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KM 葉片通過(guò)頻率振動(dòng)的機(jī)理分析


葉片通過(guò)頻率振動(dòng)是流體機(jī)械的流道內(nèi)產(chǎn)生壓力脈動(dòng)所誘發(fā)的高頻振動(dòng),其頻率是整圈葉片數(shù)與轉(zhuǎn)速頻率的乘積,即每根葉片通過(guò)流道突變或不連續(xù)處就產(chǎn)生一次壓力脈動(dòng),如果流道有多個(gè)突變或不連續(xù)處,則可能產(chǎn)生葉片通過(guò)頻率的多倍頻振動(dòng)。針對(duì)葉片通過(guò)頻率的振動(dòng)問(wèn)題,大量研究及模擬計(jì)算,得出壓力脈動(dòng)的普遍規(guī)律,據(jù)此提出流道改進(jìn)、葉片形狀或安裝角度調(diào)整等措施,來(lái)降低葉片通過(guò)頻率的振動(dòng)幅值。這些研究雖然有力地推動(dòng)了流體機(jī)械的優(yōu)化設(shè)計(jì),但推廣到現(xiàn)場(chǎng)葉片通過(guò)頻率的振動(dòng)故障處理,還存在工期長(zhǎng)、代價(jià)高、風(fēng)險(xiǎn)大等問(wèn)題。
    葉片通過(guò)頻率的振動(dòng)故障主要出現(xiàn)在泵或風(fēng)機(jī)上,但更常見(jiàn)于泵類(lèi),這主要是由于傳送介質(zhì)的差別,風(fēng)機(jī)傳送的介質(zhì)為氣體,屬于可壓縮流體,因此作用在結(jié)構(gòu)上的壓力脈動(dòng)相對(duì)較小,不易激發(fā)葉片通過(guò)頻率振動(dòng)。
    現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)葉片通過(guò)頻率的振動(dòng)故障,無(wú)外乎兩方面原因:一是動(dòng)剛度不足,即 設(shè)備或與其相連管道的動(dòng)剛度不足,在壓力脈動(dòng)作用下,出現(xiàn)振動(dòng)放大效應(yīng),甚至共振,表現(xiàn)為葉片通過(guò)頻率振動(dòng)十分劇烈,這在現(xiàn)場(chǎng)是*為常見(jiàn)的;二是運(yùn)行環(huán)境惡化,使得流體壓力脈動(dòng)的幅度增大,激發(fā)了較大的葉片通過(guò)頻率振動(dòng)?,F(xiàn)場(chǎng)由于運(yùn)行壞境惡化,引發(fā)葉片通過(guò)頻率振動(dòng)的常見(jiàn)故障包括:
   (1)由于流體機(jī)械與其進(jìn)出管線(xiàn)形成一個(gè)封閉的流動(dòng)空間,如果管線(xiàn)設(shè)計(jì)不合理,導(dǎo)致流體在管線(xiàn)中的壓力或速度產(chǎn)生突變,就可能激發(fā)葉片通過(guò)頻率的振動(dòng)。
   (2)葉片未在設(shè)計(jì)工況下運(yùn)行。由于葉輪、導(dǎo)葉等過(guò)流部件均是基于*優(yōu)工況而進(jìn)行設(shè)計(jì)的,即在*優(yōu)工況下,流體離開(kāi)葉輪時(shí)的切向速度分量較小,激發(fā)的壓力脈動(dòng)也較??;當(dāng)設(shè)備運(yùn)行偏離*優(yōu)工況時(shí),葉輪出口的流速分布就含有一定的切向速度分量,這些切向速度分量可能會(huì)產(chǎn)生旋渦或脫流現(xiàn)象,而設(shè)備在該狀況下運(yùn)行就會(huì)產(chǎn)生較大的壓力脈動(dòng),并可能誘發(fā)葉片通過(guò)頻率的振動(dòng)。
   (3)設(shè)備安裝偏差或運(yùn)行磨損將可能導(dǎo)致流道內(nèi)的壓力脈動(dòng)劇烈,引發(fā)了葉片通過(guò)頻率振動(dòng)。

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