葉片(輪)振動(dòng)特性實(shí)驗(yàn)

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1、汽輪機(jī)葉輪（片）的振動(dòng)特性實(shí)驗(yàn)汽輪機(jī)葉輪，是汽輪機(jī)主要部件之一，對(duì)于一些剛性不足的葉輪，常因激振力頻率與葉輪固有頻率相等或接近時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)烈地共振而引起葉輪的損壞。當(dāng)葉輪振動(dòng)時(shí)，總是帶動(dòng)安裝在上面的葉片同時(shí)振動(dòng)，故葉輪的振動(dòng)實(shí)質(zhì)上是葉輪——葉片合成的彈性系統(tǒng)的振動(dòng)，故是輪系振動(dòng)，但習(xí)慣上常稱為葉輪振動(dòng)。由于葉輪直徑甚大，沿圓周方向的剛度甚大，所以葉輪一般不會(huì)產(chǎn)生切向扭轉(zhuǎn)振動(dòng)；但葉輪的厚度小（相對(duì)半徑而言），軸向的剛度小，易發(fā)生軸向振動(dòng)。在葉輪振動(dòng)的同時(shí)，往往會(huì)引起鑲嵌在葉輪外緣的葉片振動(dòng)，這對(duì)葉片又是一個(gè)極大的威脅。汽輪機(jī)葉片損壞所造成的事故停機(jī)占汽輪機(jī)事故的70%以

2、上，國(guó)內(nèi)外發(fā)電廠常因汽機(jī)葉片損壞事故停電，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。為了確保葉片在汽輪機(jī)運(yùn)行中的安全，必須避開葉片危險(xiǎn)的共振。使之不落入共振區(qū)之外，由于葉片的幾何形狀復(fù)雜，對(duì)自振頻率特性產(chǎn)生影響因素很多，除了從理論上計(jì)算葉片的自振頻率外，還要對(duì)葉片振動(dòng)特性進(jìn)行測(cè)定。另外，汽輪機(jī)運(yùn)行一個(gè)階段以后，由于葉片受到蒸汽的腐蝕、磨損，受熱變形，葉根緊固力改變以及復(fù)環(huán)和拉金的連接狀態(tài)的改變，都會(huì)引起葉片自振頻率的變化。所以，汽輪機(jī)每次大修時(shí)都要對(duì)葉片的切向A0型的自振頻率進(jìn)行測(cè)定、校核，根據(jù)自振頻率有無改變，亦可以發(fā)現(xiàn)葉片有無隱患如裂紋及其損傷。因此，對(duì)葉輪（片）振動(dòng)特性的研究不可

3、忽視。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^實(shí)驗(yàn)掌握汽輪機(jī)葉輪（片）振型及對(duì)應(yīng)頻率的測(cè)試方法，驗(yàn)證葉輪（片）在不同頻率下共振時(shí)的振型，加深對(duì)葉輪（片）振動(dòng)理論的理解和增強(qiáng)感性認(rèn)識(shí)。提高基本測(cè)試技能，掌握實(shí)驗(yàn)儀器、儀表的使用方法，培養(yǎng)獨(dú)立思考與動(dòng)手能力。故本次實(shí)驗(yàn)的任務(wù)如下：（1）掌握共振法測(cè)定葉輪自振頻率和頻譜分析法測(cè)定葉片振動(dòng)特性的基本方法，以及判別振型的基本方法；（2）用共振法測(cè)量葉輪軸向振動(dòng)的自振頻率，觀察不同頻率比下的李沙如圖形，加深理解葉輪的振動(dòng)特性。用頻譜分析法測(cè)定葉片的自振頻率，觀察葉根緊力對(duì)自振頻率的影響；（3）了解實(shí)驗(yàn)中各種儀器、儀表使用方法及性能，獨(dú)立完成聯(lián)接實(shí)驗(yàn)線

4、路與實(shí)驗(yàn)操作；（4）測(cè)出葉輪軸向的m=1、m=2、m=3、m=4、m=5、m=6等振型及對(duì)應(yīng)頻率，寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及系統(tǒng)葉輪靜頻率實(shí)驗(yàn)裝置及電路圖如圖1所示，信號(hào)發(fā)生器給定不同的頻率信號(hào)，分別送到示波器和激振功率放大器的信號(hào)輸入端。此信號(hào)經(jīng)功率圖1葉輪振型及頻率測(cè)試裝置1放大以后送入永磁式激振器，激振器經(jīng)卡頭與葉輪連接，強(qiáng)迫葉輪按給定的頻率振動(dòng)，葉輪的振動(dòng)信號(hào)經(jīng)拾振器送往示波器的垂直軸?；陬l譜分析法的葉片振動(dòng)特性實(shí)驗(yàn)所采用的設(shè)備及接線見圖2。1．拾振器（a）自振法（b）共振法用于將葉輪（片）圖2用頻譜儀測(cè)葉片固有頻率的測(cè)量系統(tǒng)1-頻譜分析儀2-TB前置

