叶轮对汽轮机叶片振动特性的影响分析

汽轮机叶片振动特性是影响汽轮机安全性的关键因素之一。本文以某型叶片为研究对象,建立三维叶片有限元模型,在考虑叶片预应力条件下,分别讨论叶轮及工作转速对叶片振动特性的影响,并进行了相关的对比分析。通过叶片振动频率变化,分析工作转速及叶轮对叶片振动影响的主要阶次范围,为叶片有限元分析设计提供参考意见。     

叶轮结构对离心压缩机性能的影响

离心压缩机作为速度型压缩机,其工作原理为通过叶轮的高速旋转,使气体的动能和压力得到提升,并经过扩压器使气体减速升压,从而获得满足使用需求的气体压力。由于其具有适用介质多、调节范围广、结构紧凑、检修周期短、易损件少等优点,因此被广泛用于我国的电力、冶金、石油化工以及天然气输送等领域中。随着近些年节能减排等环保理念的推广,提升压缩机自身的性能也成为大家关注的重点问题。     

离心叶轮叶片裂纹产生原因分析

某发动机离心叶轮叶片的排气边多处出现裂纹,通过理化检验和定量分析对裂纹产生原因进行了分析,并估算了叶片的裂纹扩展寿命及其占总寿命的百分比。结果表明:该裂纹为高低周复合疲劳裂纹,叶片在异常振动等大应力作用下产生了疲劳开裂。     

某航空发动机轴流叶轮叶片变形故障分析

某航空发动机在地面试验中出现效率下降且伴有啸叫声的异常现象。根据对所测振动、噪声信号的详细分析,成功判断出该发动机第一级轴流叶轮叶片发生变形。国内外对于发动机转子叶片发生变形故障时的噪声数据研究较少,通过对该发动机故障的详细分析,得到转子叶片发生变形故障时噪声频谱的特征,为转子叶片变形故障的准确判断提供依据。     

风机叶轮离心浇注模改进设计

通过对叶轮结构及其模具的分析,从模具定位方式,叠片方法入手,对叶轮离心浇注模进行了改进设计,增加了定位套和定位压圈,减少原来的叶片隔板,使叶片均匀分布。保证了叶轮叶片与叶轮轴套同心,从而减少了叶轮整体的初始动平衡量,达到减小风机自振动振幅。     

含裂纹离心压缩机叶轮结构的振动局部化

针对离心压缩机在复杂运行工况下的失谐与裂纹问题,研究裂纹与失谐对叶轮结构振动响应和振动局部化的影响规律。首先,采用三维有限元模型建立具有复杂几何形状的叶轮结构的定量分析模型,并通过在裂纹界面上定义接触的形式模拟裂纹的呼吸效应。其次,通过采用混合界面模态综合法对系统自由度进行缩减,以解决了采用三维有限元模型分析非线性系统动态响应时所存在的计算量大和收敛困难的问题。最终,采用Monte Carlo方法对含裂纹的失谐叶轮结构进行统计分析,研究随机失谐和裂纹故障对叶轮结构振动局部化的影响规律。结果表明裂纹和失谐都会对结构的振动响应产生显著的影响,并会导致振动能量的集中和振动局部化现象。     

航空发动机离心叶轮高阶模态振动故障研究

研究某航空发动机离心叶轮叶片高周疲劳断裂掉块故障。采用有限元计算分析,确定叶轮激振频率范围内的振动模态及应力分布,选取了对叶片各阶振动模态具有足够敏感性的位置安装应变计。叶片动应力测试获得了叶片大应力振动对应的叶轮共振频率、共振转速及激振源。利用计算和试验获得的数据进行叶片高周疲劳强度分析,提出排故措施并验证。研究结果表明:叶片断裂掉块故障原因是叶轮的高阶模态共振在叶片故障部位形成大应力,超过了其许用应力水平,提出的排故措施有效。发动机研制过程中应通过计算分析和动应力测试充分研究构件在激振频率范围内的各阶振动。     

