电厂汽轮机原理-第六章、叶片振动课件.ppt

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1、叶片振动余冬082230832021/9/171什么是动叶片将蒸汽的热能转换为转子转动的机械能有良好的流动性能以保证较高的能量转换效率；有足够的强度和完善的振动性能2021/9/172动叶片的结构2.叶型动叶片的基本部分相邻叶片的叶型部分构成汽流通道1.叶顶短叶片和中长叶片通常在叶顶用围带连在一起，构成叶片组长叶片在叶型部分用拉金连接成组3.叶根将动叶片固定在叶轮或者轮鼓上面的部分常用的叶根形式有T型、枞树型和叉形2021/9/173强度高、适应性好、加工简单、更换叶片方便叉型承载能力大、强度适应性好、拆装方便。但加工复杂、精度要求高枞树型结构简

2、单、加工方便，被短叶片普遍采用T型2021/9/174叶片受力力不随时间变化迫使叶片振动离心力和汽流力还可能在叶片中引起扭应力。在一般情况下，叶片中的扭应力和热应力数值较小，可略去不计。2021/9/175自由振动：叶片受到一个外力会偏离平衡位置。当外力消除后，叶片在自身的弹性力和质量的惯性力下于平衡位置附近反复振动。做自由振动的频率为自振频率强迫振动：叶片受到一个周期性外力（激振力），它会按外力频率振动。当激振力频率与自振频率相等或成整数倍时，叶片共振，振幅最大，动应力急剧增大2021/9/176激振力由级中汽流流场不均匀所致：（1）叶栅尾迹扰

3、动，即汽流绕流叶栅时，由于附面层的存在，叶栅表面汽流速度近于零、附面层以外汽流速度为主流区速度，当汽流流出叶栅时在出口边形成尾迹，所以在动静叶栅间隙中汽流的速度和压力沿圆周向分布是不均匀的，（2）结构扰动以频率高低来分，激振力可分为低频激振力和高频激振力两大类。2021/9/177激振力低频激振力高频激振力个别喷嘴损坏或制造、安装偏差；级前或级后有加强筋干扰；隔板中分面处结合不好使气流异常有抽气、排气口；部分进气对称分布激振力：频率其中i为激振源个数，n为转子转速（1）全周进汽的级该级喷嘴沿圆周向是均匀分布的，高频激振力频率为：式中，级的喷嘴数，

4、一般＝40~90（2）部分进气的级，级的圆周上个别地方汽流速度大小或方向可能异常，动叶每转到此处所受汽流力就变化一次，形成的激振力频率较低喷管出汽边有一定的厚度使喷管出口汽流速度沿圆周分布不均匀，所以蒸汽对动叶的作用力分布不均，动叶每经过一个喷管所受的汽流力就变化一次2021/9/178叶片绕截面最小主惯性轴的振动叶片绕截面最大主惯性轴的振动气流几乎沿着切向作用在叶片上，而且振动又发生在叶片刚性最小的切线方向。切向振动最容易发生也最危险2021/9/179(根据出现节点(不动点)的多少)切向振动叶身振动顶端不振动叶身振动顶端振动A型振动B型振动A

5、0A1A2B0B1B2动叶片最危险的振动为A0型振动，B0型次之叶片是连续质量分布的弹性体，存在着无限多个自振频率节点或节线的个数对应着自振频率阶数2021/9/1710轴向振动·由于轴向惯性矩大，振动频率高，一般不易出现有节点的轴向振动，只有轴向型·轴向振动易与叶轮振动联系在一起，可能不利于安全运行。2021/9/1711扭转振动沿叶片高度方向绕截面形心轴线的振动，表现为截面绕径向线(又称节线)所作的往复扭转运动，主要发生于长扭叶片；节线越多，扭振频率越高，节线两侧叶片的扭振方向相反2021/9/1712叶片组的弯曲振动2021/9/1713等

6、截面叶片自振频率叶片的自振频率取决于以下因素：1）叶片的抗弯刚度（EI）。（EI）越大，频率越高2）叶片的高度l。l越高，频率越低3）叶片的质量m。m越大，频率越低4）叶片频率方程的根（kl），其值与叶片的振型有关对同一叶片，不同振型，其自振频率不同。但如果已知某一振型频率值，则可根据各振型的kl值换算得出其他振型频率值，即叶片自振频率只与结构尺寸和材料性能有关，与激振力大小无关2021/9/1714自振频率的修正1.工作温度：当温度升高时，叶片的弹性模量E降低，使自振频率降低。其影响用温度修正系数来修正。2.叶片根部牢固修正系数K：叶根处产生弹

7、性变形等，都可能使叶根部夹紧力不够，叶根会有一部分参与振动。这样振动叶片的质量增加、刚性降低，因此自振频率降低分别为工作温度下和20℃的叶片材料弹性模量2021/9/1715自振频率的修正（续）3.离心力：由于离心力作用形成了一个附加弯矩作用在叶片上，阻止叶片振动弯曲，相当于增加了刚度，使动频率高于静频率：动频率为，B--动频系数，n—工作转速2021/9/1716叶片频率的测定·分类：静频率f:叶片在静力场中的自振频率；动频率fd:叶片在旋转力场中的自振频率·测定方法：自振法共振法无线电遥测方法静频率动频率2021/9/1717自振法橡皮小锤轻

8、击叶片被测叶片自由振动振动机械能量同频电信号示波器y轴音频发生器信号拾振器示波器右端示波器内合成X轴和y轴频率之比为整数李沙茹图荧光屏调