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。     

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。     

离心压缩机旋转失速振动原因分析及改进

针对福建龙岩某厂离心压缩机生产中旋转失速振动的实际故障,分析了旋转失速产生的机理,认为离心压缩机风量减小到一定程度时气流向着叶片工作面产生冲击,在叶片非工作面上产生很多气流涡旋,旋涡逐渐增多,使流道流通面积减小,旋涡组成的气团传播方向与叶轮旋转方向相反,并产生振动。总结旋转失速的类型与特征,提出一种基于快速傅里叶变换旋转失速信号检测方法,可以检测到失速先兆,并运用频谱分析法提出改进措施,经一年来的使用验证,该法简单、便捷、实用。     

基于气动信号分析的风机叶片裂纹故障识别

针对风机叶片裂纹故障,提出通过分析风机出口气动信号,实现在线动态检测裂纹的方法。采集叶片不同状态下的风机出口气动信号,利用db4小波对气动信号进行5层分解,并单支重构,将各频带归一化能量构成6维特征向量;对能量向量进行主成分分析,基于贡献率实现特征选择;采用K均值聚类方法进行叶片状态识别。实验结果表明,气动信号能有效反映风机叶片状态的变化,该方法可以实现叶片正常、异常状态检测及裂纹长度状态区分,提供了风机叶片裂纹在线实时检测依据和手段。     

叶型改进对离心通风机内部气动激励影响机理的数值分析研究

叶片是离心通风机核心部件,为研究叶型改进对离心通风机振动的影响,对某型离心通风机进行气动激励的仿真计算;通过定常计算,发现叶型改进能够推迟流动分离,减小诱发振动的激励因素;通过非定常计算,发现叶型改进对离心通风机气动激励的影响主要体现在压力脉动的改善,尤其是叶频脉动的降低;用计算分析结果对通风机振动变化进行预估,样机试验结果表明,叶型改进能够降低叶频振动,同时也表明气动激励分析可为通风机低噪声改进效果提供判断依据。     

航空发动机离心叶轮叶片的振动设计

对航空发动机离心叶轮叶片的振动设计中的有关问题进行了探讨.介绍了离心叶轮的结构特点和振动破坏模式,探讨了引起共振的原因及相应的改进措施,讨论了离心叶轮叶片强度振动分析方法.     

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。     

基于小波包与倒频谱分析的风电机组齿轮箱齿轮裂纹诊断方法

为实现风电机组齿轮箱及时有效地监测和维护,提出基于小波包与倒频谱分析的风电机组齿轮箱齿轮裂纹诊断方法。该方法针对齿轮裂纹振动信号为转速频率对啮合频率及其倍频调制的特点,利用小波包分解来识别振动信号中的故障特征,通过小波包频带能量监测得到故障部位的啮合频率范围;考虑到倒频谱可以分离和提取难以识别的密集调制信号的周期成分,基于倒频谱识别故障部位的转速频率,综合利用两种频谱分析方法得到的啮合频率和转速频率,能诊断故障部位和类型。实验研究表明,该方法能精确地诊断齿轮裂纹故障,并可以实现对风电机组齿轮在复杂环境中退化状态的监测,预防断齿等重大故障的发生。     

核主泵小流量工况压力脉动特性

为研究小流量工况下核主泵内部压力脉动的变化规律,基于雷诺时均N-S方程和标准k-ε两方程及SIMPLEC算法,应用CFX软件对核主泵小流量工况进行定常和非定常数值计算,得到泵内部流场和各工况监测点的压力脉动,并将时域信号进行快速傅里叶变换为频域信号。结果表明:核主泵内压力脉动明显,叶频在由压力脉动诱发的振动中起主导作用,主要表现为叶轮和导叶间的动静干涉。叶轮导叶流道内的回流造成了小流量工况叶轮和导叶流道及其周向的不稳定压力脉动,回流主要存在于叶轮和导叶进出口位置,因此该区域的压力波动剧烈且周期性差。核主泵的振动,不利于核电站的安全稳定运行,通过对小流量工况的压力脉动分析,对预测核主泵在极端工况下的动态特性和推进核主泵国产化具有十分重要的意义。     

