汽轮机叶片振动试验4.doc

汽轮机叶片振动试验一、实验目的1．掌握用自由振动法和共振法测定汽轮机单个叶片的静频率2．通过实验，加深理解单个叶片的振动特性及叶根紧力对自振频率的影响3．了解本实验系统仪器的使用 二、基本原理汽轮机叶片是具有多个自由度的弹性体，理论上它具有无限多个自振频率和相应的主振型，叶片受到瞬间激振力后作自由振动时，实际的振型曲线为各阶主振型曲线迭加的结果但由于高阶主振型很难激发，其分量随着阶次增高而愈益微小故叶片受到瞬时激振作自由振动时的合成振型基本上呈现为最易激发的主振型的振型一般来说，由于一阶振型（通常为切向Ao型）最易激发，故对于衰减不太快的叶片用自振法便能测定图（一）当两个简谐信号分别输入示波器的X及Y轴时，示波器荧光屏上将显示出李沙茹图形其道理很简单，在同一平面上的几个分振动不是在一同一个方向上发生，则振动体上的一点运动轨迹是在同一个平面上的封闭曲线其绘制方法如下如果两个讯号的频率成简单的整数比，则可得到稳定的简单李沙茹图若两个频率十分接近但不相等，则李沙茹图形将缓慢移动并交替呈现出不同的形状测频时通常将已知（给定）频率信号输入X轴振动信号输入Y轴，调节X轴信号频率直至获得稳定的李沙茹图，则被测叶片的频率也就知道了。

更常用的是将两个信号的频率比调至1：1使获得最简单的李沙茹图如图〈二〉所示即为两个频率比为简单的整数比时的李沙茹图对于多自由度的弹性系统当一个正弦干扰力F=Fosinpt作用于系统上任意位置时，将产生强迫振动若干扰力频率等于i阶自振频率时，会激起i阶共振，振幅出现峰值，其余各阶皆不激起共振性振动，这样就可判断出叶片的自振频率由此可见，自振法测频时应得到稳定的李沙茹图；共振法测频时应得到最大的振幅峰值，此时的振动频率才是叶片的固有频率 图（二）三、 实验方法 （一）自振法 测试系统如图：图（三）测量时，用橡皮锤断续地敲击被测叶片或叶片组，使其自由振动将拾振器的针尖沿振动方向轻靠在叶片表面，叶片振动频率便经拾振器转换成电压频率信号送至示波器的Y轴输入端同时，将低频信号发生器送出的已知频率电压信号送至示波器的X轴输入端于是示波器中显示两个信号的叠加波形得到稳定李沙茹图，可知叶片自振频率自振法测频方法简便，结果也比较精确，但对于短叶片，由于自振频率高，振幅小，振动很快消失，故很难用自振法测得因此，自振法往往用于测定长叶片的A型频率1．试验步骤（1）牢固夹紧叶片，按线路接好测试系统。

2）接通电源，按测频要求将示波器及信号发生器调整到正常工作状态，并调节信号发生器的输出，使示波器屏幕上中间出现一条2cm左右的水平线3）用手轻轻拨动拾振器探针，若示波器上出现明显杂波，即说明拾振器工作正常4）手拿拾振器轻轻放在叶片最易发生振动的方向上，即切向Ao型振动方向5）用橡皮锤或木锤有节奏地、断续地敲击叶片使叶片作自由衰减振动同时，缓慢调节低频信号发生器输出信号的频率，直到在示波器上出现一个稳定的李沙茹图，通常将李沙茹图调成圆或椭圆6）读取信号发生器输出信号的频率，可求出叶片自振频率2．注意事项（1）为了减小频率的测试误差，应将叶片固定好，并应将李沙茹图调得相当稳定所谓稳定的李沙茹图应有以下特点：（a）只有一条封闭曲线（b）X轴两端点左右不移动或基本不移动c）封闭曲线变化较缓慢（2）拾振器探针中部侧面应轻轻地靠在叶片的进汽边或出汽边，并使被测叶片的振动方向与拾振器探针两者之轴线所构成之平面垂直，且要求轻重均匀拾振器探针放置在叶片上的高度视叶片的长度而定，主要从灵敏度和稳定性两方面综合考虑，对于较长叶片，应置于叶片中部或近根部，而短叶片应置于近叶片顶部处3）激振时应注意：在测量Ao型振动频率时，激振方向一般应沿着叶片切向振动方向，对于中长叶片，Ao型振动较易激发，所以振动方向要求不严格。

另外为使激振力有效地传递给叶片，应选择合适的激振点对于自由叶片可敲击叶顶；铆接围带连接的叶片组可敲击铆钉头部分的围带；自带围带的叶片组可在围带间隙处敲击二）共振法测量系统如图图（四）共振法与自振法的不同点在于叶片所受的激振力不是由橡皮锤断断续续敲打产生的，而是用激振器激发和维持的，另外叶片产生的振动不是自由衰减振动而是强迫振动低频信号发生器输出的信号，一方面送至示波器，另一方面送至功率放大器后送入激振器，通过金属杆激振叶片调节信号发生器输出信号的频率使之与叶片自振频率相等或成整倍数时，叶片振动振幅和声音明显增大，此时将拾振器针尖靠近叶片，则将叶片振动的电信号输入示波器，此时示波器上可获得李沙茹图1、试验步骤（1）按照测试系统图连接好各仪器2）将激振器移至叶片下所要激振位置用顶杆轻轻顶住叶片3）预热示波器，同时开启功率放大器低压电源几分钟后再启高压电源4）将信号发生器输出电压旋钮调至零位开启信号发生器电源进行预热5）调节信号发生器输出电压幅度，叶片应有明显的“嗡嗡”声，同时，调节示波器，使中间位置有一2cm的水平线6）手拿拾振器轻轻放于叶片欲测的振动方向上，并同时调整信号发生器输出信号的频率，此频率与叶片某一振型的自振频率相等或为整数倍时，叶片即产生共振，此时叶片的振幅和声响将明显增大，叶片的振动信号通过拾振器送入示波器Y轴后，示波器上将显示出一个稳定的李沙茹图。

根据李沙茹图的形状和信号发生器输出信号的频率即可确定叶片的自振频率2．叶片振动的振型确定测定叶片振动振型，一般均用共振法，确定弹性系数的振型，就是比较振动体各质点的振动方向和位移的大小及各质点间振动相位的关系对于叶片来说，即是在每一共振频率下，借助拾振器的探针，沿振动叶片的高度、型线方向缓缓移动，观察李沙茹图的幅度和相位变化，根据叶片振型的特点确定各种频率下的振型四、思考题1．李沙茹图形是如何合成的？怎样用它来计算叶片的固有的频率？2．从示波器上怎样判断叶片发生了共振？3．如何确定不同振型时节点的位置？4．对叶片频率测试方法有何改进意见和设想？。