[发明专利]汽轮机模拟叶轮振型测试实验装置

说明书

技术领域

 本发明涉及一种汽轮机模拟叶轮振型测试实验装置，特别是涉及一种汽轮机模拟叶轮振型测试实验装置。

背景技术

长期以来，汽轮机转子振动问题一直影响机组的安全运行，叶轮对整个机组来说非常重要，对于一些刚性不足的叶轮，常因激振力频率与叶轮固有频率相等或接近时产生强烈地共振而引起叶轮的损坏。在叶轮振动的同时，往往会引起镶嵌在叶轮外缘的叶片振动，这对叶片又是极大的威胁。因此，对叶轮振动特性的研究不容忽视，对汽轮机进行叶轮的固有频率及振型测试是非常有必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种汽轮机模拟叶轮振型测试实验装置，该实验装置用模拟叶轮的方法测量汽轮机叶轮的固有频率和振型的变现形式，利用实验装置测量的叶轮振型分析火力发电厂汽轮机中叶轮振动的特性。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

汽轮机模拟叶轮振型测试实验装置，所述装置包括汽轮机模拟叶轮、信号发生器、信号放大器、激振器、电磁拾振器、示波器，信号发生器的功率输出端经屏蔽线与信号放大器直接相连，信号发生器的输出端与激振器相连，激振器与汽轮机模拟叶轮相安装一起，在汽轮机模拟叶轮的上面安装有电磁拾振器，电磁拾振器的信号与示波器的X通道相连，示波器的Y通道与信号发生器的频率输出端相连接；汽轮机模拟叶轮外径550mm ，内径150mm，厚度10mm，信号发生器最大输出功率5MW，频率测量范围0.3HZ~3MHZ；信号放大器3的放大功率为300W。

所述的汽轮机模拟叶轮振型测试实验装置，所述汽轮机模拟叶轮通过台架直接固定在地面上。

所述的汽轮机模拟叶轮振型测试实验装置，所述激振器与叶轮的距离为2-5mm的间隙，并且布置在叶轮的外缘。

本发明的优点与效果是：

本发明针对现今火力发电厂汽轮机组叶轮振动情况，用模拟叶轮的方法测量汽轮机叶轮的固有频率和振型的变现形式。实验测量的结果与ANSYS软件分析结果进行了比对，实验结果与软件结果完全吻合，进而可以利用实验装置测量的叶轮振型分析火力发电厂汽轮机中叶轮振动的特性。

附图说明

图1为汽轮机模拟叶轮振型测试实验装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图所示实施例对本发明进行详细说明。

图中标号为：1.汽轮机模拟叶轮  2.信号发生器  3.信号放大器  4.激振器  5.电磁拾振器  6.示波器。

汽轮机模拟叶轮1通过台架直接固定在地面上，信号发生器2的功率输出端用屏蔽线与信号放大器3直接相连，信号发生器的输出端与激振器4相连，激振器与汽轮机模拟叶轮，采用非接触方式安装，在汽轮机模拟叶轮的上面采用非接触式安装有电磁拾振器5，电磁拾振器接收到的信号与示波器6的X通道相连，示波器的Y通道与信号发生器的频率输出端相连接。

汽轮机模拟叶轮为20号钢制造，外径550mm ，内径150mm，厚度10mm，采用内圆紧固的安装方法安装。信号发生器2采用带功率输出的，最大输出功率5MW，频率测量范围0.3HZ~3MHZ。信号放大器3的放大功率为300W。激振器4可自制或选购，电磁拾振器5也可自制或选购。示波器6型号（MOS-620CH,20MHz）。屏蔽信号线若干。

本发明的原理：由于现场汽轮机叶轮直径比较大，故沿圆周方向刚度较大，所以叶轮不会产生切向振动，但叶轮的厚度相对叶轮半径而言要小，故叶轮（或轮系）振动只能发生在轴线方向上。

本发明采用模拟静止不动的叶轮。主要利用共振法的原理，通过信号发生器的输出功率经功率放大器的放大处理，通过安装在叶轮上的激振器对叶轮进行激振，信号发生器的输出功率可调节，从而能够控制对叶轮激励的大小，叶轮的振动情况可以通过安装在叶轮附近的拾振器通过示波器来显示。用激振器以一定的频率激发叶轮振动，这时叶轮的振动波由激振力作用点沿圆周向反向传播，两波传到激振点对径处相遇，若激振力频率不同于叶轮自振频率时，则两波在相遇时相位不等，其振幅不会变大，也就不会出现共振现象，不会出现稳定不振的节径(线)。当激振力频率等于叶轮自振频率，两波在激振点对经处相遇时，两波相位相同，各自再继续传播时，均与原振动同相，使各处振幅相互叠加达最大值，这时叶轮沿圆周方向上各处振幅相等，最大振幅处恒为最大、不振处亦然一直基本不振，即形成节径(线)。叶轮同样是弹性体，具有多个自由度，即对应多个自振频率。随着激振力频率的增加叶轮节径(线)增加、其对应自振频率升高。利用共振原理，即可测出叶轮不同振型及对应自振频率。节径（线）在叶轮上的表现可以通过细沙的运动来体现。

使用时，应熟悉各种仪器的正确使用方法，按图接好线路，经检查后方可接通电源，将信号发生器输出细调放在最小位置，功率放大器调节旋钮旋至最小位置。合上总电源，细听激振力功率放大器的风扇（冷却用）转动是否有异常，若有异常声音、或有摩擦声应立即拉断总电源查明原因。检查激振器与叶轮的距离，保持在2-5mm左右的间隙，并且保持布置在叶轮的外缘，然后在叶轮平面铺上均匀细沙。以上准备工作做完，确认无误后方可进行实验。将信号发生器的输出细调旋钮逐渐开大，电流表的指示不要超过2A，直至叶轮上细沙有明显的振动，逐渐形成节径(线)为止。逐渐增加激振频率，使叶轮出现m=1,m=2,m=3,m=3,m=4,m=5,m=6六种振型，记录其振动频率。测试完毕，应首先将功率放大器输出细调旋至最小（电压为0），关闭所有电源开关即可。