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離心風(fēng)機(jī)葉輪振動(dòng)試驗(yàn)研究
研究葉輪振動(dòng)特性的敏感參數(shù)，從而提出解決葉片疲勞斷裂問(wèn)題的措施。首先運(yùn)用模態(tài)試驗(yàn)方法對(duì)某離心葉輪進(jìn)行模態(tài)分析，得到其前四階振型。在此基礎(chǔ)上，借助有限元分析軟件對(duì)其進(jìn)行模態(tài)分析計(jì)算，并將其結(jié)果同試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，對(duì)數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性進(jìn)行驗(yàn)證。最后，分析葉片厚度、葉輪加筋和改變?nèi)~片數(shù)量對(duì)葉輪模態(tài)頻率的影響，結(jié)果表明三個(gè)參數(shù)對(duì)葉輪模態(tài)都有一定的影響。此研究可為葉輪的合理設(shè)計(jì)提供依據(jù)。
關(guān)鍵詞：離心壓縮機(jī)；葉輪；模態(tài)試驗(yàn)；ANSYS；LMS；NREC
中圖分類號(hào)：TH452 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B
Development of Parameterized Design Programme for Centrifugal Compressor T Type Impeller
Abstract: Based on the method of establishing impeller model by CAD software, the discussion about new modeling method is carried out in this paper. It has realized the parameterized design functions of three types of models which are flow channel meridian plotted type, flow channel meridian input type and flow channel meridian mixed type. Through parameterized drive, it can realize the rapid design and improve of T series impellers. The impeller mechanical properties analysis module is integrated in the programme. Also, it can realize the parameterized control for the analyzing contents. It has rapidly obtained the mechanical properties of parameterized model and greatly improved the design efficiency.
Key words: centrifugal compressor; impeller; parameterized design; innovation method
0 引言
葉輪疲勞斷裂是近年來(lái)離心壓縮機(jī)組向優(yōu)質(zhì)化方向發(fā)展的過(guò)程中遇到的主要失效形式，作為離心壓縮機(jī)運(yùn)行核心部件的葉輪，運(yùn)行時(shí)常常受到離心力、壓力以及其它非穩(wěn)定形式流動(dòng)激勵(lì)的綜合作用，發(fā)生劇烈振動(dòng)，并產(chǎn)生相應(yīng)的噪聲，甚至?xí)鹌涔舱瘛嚎s機(jī)流量的增大使得流道的寬度增大，而現(xiàn)代過(guò)程工業(yè)普遍要求壓縮機(jī)具有寬的工況范圍，為此在壓縮機(jī)進(jìn)口廣泛的采用了可調(diào)導(dǎo)葉，使得流體的激振力增大。這些因素共同作用使得近年來(lái)壓縮機(jī)葉輪斷裂的事故尤為突出[1-2] 。
如果在實(shí)際的工作中，葉輪長(zhǎng)期處于比較嚴(yán)重的共振中，會(huì)很容易產(chǎn)生疲勞；因此，為了葉輪能夠長(zhǎng)期的工作在非共振的環(huán)境下，保證葉輪的使用壽命和壓縮機(jī)的運(yùn)行狀態(tài), 日本三菱公司進(jìn)行了葉輪強(qiáng)度的研究，在測(cè)試和有限元分析的基礎(chǔ)上，改變?nèi)~輪結(jié)構(gòu)優(yōu)化葉輪上振動(dòng)應(yīng)力的分布[3] 。同時(shí)，在試驗(yàn)基礎(chǔ)上，提出了葉片動(dòng)應(yīng)力的評(píng)定準(zhǔn)則[4] 。在國(guó)內(nèi)，文獻(xiàn)[5]對(duì)葉輪的振動(dòng)特性進(jìn)行研究分析,指出改變?nèi)~片數(shù)量可以有效地使葉輪固有頻率和激振頻率避開(kāi)，避免共振現(xiàn)象的發(fā)生。
用LMS模態(tài)測(cè)試軟件對(duì)離心壓縮機(jī)葉輪結(jié)構(gòu)進(jìn)行了模態(tài)分析，并將結(jié)果與ANSYS有限元軟件[6]計(jì)算結(jié)果相對(duì)比，驗(yàn)證ANSYS有限元軟件計(jì)算葉輪模態(tài)得出的結(jié)果是可信的。之后在此基礎(chǔ)上，運(yùn)用ANSYS有限元分析軟件計(jì)算分析三種方式，即改變?nèi)~片厚度、葉輪加筋和改變?nèi)~片數(shù)量，對(duì)葉輪振動(dòng)特性的影響效果，為葉輪的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。