叶片(轮)振动特性实验

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1、汽轮机叶轮（片）的振动特性实验汽轮机叶轮，是汽轮机主要部件之一，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。当叶轮振动时，总是带动安装在上面的叶片同时振动，故叶轮的振动实质上是叶轮——叶片合成的弹性系统的振动，故是轮系振动，但习惯上常称为叶轮振动。由于叶轮直径甚大，沿圆周方向的刚度甚大，所以叶轮一般不会产生切向扭转振动；但叶轮的厚度小（相对半径而言），轴向的刚度小，易发生轴向振动。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，这对叶片又是一个极大的威胁。汽轮机叶片损坏所造成的事故停机占汽轮机事故的70%以

2、上，国内外发电厂常因汽机叶片损坏事故停电，造成巨大的经济损失。为了确保叶片在汽轮机运行中的安全，必须避开叶片危险的共振。使之不落入共振区之外，由于叶片的几何形状复杂，对自振频率特性产生影响因素很多，除了从理论上计算叶片的自振频率外，还要对叶片振动特性进行测定。另外，汽轮机运行一个阶段以后，由于叶片受到蒸汽的腐蚀、磨损，受热变形，叶根紧固力改变以及复环和拉金的连接状态的改变，都会引起叶片自振频率的变化。所以，汽轮机每次大修时都要对叶片的切向A0型的自振频率进行测定、校核，根据自振频率有无改变，亦可以发现叶片有无隐患如裂纹及其损伤。因此，对叶轮（片）振动特性的研究不可

3、忽视。一、实验目的通过实验掌握汽轮机叶轮（片）振型及对应频率的测试方法，验证叶轮（片）在不同频率下共振时的振型，加深对叶轮（片）振动理论的理解和增强感性认识。提高基本测试技能，掌握实验仪器、仪表的使用方法，培养独立思考与动手能力。故本次实验的任务如下：（1）掌握共振法测定叶轮自振频率和频谱分析法测定叶片振动特性的基本方法，以及判别振型的基本方法；（2）用共振法测量叶轮轴向振动的自振频率，观察不同频率比下的李沙如图形，加深理解叶轮的振动特性。用频谱分析法测定叶片的自振频率，观察叶根紧力对自振频率的影响；（3）了解实验中各种仪器、仪表使用方法及性能，独立完成联接实验线

4、路与实验操作；（4）测出叶轮轴向的m=1、m=2、m=3、m=4、m=5、m=6等振型及对应频率，写出实验报告。二、实验设备及系统叶轮静频率实验装置及电路图如图1所示，信号发生器给定不同的频率信号，分别送到示波器和激振功率放大器的信号输入端。此信号经功率图1叶轮振型及频率测试装置1放大以后送入永磁式激振器，激振器经卡头与叶轮连接，强迫叶轮按给定的频率振动，叶轮的振动信号经拾振器送往示波器的垂直轴。基于频谱分析法的叶片振动特性实验所采用的设备及接线见图2。1．拾振器（a）自振法（b）共振法用于将叶轮（片）图2用频谱仪测叶片固有频率的测量系统1-频谱分析仪2-TB前置

5、放大器3-拾振器4-激振器5-叶片的机械振动信号转化6-数字式信号发生器7-叶轮体为电气信号，送往示波器，常用的有永磁唱头、位移传感器、速度传感器、加速度传感器等。2．激振器和信号发生器激振器将经功率放大器放大后的低频信号转变为机械振动，用来激发和维持叶片的强迫振动，常用的有激振锤、电动式激振器等。电动式激振器的工作原理为：当置于稳定磁场中的动圈通过交变电流时，在电磁力的作用下，动圈将发生往复移动，其频率与动圈内电流的频率相同，动圈移动时。经过与叶片相连的拉杆和夹具，带动叶片进行强迫振动。根据磁场产生方式不同，有永磁式和激磁式两种。信号发生器用来产生标准频率和使叶

6、片作强迫振动时，作为激振信号源。对该仪器要求精确度高、失真小、性能稳定。使用信号发生器时，应注意：①接通电源经预热10—15分钟后，信号发生器性能方可稳定，再进行测量；②用来作为测量叶片的频率读数时，在使用前或使用后应用数字式频率计或电网频率进行校核。3．频谱分析仪将复杂的振动信号分解为有限或无限个频率的简谐分量，也就是将一个组合振动分解为它的各个频率分量。并把各次谐波按其频率大小从低到高排列显示出来（频谱）。实验装置及电路图如图3所示，信号发生器给定不同的频率信号，分别送到示波器和激振功率放大器的信号输入端。此信号经功率放大以后送入永磁式激振器，激振器经卡头与叶

7、轮连接，强迫叶轮按给定的频率振动，叶轮的振动信号经拾振器送往示波器的垂直轴。4．示波器用来显示李沙茹图形，从而确定被测叶片的振动频率。一般示波器的使用应注意如下事项：①当接通电源经预热10—15分钟后，示波器性能方可稳定，适当调整辉度旋钮和转动Y轴、X轴旋钮寻找光点，并将光点调至荧光屏的中心位置；②调整聚焦，使荧光屏上的光点或图形聚集成最细最清晰；③扫描旋钮放在关的位置，并将被测信号和低频信号发生器输出信号分别接至Y轴和X轴接线柱上。5．功率放大器用来将低频信号发生器输出的低频信号功率加以放大，作为激振器输入功率。26．直流稳压电源由于本实验采用激磁式电动激振器，

8、故需要一个