信號轉(zhuǎn)換為電信號，送至示波器左端，根據(jù)李沙茹圖及數(shù)字計(jì)讀數(shù)，便可確定葉片的自振頻率值。連續(xù)調(diào)節(jié)音頻信號發(fā)生

4、器輸出的頻率信號，依次確定葉片各階的自振頻率值。n共振法也可用壓電晶體作為振蕩器，將其貼在被測葉片的根部，音頻發(fā)生器輸出的電信號經(jīng)功率放大，通過壓電晶體使被測葉片發(fā)生強(qiáng)迫震。n缺點(diǎn)：采用共振法時(shí)拉桿或壓電晶體的質(zhì)量也參與了振動，使被測葉片的振動頻率值略微偏低。鎖相倍頻法鎖相倍頻法原理圖鎖相倍頻法p圖6是整形和十倍頻電路。其中BG和IC1及周圍元件組成整形電路。IC2，IC3及周圍元件構(gòu)成鎖相十倍頻電路。圖中C3，C4是控制跟蹤頻率范圍的。當(dāng)K接C3時(shí)跟蹤頻率范圍約70650Hz，當(dāng)K接C4時(shí)跟蹤頻率范圍約4203600Hz，這已能夠滿足一般的測量范圍了。若超出這個(gè)范圍，則要適當(dāng)改變C3或C4的

5、參數(shù)。如果要提高到一百倍頻，可在IC2的3足和IC313足之間串入一只C180即可。同時(shí)要根據(jù)所測頻率范圍，改變C3和C4的參數(shù)。非接觸采樣n非接觸取樣元件采用駐極體話筒。此種話筒體積小，質(zhì)量僅約2g，通過一根連桿連到一個(gè)木夾上。使用時(shí)手持木夾或?qū)⒛緤A夾到被測葉片附近的葉片或圍帶上，使取樣面靠近被測葉片即可。n由于這種取樣信號不及接觸取樣信號大，一般只有幾十毫伏，所以要將采樣信號放大，放大器電路如圖5。非接觸采樣非接觸采樣信號放大圖：非接觸采樣n通過兩級放大，將采樣信號電壓放大10倍、100倍。放大后的電壓送到示波器的Y軸。n以上取樣放大部分可以通俗地理解為一個(gè)助聽器，它將“聽”到葉片振動的聲

6、音處理成所需的電信號。也就是特采樣方法由原來的“摸”改變?yōu)楝F(xiàn)在的“聽”。也就是“非接觸”的方法。GHH公司煙氣輪機(jī)葉片頻率測試方法GHH公司的煙氣輪機(jī)動葉片都是扭曲葉片，這種葉片效率高，強(qiáng)度好。但葉片型線復(fù)雜，啟振頻率計(jì)算較困難，而且不易精確。如果缺少原始設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，根本無法計(jì)算。求葉片自振頻率唯一有效方法就是通過實(shí)驗(yàn)測定。GHH公司煙氣輪機(jī)葉片頻率測試方法lGHH煙氣輪機(jī)動葉片的葉根為極樹形葉根，這種葉根受力均勻，強(qiáng)度好，可以承受高轉(zhuǎn)速和大載荷。但葉根型線復(fù)雜，不易加工，與葉根槽的配合要求十分精密。為了實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確，首先根據(jù)葉片測繪圖紙，特制一套符合扭曲葉片極樹形葉根形狀與公差要求的葉根夾具，

7、以使實(shí)驗(yàn)測定狀態(tài)與葉片在葉輪上實(shí)際裝配狀態(tài)相吻合。葉片根部在實(shí)驗(yàn)臺上夾緊，使每個(gè)齒受力盡量均勻，用測力扳手?jǐn)Q緊，夾緊力矩為150NM，整個(gè)測試系統(tǒng)及測試裝置如圖2所示。動頻率測定方法無線電遙測n無線電遙測的測量系統(tǒng)圖如圖3所示，有發(fā)送和接收兩部分組成。n發(fā)送如圖中(a)所示，接收如圖中(b)所示。無線電遙測u發(fā)送部分通過 貼在葉片上的 應(yīng)變片或晶體 片感受葉片振 動信號，此信號經(jīng)過音頻放大后輸至射頻壓控振蕩器進(jìn)行調(diào)制，并以調(diào)頻波向空間發(fā)射。接收部分利用裝在發(fā)射機(jī)附近的在汽缸內(nèi)部的天線接收信號，然后輸入光線錄波機(jī)和磁帶錄波儀。然后對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而確定葉片的動頻率。參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)n汽輪機(jī)原理 沈士一 康