5、放大器3-拾振器4-激振器5-葉片的機(jī)械振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)化6-數(shù)字式信號(hào)發(fā)生器7-葉輪體為電氣信號(hào)，送往示波器，常用的有永磁唱頭、位移傳感器、速度傳感器、加速度傳感器等。2．激振器和信號(hào)發(fā)生器激振器將經(jīng)功率放大器放大后的低頻信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械振動(dòng)，用來激發(fā)和維持葉片的強(qiáng)迫振動(dòng)，常用的有激振錘、電動(dòng)式激振器等。電動(dòng)式激振器的工作原理為：當(dāng)置于穩(wěn)定磁場(chǎng)中的動(dòng)圈通過交變電流時(shí)，在電磁力的作用下，動(dòng)圈將發(fā)生往復(fù)移動(dòng)，其頻率與動(dòng)圈內(nèi)電流的頻率相同，動(dòng)圈移動(dòng)時(shí)。經(jīng)過與葉片相連的拉桿和夾具，帶動(dòng)葉片進(jìn)行強(qiáng)迫振動(dòng)。根據(jù)磁場(chǎng)產(chǎn)生方式不同，有永磁式和激磁式兩種。信號(hào)發(fā)生器用來產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)頻率和使葉

6、片作強(qiáng)迫振動(dòng)時(shí)，作為激振信號(hào)源。對(duì)該儀器要求精確度高、失真小、性能穩(wěn)定。使用信號(hào)發(fā)生器時(shí)，應(yīng)注意：①接通電源經(jīng)預(yù)熱10—15分鐘后，信號(hào)發(fā)生器性能方可穩(wěn)定，再進(jìn)行測(cè)量；②用來作為測(cè)量葉片的頻率讀數(shù)時(shí)，在使用前或使用后應(yīng)用數(shù)字式頻率計(jì)或電網(wǎng)頻率進(jìn)行校核。3．頻譜分析儀將復(fù)雜的振動(dòng)信號(hào)分解為有限或無限個(gè)頻率的簡(jiǎn)諧分量，也就是將一個(gè)組合振動(dòng)分解為它的各個(gè)頻率分量。并把各次諧波按其頻率大小從低到高排列顯示出來（頻譜）。實(shí)驗(yàn)裝置及電路圖如圖3所示，信號(hào)發(fā)生器給定不同的頻率信號(hào)，分別送到示波器和激振功率放大器的信號(hào)輸入端。此信號(hào)經(jīng)功率放大以后送入永磁式激振器，激振器經(jīng)卡頭與葉

7、輪連接，強(qiáng)迫葉輪按給定的頻率振動(dòng)，葉輪的振動(dòng)信號(hào)經(jīng)拾振器送往示波器的垂直軸。4．示波器用來顯示李沙茹圖形，從而確定被測(cè)葉片的振動(dòng)頻率。一般示波器的使用應(yīng)注意如下事項(xiàng)：①當(dāng)接通電源經(jīng)預(yù)熱10—15分鐘后，示波器性能方可穩(wěn)定，適當(dāng)調(diào)整輝度旋鈕和轉(zhuǎn)動(dòng)Y軸、X軸旋鈕尋找光點(diǎn)，并將光點(diǎn)調(diào)至熒光屏的中心位置；②調(diào)整聚焦，使熒光屏上的光點(diǎn)或圖形聚集成最細(xì)最清晰；③掃描旋鈕放在關(guān)的位置，并將被測(cè)信號(hào)和低頻信號(hào)發(fā)生器輸出信號(hào)分別接至Y軸和X軸接線柱上。5．功率放大器用來將低頻信號(hào)發(fā)生器輸出的低頻信號(hào)功率加以放大，作為激振器輸入功率。26．直流穩(wěn)壓電源由于本實(shí)驗(yàn)采用激磁式電動(dòng)激振器，

8、故需要一個(gè)