陶瓷涂层在航空发动机涡轮叶片表面处理中的应用

从涂层材料、制备方法、涂层特点及存在的问题等几个方面介绍了作层技术的研究和发展状况,并针对航空发动机涡轮叶片,在分析了陶瓷涂层作为叶片热障涂层的应用研究状况和效能的同时,提出在叶片易磨损部位的修复中应用陶瓷涂层以及直接用陶瓷涂层作为叶片耐磨涂层的设想。     

叶片泵振动机理特性分析及改进设计

机械设备振动和设备组成、工作机理、工作状态等息息相关,船用常见设备如水泵、风机等由于工作机理各不相同,其振动频率特性也各不相同。通过对旋转类设备振动特征进行对比分析,分析设备主要振源及其成因,提出设备改进方向,并进行针对性改进设计,试验结果表明,取得了良好的效果。     

大尺寸航空发动机叶片的高效型面检测方法

介绍了一种基于三坐标测量机的高效型面检测方法。在传统叶片型面测量方法基础上,优化了传统扫描路径,提出了分区域、曲率自适应变速扫描方法,有效地解决了大尺寸叶片传统测量方法中频繁更换测针的问题。研究了一种过度扫描策略,通过高级编程对采集数据进行滤波,并采用数学拼接的方法得到完整叶型封闭曲线,用来分析叶片的几何参数。提出的大尺寸叶片检测方法在保证检测精度的同时,提高约40%的检测效率,并完善了传统检测方法叶型曲线不完整的问题。     

某发动机压气机四级转子叶片榫头断裂分析

对某发动机经80h试车后四级压气机35~#转子叶片榫头折断故障做了分析。经金相与扫描电镜观察和模拟试验,使故障再现。分析认为,是加工配合过盈、局部接触应力过大出现微振磨损所致,并提出改进措施。     

Issues of Simulation of Turbomachine Blade Vibration

Theoretical and experimental investigations confirm that the theory of beams can be used, within its applicability range, for express-analysis of the frequency spectrum of turbomachine blades. A detailed analysis of the displacement and stress fields in the vibration of blades requires using three-dimensional models.     

自带冠叶片减振实验分析

通过实验研究了高维非线性系统--整圈自带冠叶片减振系统.实验采用了应变片-遥测技术采集叶片根部的动应变数据.通过对实验数据的分析得到了叶片减振效果与叶冠间间隙的关系.     

飞机发动机振动检查仪的设计

以嵌入式计算机系统为核心,结合数字模拟复合滤波技术和频率合成技术,构建新型智能化振动检查仪.系统硬件由信号发生电路、信号处理电路、计算机显示控制三部分组成,软件采用在DOS环境下内嵌汇编语言设计,全图形界面.系统采用模块化设计,简化了设备结构,具有技术先进、性能优越、操作简便等优点.     

In Situ Detection of Turbine Blade Vibration and Prevention

Turbine blades are the most critical components in any power plant. Failure in even one rogue blade out of hundreds of blades fixed on the rotor leads to colossal damage to the machine. Statistics have shown that low-pressure turbine blades in steam power plants are generally more susceptible to failure compared to high- or intermediate-pressure blades. The mechanism of failures is different in each case and is generally very complex. As a result, a large number of blade failures are not fully understood. Two primary forces acting on the blades are the steady centrifugal force due to rotation and the fluctuating steam bending force. In view of no direct access to monitor the health of the blades through vibration or other means, indirect method using non-contacting probes have been attempted and some are in use in special cases. Largely these methods are expensive and intrusive in nature. They involve placing of sensors in the narrow space inside the turbine casing, routing special signal cables with sealing arrangement and involves difficulties in analyzing shot duration signals from each rotating blades. Unless a diagnostic technique is made simple to implement and whose reliability is proven, power plants will not find it attractive to invest on upgrade for safe operation of the machine. This article is about an innovative method of detecting the presence of blade vibration in operating turbine through vibration signal analysis and prevention through process control. The method is based on vibration analysis of the turbine casing. The casing vibration includes signals associated with the blades of different stages called as blade passing frequency (BPF). When the rotating blades vibrate, the analysis of changes in the BPF is a novel way of diagnosing blade vibrations. Signals captured from operating plants have been analyzed and blade vibrations have been detected and verified with Campbell diagram. Laboratory experiments were carried out on a rotating fan to demonstrate robustness of the diagnostics tool for turbine blades.