不同型线的高效二元离心叶轮优化设计

对具有无叶扩压器的离心压缩机两元叶轮的三种叶片型线进行对比研究,采用单圆弧和等减速流型法设计离心叶轮叶片型线,得到其性能曲线和内部流场,运用正交设计试验方法对离心压缩机叶轮进行了变减速流型优化设计,并对比分析了变减速流型与等减速流型的性能曲线。结果表明当叶片的进出口角确定后,叶片型线改变时,叶轮做功能力略有提升,而对整个叶道内的静压和速度分布影响较大,以致影响级性能。     

多级离心泵叶轮时序对振动性能影响的数值研究

为研究节段式多级离心泵叶轮时序位置对流致振动的影响,结合CFD\FEM方法对考虑叶轮交错角度的泵体在水力激励作用下结构的动力响应进行了计算分析。结果表明,首级内压力脉动的频率、幅值和相位不受叶轮时序位置的影响;次级内压力脉动的频率同样没有发生明显变化,幅值随着时序角度的增大有微小增幅,而相位随着时序角度的改变发生明显变化。当时序角度刚好为叶轮叶片角度的一半时,次级转子内压力脉动相位刚好与首级错开90°,压力脉动方向与首级相反,导致轴向的激励减小,轴向振动存在相反的量,使得泵整体振动水平明显下降。     

幅值和相位解调的行星架裂纹故障特征提取

在介绍行星架裂纹故障对行星齿轮箱振动信号影响的基础上,结合同步平均、振动分离和窄带解调技术,提出一种基于幅值、相位解调的行星架裂纹故障特征提取方法。该方法对原始振动信号进行角域同步平均,消除转速波动、行星轮等其他旋转部件的影响;通过振动分离技术重构信号,并对重构信号进行同步平均得到行星架振动分离信号;通过窄带解调获得行星架的幅值和相位特征。通过观察幅值和相位的变化,提取行星架裂纹故障特征。行星齿轮箱故障实测信号分析结果表明该方法可有效提取行星架裂纹故障特征。     

高比转速斜流泵内部压力脉动特性的实验研究

为了研究不同工况下高比转速斜流泵内部压力脉动特性和规律,选取某高比转速斜流泵模型为研究对象,在斜流泵叶轮进口段至导叶出口段设置7个压力脉动监测点,采用微型压力脉动传感器采集不同工况下的压力脉动时域信号,并进行频域特性分析。实验结果表明,不同流量工况下,叶轮进口到导叶出口的压力脉动幅值依次降低,同时压力脉动所呈现出的周期性相似波动规律也依次减弱。叶轮进口压力脉动周期性相似波动规律较好,压力脉动幅值也最大,而叶轮出口受叶轮进口流动分离形成的低频大尺度漩涡及叶顶泄漏涡的影响,在小流量工况下的压力脉动周期性相似波动规律相对减弱。导叶进口只有在额定工况1.0Q_(opt)下压力脉动才有动静相干周期性相似波动规律,而导叶出口处的压力脉动幅值最小且在受到导叶数及其发生失速可能产生的低频大尺度漩涡和叶轮出口回流等漩涡的影响,在小流量工况下呈现较弱的周期性相似波动规律。此外,不同工况下叶轮进出口及导叶进口的压力脉动主频都是叶片通过频率,同时叶轮进出口还存在叶片通过频率的高阶谐波,但在导叶出口处的压力脉动主频随流量的变化而变化。     

