不穩(wěn)定流動(dòng)對(duì)葉片振動(dòng)的影響與識(shí)別方法.pdf

1、對(duì)于離心式壓縮來(lái)說(shuō)，葉輪作為最薄弱的環(huán)節(jié)且同時(shí)承受離心力作用、流體作用、聲場(chǎng)作用以及復(fù)雜的耦合作用，因此葉輪疲勞失效是最難的故障診斷問(wèn)題。在離心式壓縮機(jī)內(nèi)部，由于不規(guī)則的幾何形狀以及復(fù)雜的不穩(wěn)定流動(dòng)，使得流動(dòng)誘使激勵(lì)現(xiàn)象普遍存在，因此需要對(duì)這些流動(dòng)誘使激勵(lì)的表現(xiàn)形式以及對(duì)壓縮機(jī)內(nèi)部不穩(wěn)定流動(dòng)的影響進(jìn)行研究，從而掌握不穩(wěn)定流動(dòng)對(duì)葉輪葉片的作用機(jī)理，從源頭上避免葉片的振動(dòng)防止葉片發(fā)生疲勞失效。本文主要從聲共振、喘振以及旋轉(zhuǎn)失速三個(gè)方面對(duì)不穩(wěn)

2、定流動(dòng)的影響進(jìn)行分析，獲得三種情況下不穩(wěn)定流動(dòng)特點(diǎn)，并研究葉片裂紋微弱故障特征提取方法。
　　首先對(duì)全高葉片、半高葉片以及無(wú)葉三種類型擴(kuò)壓器空腔進(jìn)行了聲學(xué)分析，設(shè)計(jì)聲共振實(shí)驗(yàn)，在激勵(lì)頻率（即葉片通過(guò)頻率）接近空腔聲學(xué)固有頻率的情況下會(huì)發(fā)生聲共振，此時(shí)壓力脈動(dòng)水平顯著高于未發(fā)生聲共振情況下的脈動(dòng)水平，為了避免聲共振情況的發(fā)生，通過(guò)更換擴(kuò)壓器可以明顯降低壓力脈動(dòng)水平，說(shuō)明了由于聲共振引起的不穩(wěn)定流動(dòng)對(duì)葉輪葉片的影響及識(shí)別聲共振情況發(fā)生

3、的方法。
　　然后研究不同工況下擴(kuò)壓器入口處壓力脈動(dòng)信號(hào)特點(diǎn)，結(jié)果顯示在最小流量時(shí)離心式壓縮機(jī)出現(xiàn)輕度喘振情況。隨著流量進(jìn)一步減少，則發(fā)生深度喘振，通過(guò)應(yīng)變測(cè)試，發(fā)現(xiàn)喘振時(shí)葉片振動(dòng)頻率與氣流脈動(dòng)頻率一致，首次通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證了壓縮機(jī)發(fā)生喘振對(duì)壓力脈動(dòng)以及葉片振動(dòng)的影響，從根本上解釋了喘振對(duì)葉片破壞的作用機(jī)理。
　　其次研究進(jìn)口導(dǎo)葉開(kāi)度對(duì)壓力脈動(dòng)的作用結(jié)果，當(dāng)開(kāi)度越小時(shí)，壓縮機(jī)特性曲線向右上方移動(dòng)，則相應(yīng)地喘振流量增大，也就是說(shuō)更

4、容易發(fā)生不穩(wěn)定流動(dòng)。結(jié)果顯示進(jìn)口導(dǎo)葉開(kāi)度角越小低頻位置產(chǎn)生的壓力脈動(dòng)水平越大，此處低頻頻率正好對(duì)應(yīng)于旋轉(zhuǎn)失速頻率，即葉輪內(nèi)發(fā)生了旋轉(zhuǎn)失速造成不穩(wěn)定流動(dòng)情況。同時(shí)測(cè)試了三種流量下，導(dǎo)葉開(kāi)度對(duì)壓力脈動(dòng)有效值的影響，結(jié)果顯示，流量越大壓力脈動(dòng)有效值的整體水平越小。
　　最后研究了葉片裂紋微弱故障特征提取方法，通過(guò)模擬葉片裂紋，利用壓力脈動(dòng)信號(hào)對(duì)葉片裂紋信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)，但葉片裂紋故障信號(hào)屬于低頻信號(hào)通常被調(diào)制到高頻的葉片通過(guò)頻率處，特別在裂