涡轮工作叶片的振动特性分析

本例以分析涡轮叶片的固有振动特性为主，忽略阻尼的作用，故为对无阻尼自由振动系统的分析研究。

涡轮工作叶片是燃气轮机中重要的零部件之一，在高温高压下，承受离心力和气动力,以及振动、腐蚀、氧化等作用，工作环境十分恶劣，因此叶片故障时有发生，约占燃气轮机事故的40％以上 ，造成的损失也往往占燃气轮机事故损失的一半左右。从这个意义上说，一台燃气轮机性能的好坏取决于叶片设计的合理与否。(2)采用ANSYS有限元软件,对叶片进行固有模态分析和带有预应力情况下的模态分析,并对两种情况下的结果进行了对比,其中考虑了转速不同时的离心力对叶片固有特性的影响,并绘制Campbell图。目前，通过加长叶片(增大流通面积)，和提高机组转速(增大叶片承受能力)来满足发电及各种动力装置容量的急速扩大，是可行且普遍的方法。这不仅导致叶片的工作应力增大，更为重要的是，还会导致叶片在其工作转速的范围内发生共振从而产生故障，高周疲劳的可靠性也因而降低。因此，对叶片的振动特性进行分析研究，以确保其在发动机工作转速范围内不发生共振并提高其高周疲劳的可靠性是非常重要的。研究叶片固有振动特性以排除叶片故障，提高可靠性，一直是燃气轮机设计、生产和使用中十分关注的问题。

在风力发电机运行过程中，其相关振动信号能够有效反映设备部件运行状况， 并承载着设备故障信息。目前已有一些较成熟的减振技术,如干摩擦阻尼和蜂窝密封减振,前者通过特殊的结构设计达到减振的目的，后者则能加剧气流扰动,提高气流的能量耗散,减小气流激振。为此，利用相应技术对风机振动信号进行有效检测和分析， 将其数据作为设备健康状况的判断依据，就能实现风机叶片故障的有效预测。风机叶片工作中的振动频率一般在0.2Hz 以上，对比位移、速度和加速度，其中加速度信号幅值较大，表明可以充分利用加速度信号作为测量和处理对象。

利用加速度传感器对风机叶片加速度值进行测量，可有效掌握风机叶片的振动程度。其原理如下：首先，对加速度进行积分处理，获得速度信号v，从而掌握风机叶片振动频率；其次，对速度信号进行再积分，掌握风机叶片的振动位移s， 进而对风机叶片振动幅度进行有效掌握；获取三轴的加速度情况，并对振动位移分量进行合成以获取加速度矢量，通过已有信息得出叶片振动大小和方向，进而判断风机是否存在故障。在民生、环保方面，提供便携式、在线式环保检测仪器，如蔬菜、土壤的便携式重金属检测仪。

高速旋转叶片振动测量是现代工业亟待解决的难题，因此准确地测量叶片实际振动的频率和振幅成为一个重要研究领域。（大型风力发电站基本上没有尾舵，一般只有小型（包括家用型）才会拥有尾舵）。本文介绍了目前测量叶片振动行之有效的方法——叶端定时测量法，对叶片振动测量的叶端定时传感器进行了设计研究和试验，并建立了叶片振动测量系统，成功的实现了对叶片振动参数的测量。

发动机涡轮叶片既指装有动叶的轮盘，是冲动式汽轮机转子的组成部分，测试叶片的谐振频率及频响特性是叶片测试的关键。因此，对叶片的振动特性进行分析研究，以确保其在发动机工作转速范围内不发生共振并提高其高周疲劳的可靠性是非常重要的。叶片的重量很轻，厚度很薄，面积也不是太大，不能使用传统的接触式测量方式，需使用***的非接触式激光测振方式，测试叶轮的谐振频率及频响。

叶片振动参数的测量方法取决于振动的类型。

对异步共振由于叶片的振动频率不是旋转速度的整数倍，因此对同一个叶片在每一转中的振幅均不一样，只需要1至2个传感器即可测出叶片的振幅序列，再通过FFT变换求出频率。叶片静频及应力分布测量对转子叶片***行了振动试验，分别测定了叶片***阶模态的频率及振型，结果发现，当激起同样的叶尖振幅时，有几种振型所需的激振力小，对这些振型重点测量。另外由于非接触式叶片振动测量中振动信号的采集是采用的跳跃采样方式，得到的是一组非等距的离散信号，常规的信号处理方法无法使用，为此还可用修改后的Prony谱估计方法得到信号的幅频和相位信息。