特征模态函数双谱分析在叶片裂纹识别中的应用

针对叶片裂纹故障振动信号特征,提出特征模态函数的双谱分析法,首先利用经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)对振动信号进行自适应滤波分解,产生一系列不同时间尺度的特征模态函数(Intrinsic Mode Function,IMF),然后对含有高频信号的高阶IMF分量进行重构,利用双谱提取叶片裂纹的振动信号特征。通过仿真信号和实验分析,验证叶片裂纹产生的高频冲击对叶片振动信号高频部分双谱的影响,证明IMF分量双谱分析的有效性,为风电叶片正常状态监测提供依据。     

形态分量分析和谱峭度在轴承故障诊断中的应用

滚动轴承发生故障时,其振动信号往往包含多种振动分量,主要由轴承自身固有振动引起的谐振分量、点蚀或裂纹等故障产生的冲击分量和其他的干扰分量组成。实现故障信号中各分量的有效分离非常有利于轴承的故障诊断。针对此问题,提出形态分量分析和谱峭度相结合的故障诊断方法,首先用形态分量分析处理轴承故障信号,使信号中的冲击分量与谐振分量分离,再以谐振分量为对象,利用谱峭度方法对谐振分量进行滤波,对滤波结果进行Hilbert包络解调分析,然后根据包络谱诊断滚动轴承发生的故障。实验结果表明,这种方法可以提取到明显的故障特征频率,从而验证了该方法的有效性。     

基于最优小波基的主泵裂纹转子特征识别研究

针对反应堆主冷却剂泵经过长期运行后,可能会出现的转子裂纹故障,利用小波分析,能够实现对故障特征的识别。结合反应堆主冷却剂泵裂纹转子振动模型的仿真信号,运用连续小波变换的方法,从小波基库中选出不同小波基分别计算与故障信号的互相关系数,确定最大值,其对应的小波基即为转子裂纹故障信号的最优小波基,并使用该小波基对故障信号进行分析,将功率谱、变换尺度以及频率以三维图的形式刻画出来。仿真结果表明,最大互相关系数选出的小波基可以作为转子裂纹故障信号的最优小波基,并且能够很好的识别出转子裂纹故障特征。     

运行参数与轴流泵流体激励力的关系

泵内非定常压力脉动会引发泵体的结构振动,运行工况的变化会改变泵内流场的流动状态,从而对泵的振动特性产生影响。通过流体力学计算软件FLUENT对某台立式轴流泵内流场进行仿真计算,分别改变泵运行速度和流量两项参数,得出转速改变后,叶轮受到的力会偏离了相似理论的计算值;工作在小流量时,泵内压力脉动与叶轮受力均大于大流量工况,且叶轮区域出现流动分离现象,不利于振动噪声的控制。     

空调离心叶轮尾流噪声的数值预估

由于现有的计算技术限制,风机气动噪声的数值预估是非常困难的。对于单个离心叶轮,已知其最主要的气动噪声源是叶片尾缘涡脱落导致的叶片表面压力脉动。基于Lee(1993)的轴流风机尾流噪声模型,提出一种可适用于离心叶轮尾流噪声数值预估方法。它包括三项主要工作:首先利用商用CFD软件Fluent对叶轮内的三维流场进行了数值模拟,并对所得气动性能进行实验验证;然后对叶片尾缘附近的速度剖面进行分析,提取出吸力面和压力面两侧的边界层厚度;最后,根据改进的噪声预估模型对叶轮的总声压级进行数值预估,在设计工况附近所得结果与实验值相比误差小于3dB。     

离心风机振动故障诊断和处理

针对唐钢炼铁厂南区受卸除尘离心风机的振动故障进行了诊断分析，找出使风机产生振动的原因是风机叶片磨损，并介绍了用现场动平衡法消除叶轮失衡的处理方案。     

《基于非线性动力学的风机叶轮系统流固耦合振动研究》

利用相空间重构、关联维、近似熵和L-Z复杂度等非线性动力学分析方法,定性和定量地分析了风机级间流场压力脉动与叶轮叶片振动信号随工况变化的特征和规律。研究结果表明：二者之间具有互体现性,存在耦合关系。