[實用新型]一種透平自帶阻尼結構葉片的減振實驗系統

無效

• 申請號: 200820052234.0
• 申請日: 2008-02-02
• 公開（公告）號: CN201159683Y
• 公開（公告）日: 2008-12-03
• 發明（設計）人: 李錄平;晉風華;饒洪德;盧緒祥
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: G01M7/02
• 分類號: G01M7/02;G01M15/00
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所
• 代理人: 趙洪

技術領域

本實用新型主要涉及到大型透平機械中葉片的減振實驗系統領域，特指一種透平自帶阻尼結構葉片的減振實驗系統。

背景技術

大型透平機械是實現熱能向機械能轉換的重要設備，廣泛應用于電力、冶金、鋼鐵、石化、船舶等行業。葉片是大型動力機械實現能量轉換的關鍵部件，處在高溫、高壓、高腐蝕環境下工作，工作時承受著巨大的離心力、汽(氣)流作用力、汽(氣)流激振力、腐蝕和振動以及沖蝕的共同作用。尤其是汽(氣)流通道的最后幾級葉片(特別是末級和次末級長葉片)，在運行時受很大的離心載荷的作用，同時受到汽(氣)流的激振力，如果葉片承受振動應力過大，會降低其壽命和運行的安全可靠性。葉片故障是大型動力機械的常見故障之一，據有關資料統計表明，葉片振動故障占動力機械故障的30％～40％之多。隨著動力機械(汽輪機、燃氣輪機)向大容量方向發展，葉片的安全可靠性和保持其高效率愈顯得重要。透平機械葉片的振動斷裂長期困擾著機組運行的安全可靠性，透平機械葉片的失效在很多情況下都可以歸因為共振應力所引起的高周疲勞。如果要延長葉片壽命，則必須降低葉片共振動應力。在葉片設計階段，有兩種降低葉片動應力的方案供設計者選擇，其一是調開葉片的固有頻率，使其與汽(氣)流激振頻率有一定的避開率；其二是增加或強化葉片的阻尼環節，即采用帶減振結構的葉片。生產上調開葉片的固有頻率比較復雜，設計上需要花費很大精力去研究固有頻率的精確計算，制造安裝上要求苛刻，給機組檢修和運行工作也帶來很多麻煩。而且研究結果表明，盡管葉片組固有頻率很多，但其相應振型的動應力大多是不危險的，甚至是微小的，只有少數振型的共振才必須避開。為了防止動力機械葉片的大應力疲勞損壞，除避開共振外，在葉片材料已選定的情況下，采取加裝阻尼結構(葉片凸肩結構、葉片圍帶以及拉金結構等)是減小葉片共振應力、防止疲勞損壞的新方法，同時也是最有效的方法。

阻尼葉片具有良好的減振效果，學者們分析了不同形式的阻尼葉片結構，從不同的角度論述了汽輪機葉片阻尼結構的減振特性。但是單只葉片的研究可以應用理論計算和數值仿真的方法來分析，而對整圈自帶阻尼結構葉片系統來說，就是一件高維數非線性系統，采用數值仿真的難度很大，實驗研究成了解決工程實際問題的主要手段，它不僅反映單只葉片的減振效果，還可得到整個系統的減振效果。

實用新型內容

本實用新型要解決的問題就在于：針對現有技術存在的技術問題，本實用新型提供一種結構簡單緊湊、成本低廉、適用范圍廣、自動化程度高、測試精度高的透平自帶阻尼結構葉片的減振實驗系統。

為解決上述技術問題，本實用新型提出的解決方案為：一種透平自帶阻尼結構葉片的減振實驗系統，其特征在于：它包括實驗裝置系統和信號測試系統。所述實驗裝置系統包括葉輪轉子機構、供氣機構、一個或一個以上的噴嘴、驅動機構以及導電滑環；所述葉輪轉子機構包括由多個葉片組成的葉輪和轉子，葉片上裝設有用來測量葉片動應力的應變片；所述葉片的葉冠處設有可拆卸的減振機構，該減振結構由位于相鄰葉片的葉冠之間的減振螺栓組成；所述一個或一個以上的噴嘴均勻布置于葉輪后側的圓周上；導電滑環套設于轉子上，葉輪轉子機構與驅動機構相連，供氣機構與噴嘴相連，導電滑環與信號測試系統相連。

所述信號測試系統包括接線端子、信號調理模塊、采集卡以及計算機，導電滑環通過接線端子與信號調理模塊相連，信號調理模塊的輸出端通過采集卡與計算機相連。

所述供氣機構包括空壓機、儲氣罐以及管道系統，空壓機與儲氣罐相連，儲氣罐的輸出端通過管道系統與噴嘴相連，所述管道系統包括輸氣管道以及裝設于輸氣管道上的閥門和空氣過濾器。

所述驅動機構包括電動機和聯軸器，電動機通過聯軸器與葉輪轉子機構相連。

所述葉片為等截面直葉片或等截面扭葉片或變截面直葉片或變截面扭葉片。

與現有技術相比，本實用新型的優點就在于：本實用新型的透平自帶阻尼結構葉片的減振實驗系統，結構簡單緊湊、成本低廉、適用范圍廣、自動化程度高、測試精度高，且具有實驗工藝簡單、操作簡便、實驗費用低、可靠性高等優點，可廣泛應用于透平機械葉片減振結構的優化設計與研究。

附圖說明

圖1是本實用新型中實驗裝置系統的框架結構示意圖；

圖2是本實用新型中信號測試系統的框架結構示意圖；

圖3是本實用新型中實驗裝置系統的結構示意圖；

圖4是本實用新型中葉片可調間隙的原理示意圖；

圖5是本實用新型在不同工況下葉片振動應力最大幅值隨葉冠間隙的變化示意圖。

圖例說明