不穩(wěn)定流動對葉片振動的影響與識別方法.pdf

1、對于離心式壓縮來說，葉輪作為最薄弱的環(huán)節(jié)且同時承受離心力作用、流體作用、聲場作用以及復雜的耦合作用，因此葉輪疲勞失效是最難的故障診斷問題。在離心式壓縮機內部，由于不規(guī)則的幾何形狀以及復雜的不穩(wěn)定流動，使得流動誘使激勵現(xiàn)象普遍存在，因此需要對這些流動誘使激勵的表現(xiàn)形式以及對壓縮機內部不穩(wěn)定流動的影響進行研究，從而掌握不穩(wěn)定流動對葉輪葉片的作用機理，從源頭上避免葉片的振動防止葉片發(fā)生疲勞失效。本文主要從聲共振、喘振以及旋轉失速三個方面對不穩(wěn)

2、定流動的影響進行分析，獲得三種情況下不穩(wěn)定流動特點，并研究葉片裂紋微弱故障特征提取方法。
　　首先對全高葉片、半高葉片以及無葉三種類型擴壓器空腔進行了聲學分析，設計聲共振實驗，在激勵頻率（即葉片通過頻率）接近空腔聲學固有頻率的情況下會發(fā)生聲共振，此時壓力脈動水平顯著高于未發(fā)生聲共振情況下的脈動水平，為了避免聲共振情況的發(fā)生，通過更換擴壓器可以明顯降低壓力脈動水平，說明了由于聲共振引起的不穩(wěn)定流動對葉輪葉片的影響及識別聲共振情況發(fā)生

3、的方法。
　　然后研究不同工況下擴壓器入口處壓力脈動信號特點，結果顯示在最小流量時離心式壓縮機出現(xiàn)輕度喘振情況。隨著流量進一步減少，則發(fā)生深度喘振，通過應變測試，發(fā)現(xiàn)喘振時葉片振動頻率與氣流脈動頻率一致，首次通過試驗驗證了壓縮機發(fā)生喘振對壓力脈動以及葉片振動的影響，從根本上解釋了喘振對葉片破壞的作用機理。
　　其次研究進口導葉開度對壓力脈動的作用結果，當開度越小時，壓縮機特性曲線向右上方移動，則相應地喘振流量增大，也就是說更

4、容易發(fā)生不穩(wěn)定流動。結果顯示進口導葉開度角越小低頻位置產生的壓力脈動水平越大，此處低頻頻率正好對應于旋轉失速頻率，即葉輪內發(fā)生了旋轉失速造成不穩(wěn)定流動情況。同時測試了三種流量下，導葉開度對壓力脈動有效值的影響，結果顯示，流量越大壓力脈動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，通過模擬葉片裂紋，利用壓力脈動信號對葉片裂紋信息進行監(jiān)測，但葉片裂紋故障信號屬于低頻信號通常被調制到高頻的葉片通過頻率處，特別在裂