喷射或抽取气流抑制叶顶密封气流激振的实验研究.pdf

( ) 第 36 卷 第 1 期 北京化工大学学报 自然科学版 Vol . 36 , No . 1 ( ) 2009 年 Journal of Beijing University of Chemical Technology Natural Science 2009 喷射或抽取气流抑制叶顶密封气流激振的实验研究 张 　强 　何立东 　张 　明 (北京化工大学诊断与自愈工程研究中心 , 北京 　100029) 摘 　要 : 针对汽轮机叶片振动导致叶片断裂的问题 ,提出用喷射或抽取气流的方法来抑制叶顶密封气流激振 。在 叶片顶部密封装置上设计了带倾角的气流口,用于喷射和抽取气流 。实验研究了在叶片顶部喷射或抽取气流对叶 片振动的影响 。当倾角小于 30°时 ,在叶片顶部喷射气流加剧叶片振动 ;当倾角大于 40°时 ,喷射气流明显地抑制了 叶片振动 ,叶片振动量随着喷气压力的增加而减小 ,最低可减至初始振动量的 81 % 。从叶片顶部抽取气流能够减 小叶片振动 10 %以上 ;对于普通叶片 ,当抽气口采用正倾角时抽取气流抑制叶片振动的能力比采用负倾角时大 ;对 于带冠叶片 ,抽取气流抑制叶片振动效果更好 ,减振能力可达 23 % ,且叶冠宽度较大时减振效果更稳定 。 关键词 : 汽轮机 ; 叶片 ; 气流激振 ; 喷气 ; 抽气 ; 抑制振动 中图分类号 : T K2633 运动 ,干扰流场的旋涡结构 。本文提出用顶部喷射 引　言 或抽取气流的方法来抑制振动 , 防止叶片断裂 。给 汽轮机等叶轮机械是化工 、电力等工程领域的 顶部密封增加喷射或抽取气流功能 , 只需调整密封 重要设备 。叶片断裂是汽轮机的常见故障 ,严重威 底板的内部结构 ,不影响密封结构的配合部分 。实 胁着机组的安全运行[ 1 ] 。疲劳断裂是叶片断裂的 验研究了顶部喷射或抽取气流对叶片振动的影响 。 一个重要原因 ,叶片在很高的气流激振力作用下 ,产 通过改变气流的流场来改变气流激振力 ,进而调节 生疲劳裂纹 , 裂纹进一步发展导致叶片断裂[23 ] 。 叶片振动 。总结了在不同倾角下叶片振动量随喷射 研究抑制叶片振动的措施从而延长叶片的使用寿 气流压力的变化规律 , 以及在抽取气流时叶片振动 命 ,对确保机组的安全运行具有重要意义 。 量随倾角变化规律 。 防止叶片断裂主要采用预测和改进气动力布 1 　实验部分 局 、调整结构参数 、在工作范围内避免危险共振和颤 振 、修改叶片结构设计或利用附加结构实现调频 ,利 叶片减振实验装置如图 1 所示 。主气泵采用往 用错频安装来改变转子结构的动力特性[47 ] 。同 复式压缩机 ,提供脉动的主气流 ,该气流进入密封腔 时 ,还要研究材料的材质 、制造工艺 、装配等影响因 后通过叶片顶部和两侧的密封间隙流出 ,在气流激 [ 8 ] 振力的作用下叶片产生振幅为 80 μ 素 。另外 ,还可以采用阻尼减振技术等振动控制 m 的稳定的初始 措施来抑制叶片振动[910 ] 。 振动 。在叶片顶部密封装置上设计了带倾角的气流 汽轮机叶顶密封流场的旋涡结构引起气流激