汽轮机叶片自振频率的测试方法

1、汽轮机叶片自振频率的测试方法 制作：葛婷婷 陈 静 王 洁 赵 静 测试叶片自振频率的意义 n在工作过程中汽轮机叶片除了承受静应力外，还受汽流不均匀的激振力作用，激振力对旋转的叶片产生周期性的作用，导致叶片在振动状态下工作，当叶片的自振频率等于脉冲激振频率或为其整数倍时，叶片发生共振，振幅增大，并产生很大的交变应力。所以，在研究激振力和叶片在动应力作用下的承载能力来保证叶片安全工作的时候，必须把叶片的振动特性加以研究，才能更好的保证安全。静频率测定方法 l叶片静频率测定：指汽轮机转子静止状态下叶片自振频率的测定。l方法：自振法 共振法（激振法）l其他方法：锁相倍频 非接触采样l例：GHH公司烟

2、气轮机叶片频率测试方法 自振法自振法自振法原理如图1 所示。用橡皮小 锤轻击叶片，使被测叶片自由振动，用拾振器将叶片振动的机械能量转换为与叶片振动频率相等的电信号，直接或放大后输入示波器左端，同时将音频发生器信号输入右端两个输入信号在示波器内合成。当左端和右端输入信号的相位差和频率不同时，在荧光屏上显示不同的图形。当右端和左端频率之比为整数时，荧光屏上显示李沙茹图。由音频发生器的频率值及李沙茹图可得频率比。实测时应调节音频发生器的频率，使荧光屏上出现稳定的椭圆或圆，这时音频发生器的频率就是被测叶片的自振频率。自振法的优缺点n优点：自振法是一种简便、准确、迅速的测定叶片自振频率的方法。n缺点：自

3、振法只能测量A0型振动的频率，常用来测量中长叶片的频率；对短叶片因频率高、振幅小且消失快，难以用自振法测定。共振法利用共振原理测量叶片各阶振动的静频率值的方法n原理图如图2。 由音频发生器 产生的频率信 号分别送至示波器、数字频率器及功率放大器，音频信号经功率放大后送至激振器，在激振器内音频信号转换为拉杆的机械振动。因拉杆与被测叶片固定在一起，所以被测叶片发生强迫共振。n当音频信号发生器输出的电信号频率与叶片某阶自振频率相等时，叶片发生共振，被测叶片振幅达到最大值。拾振器将叶片振动的机械量信号转换为电信号，送至示波器左端，根据李沙茹图及数字计读数，便可确定叶片的自振频率值。连续调节音频信号发生

4、器输出的频率信号，依次确定叶片各阶的自振频率值。n共振法也可用压电晶体作为振荡器，将其贴在被测叶片的根部，音频发生器输出的电信号经功率放大，通过压电晶体使被测叶片发生强迫震。n缺点：采用共振法时拉杆或压电晶体的质量也参与了振动，使被测叶片的振动频率值略微偏低。锁相倍频法锁相倍频法原理图锁相倍频法p图6是整形和十倍频电路。其中BG和IC1及周围元件组成整形电路。IC2，IC3及周围元件构成锁相十倍频电路。图中C3，C4是控制跟踪频率范围的。当K接C3时跟踪频率范围约70650Hz，当K接C4时跟踪频率范围约4203600Hz，这已能够满足一般的测量范围了。若超出这个范围，则要适当改变C3或C4的

5、参数。如果要提高到一百倍频，可在IC2的3足和IC313足之间串入一只C180即可。同时要根据所测频率范围，改变C3和C4的参数。非接触采样n非接触取样元件采用驻极体话筒。此种话筒体积小，质量仅约2g，通过一根连杆连到一个木夹上。使用时手持木夹或将木夹夹到被测叶片附近的叶片或围带上，使取样面靠近被测叶片即可。n由于这种取样信号不及接触取样信号大，一般只有几十毫伏，所以要将采样信号放大，放大器电路如图5。非接触采样非接触采样信号放大图：非接触采样n通过两级放大，将采样信号电压放大10倍、100倍。放大后的电压送到示波器的Y轴。n以上取样放大部分可以通俗地理解为一个助听器，它将“听”到叶片振动的声

6、音处理成所需的电信号。也就是特采样方法由原来的“摸”改变为现在的“听”。也就是“非接触”的方法。GHH公司烟气轮机叶片频率测试方法GHH公司的烟气轮机动叶片都是扭曲叶片，这种叶片效率高，强度好。但叶片型线复杂，启振频率计算较困难，而且不易精确。如果缺少原始设计数据，根本无法计算。求叶片自振频率唯一有效方法就是通过实验测定。GHH公司烟气轮机叶片频率测试方法lGHH烟气轮机动叶片的叶根为极树形叶根，这种叶根受力均匀，强度好，可以承受高转速和大载荷。但叶根型线复杂，不易加工，与叶根槽的配合要求十分精密。为了实验结果准确，首先根据叶片测绘图纸，特制一套符合扭曲叶片极树形叶根形状与公差要求的叶根夹具，

7、以使实验测定状态与叶片在叶轮上实际装配状态相吻合。叶片根部在实验台上夹紧，使每个齿受力尽量均匀，用测力扳手拧紧，夹紧力矩为150NM，整个测试系统及测试装置如图2所示。动频率测定方法无线电遥测n无线电遥测的测量系统图如图3所示，有发送和接收两部分组成。n发送如图中(a)所示，接收如图中(b)所示。无线电遥测u发送部分通过 贴在叶片上的 应变片或晶体 片感受叶片振 动信号，此信号经过音频放大后输至射频压控振荡器进行调制，并以调频波向空间发射。接收部分利用装在发射机附近的在汽缸内部的天线接收信号，然后输入光线录波机和磁带录波仪。然后对测试数据进行分析，从而确定叶片的动频率。参考文献参考文献n汽轮机原理 沈士一 康