重载作用下裂纹转子不平衡响应的实验研究.pdf

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1、第５８卷第４期汽轮机技术Ｖｏｌ．５８Ｎｏ．４２０１６年８月ＴＵＲＢＩＮＥＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＡｕｇ．２０１６重载作用下裂纹转子不平衡响应的实验研究１２１邵强，曾复，冯长建（１大连民族大学机械系，大连１１６６００；２杭州电子科技大学机械工程学院，杭州３１００１８）摘要：为进一步分析重载作用下裂纹转子的转动特性，采用交流无级调速器的模拟转子试验台进行了重载作用下裂纹转子的模拟试验。分别分析裂纹深度、位置、载荷及转速等因素对裂纹转子的不平衡响应的现象，根据不同频程下裂纹转子的振幅变化情况，研究裂纹转子不平

2、衡响应的振动特性，得到重载作用下裂纹转子不平衡响应的特点，即裂纹越深越靠近跨度中央则峰值越大，频程越高振幅越小。关键词：裂纹；重载；实验研究分类号：ＴＨ１３文献标识码：Ａ文章编号：１００１-５８８４（２０１６）０４-０２６６-０３ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＳｔｕｄｙｏｎｔｈｅＵｎｂａｌａｎｃｅＲｅｓｐｏｎｓｅｏｆｔｈｅＣｒａｃｋｅｄＲｏｔｏｒＵｎｄｅｒＨｅａｖｙＬｏａｄ１２１ＳＨＡＯＱｉａｎｇ，ＺＥＮＧＦｕ，ＦＥＮＧＣｈａｎｇ-ｊｉａｎ（１ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉ

3、ｎｇ，ＤａｌｉａｎＮａｔｉｏｎａｌｉｔｉｅｓＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｄａｌｉａｎ１１６６００，Ｃｈｉｎａ；２Ｓｃｈｏｏｌｏｆｍｅｃｈａｎｉｃａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨａｎｇｚｈｏｕＤｉａｎｚｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ３１００１８，Ｃｈｉｎａ）Abstract：Ｆｏｒｔｈｅｆｕｒｔｈｅｒａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｒｏｔａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｒａｃｋｅｄｒｏｔｏｒｕｎｄｅｒｈｅａｖｙｌｏａｄ，ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｔｅｓｔｉｓｍａｋｅｄｂｙｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｒｏｔｏｒ

4、ｔｅｓｔｐｌａｔｆｏｒｍｗｉｔｈＡＣｓｔｅｐｌｅｓｓｓｐｅｅｄ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅａｍｐｌｉｔｕｄｅｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆｃｒａｃｋｅｄｒｏｔｏｒｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｒｅｑｕｅｎｃｙｒａｎｇｅ，ｗｅａｎａｌｙｓｅｔｈｅｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎｏｆｔｈｅｃｒａｃｋｄｅｐｔｈ，ｐｏｓｉｔｉｏｎ，ｌｏａｄａｎｄｒｏｔａｔｉｏｎｓｐｅｅｄ，ｅｔｃ，ｓｔｕｄｙｔｈｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆａｃｒａｃｋｅｄｒｏｔｏｒｕｎｂａｌａｎｃｅｒｅｓｐｏｎｓｅ，ａｎｄｏｂｔａｉ

5、ｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｕｎｂａｌａｎｃｅｄｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆｃｒａｃｋｅｄｒｏｔｏｒｕｎｄｅｒｈｅａｖｙｌｏａｄｓ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｆｕｒｔｈｅｒａｎａｌｙｚｅｔｈｅｒｏｔａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｃｒａｃｋｅｄｒｏｔｏｒｕｎｄｅｒｈｅａｖｙｌｏａｄ，ｓｏｍｅｐｏｓｉｔｉｖｅｅｆｆｅｃｔｓａｒｅａｌｓｏｐｌａｙｅｄ．Ｔｈａｔｉｓｔｈｅｄｅｅｐｅｒｃｒａｃｋｎｅａｒｔｈｅｃｅｎｔｒａｌｓｐａｎｉｓｔｈｅｌａｒｇｅｒｔｈｅｐｅａｋｖａｌｕｅ，ａｎｄｔｈｅｈｉｇｈｅｒｔ

6、ｈｅａｍｐｌｉｔｕｄｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｒａｎｇｅｉｓｓｍａｌｌｅｒ．Keywords：crack；heavyload；experimentalstudy０前言１实验装置设计大型旋转机械是现代工业的核心设备，因其工作效本次研究所用试验台为带交流无级调速器的Ｂｅｎｔｌｙ模拟转率高越来越受到重视，但其运行的安全性和可靠性问题子试验台，机械故障诊断和检测系统为ＴＤＭ－ＯＤＥＳ系统，另外［１－３］也日益突出。配有辅助配件及若干趋近式涡流传感器。裂纹的存在成为影响设备安全运行的一大隐患，转旋转机械故ＤＭ－ＯＤ

7、ＥＳ系统是一个在线状态监测和诊断系［４，５］［１１，１２］子裂纹故障在各种有关故障中占了相当大的比例。统，主要由上、下位机组成。上位机完成数据的存储、分析、近年来，大型旋转机械的应用日益增加，特别是在发电机状态预报和故障诊断等功能；下位机负责数据的采集和监视。组、汽车转轴等方面的应用，由于其主轴工作在高速、高上、下位机通过Ｎｗｌｉｔｅ网络进行点对点式的通讯和数据传输，实压、高强度的状态下，一旦发生事故，后果不堪设想，如日验系统整体联接如图１所示，模拟试验台如图２所示。本关西电力公司南海电站３号６００

8、ＭＷ汽轮发电机组进［６］行超速试验时，发生了断轴毁机的严重事故。仅８０年代的１０年间，北美地区就发生近３０起与轴表面裂纹有［７］关的转子高速旋转而产生的严重事故。针对旋转机械的故障问题，各国学者提出了一些状态监测和诊断方［８－１０］法，起到一定的作用。本文主要进行了裂纹转轴刚度测量，并测试裂纹转子振动特性。图１实验系统联接示意图收稿日期：２０１６-０３-０２基金项目：国家自然科学基金青年基金（Ｎｏ．５１３０５０６５）；中央高校基本科研业务专项资金（Ｎｏ．ＤＣ２０１５０