汽轮机叶片振动与分析

合肥工业大学本科毕业论文摘要电力工业为国民经济各个领域和部门提供电能，它的发展直接影响着工农业建设的速度。为了确保实现机组的长期“安全、经济、满发”这一综合质量要求，近年来人们对叶片的振动进行了广泛深入的研究。本论文着重阐述了汽轮机叶片的型线部分受力计算方法和避免叶片共振的措施。介绍了汽轮机叶片的结构形式、叶片受力分析的方法。介绍了叶片振动产生的原因、机理和振动类型。在叶片受力分析之后，提出叶片振动频率的计算方法。在介绍了叶片的振动特性和调频安全准则后，提出避免叶片产生共振的措施和建议。介绍了叶片静频率和动频率的实测方法并且对目前比较先进的实时监测仪器作了简单的介绍和对比分析。在大量收集资料和阅读相关文章的过程中，对汽轮机叶片振动产生的原因、机理以及类型有了深刻的了解，完成毕业论文。关键词：汽轮机；叶片；振动合肥工业大学本科毕业论文AbstractTheelectricpowerindustryprovidestheelectricalenergyfornationaleconomyeachdomainandthedepartment,itsdevelopmentisaffectingtheindustryandagricultureconstructionspeeddirectly.Inordertoguaranteetherealizationunitlong-term“thesecurity,theeconomy,completelysends”thiscomprehensivequalityrequirement,inrecentyearsthepeoplehaveconductedthewidespreadthoroughresearchtoleafblade'svibration.Thepresentpaperelaboratedemphaticallythesteamturbineleafbladethelinepartialstresscomputationalmethodandavoidsleafbladeresonatingthemeasure.Introducedthesteamturbineleafblade'sstructuralstyle,theleafbladestressanalysismethod.Introducedtheleafbladevibrationproducesreason,mechanismandvibrationtype.Afterleafbladestressanalysis,proposestheleafbladevibrationfrequencycomputationalmethod.Afterintroducedleafblade'svibrationcharacteristicandthefrequencymodulationsecuritycriterion,proposedavoidstheleafbladehavingtheresonatingmeasureandthesuggestion.Introducedandtheleafbladestaticfrequencyandmovedthefrequencytheactualmethodtomakethesimpleintroductionandthecontrastanalysistothepresentquiteadvancedreal-timemonitorinstrument.Inthemassivedatacollectionandinthereadingthreadprocess,thereason,themechanismaswellasthetypewhichproducedtothesteamturbineleafbladevibrationhadtheprofoundunderstanding,completedthegraduationthesis.Keyword:Turbine;Leafblade;Vibration合肥工业大学本科毕业论文目录引言...........................................................1第一章叶片受力分析.............................................31.1叶片的结构形式............................................31.1.1叶片型线部分............................................31.1.2动叶叶根................................................41.1.3动叶顶部................................................51.2叶片的连接件及其连接形式...................................51.3叶片型线部分的应力计算....................................61.3.1等截面叶片的拉应力计算..................................61.3.2变截面叶片的拉应力计算..................................71.3.3叶片的蒸汽弯应力计算....................................8第二章叶片的振动............................................132.1振动产生的原因..........................................132.1.1低频激振力——第一类激振力............................132.1.2高频激振力——第二类激振力............................142.2叶片的振动形式—振型.....................................152.2.1自由叶片的振型........................................152.2.2有限叶片组的振型......................................162.2.3整圈的振型............................................172.3叶片自振频率的计算.......................................17第三章叶片振动的安全准则和调频...............................203.1叶片振动特性.............................................203.1.1基本概念............................................203.1.2安全倍率..............................................213.1.3不调频叶片的安全准则.................................233.1.4调频叶片的安全准则..................................233.2避免叶片共振的方法及措施.................................24合肥工业大学本科毕业论文第四章叶片振动的实验分析.....................................334.1叶片静频率的测定.........................................334.1.1自振法................................................334.1.2共振法................................................334.1.3全息摄影.............................................354.2动频率的测定.............................................374.2.1用无线电遥测技术在线诊断叶片振动......................374.2.2双探头叶片振动监测系统................................384.2.3其他测试方法..........................................39结论.........................................................40参考文献.......................................................41谢辞.........................................................42合肥工业大学本科毕业论文1引言由于电能日益广泛地被使用，电气化的程度已成为国民经济现代化的重要标志之一。电力工业为国民经济各个领域和部门提供电能，它的发展直接影响着工农业建设的速度。因此在能源建设上必须超前发展电力工业。譬如，在美、苏两国的发电量达到3000亿千瓦时以后的二十年中，美国国民经济发展速度与电力增长速度之比为1：2；苏联为1：1.28；日本近三十年来为1：1.12。我国从执行第一个五年计划以来的三十年里为1：1.73。由此可见，发展电力工业十分重要。汽轮机是一种以蒸汽为工质，并将蒸汽的热能转为机械功的旋转机械，是现代火力发电厂中应用最广的原动机。它具有单机功率大、效率高、运行平稳和使用寿命长等优点。汽轮机可以直接驱动各种泵，风机，高炉鼓风机，压气机和船舶的螺旋桨等。汽轮机的排汽和中间抽汽可以满足生产和生活供热的需要，这种既供热又发电的供热式汽轮机具有较高的热经济性。汽轮机是现代火力发电厂中应用最广的原动机，它是高速旋转机械，由于转动部分不可能绝对平衡，故在工作时会引起机组的振动。由于喷嘴以及叶片的存在，即使在工况不变的条件下，对于通流部分来讲，也不是稳定流动，而总是有一定的周期性扰动，亦即在转动一转中，叶片将受到一次或者多次激振力，从而引起叶片的振动。当零件的自振频率和激振力频率合拍时会引起共振，使零件所受的动应力变大，引起零件的疲劳损坏。汽轮机的运行经验表明，叶片损坏的原因，多数是由于叶片振动所引起。例如德国从1967年到1969年，功率从630千瓦到30万千万，九个厂家制造的1700台机组的统计来看，在1967年叶片损坏占汽轮机损坏事故总数的25%，1968年占27%，而1969年则占30.5%。从经济效果上看，1969年叶片检修费用占汽轮机损坏检修费用总数的50.5%。因此，为了确保实现机组的长期“安全、经济、满发”这一综合质量要求，近年来人们对叶片的振动及动强度进行了广泛深入的研究。但是，由于汽轮机的结构复杂，而且叶片的工艺性对汽流激振力有着直接的影响，加之受到实验条件和测试技术的限制，直到目前为止，对复杂的激振力及动应力尚未找到完善的理论计算方法。因此，直到现在，研究避免叶片振动损坏时，主要是采用调频的方法，也就发说，使合肥工业大学本科毕业论文2叶片的固有频率避开激振力频率，从而避免叶片发生共振，减小叶片中动应力。为了使叶片调开共振，必须研究激振力产生的原因，找出激振力频率，准确地计算出叶片的固有频率并确定叶片固有频率避开激振力频率的安全范围，最后提出调频的方法和措施等。这就是毕业论文所要研究和分析的主要内容内蒙古工业大学本科毕业论文3第一章叶片受力分析叶片是汽轮机的主要零件之一，它的作用是将高速汽流的热能转换成机械能。为了确保能量顺利地、最大限度地转换为