一種帶葉柵結(jié)構(gòu)的軸系扭振阻尼效應(yīng)的測(cè)試裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及汽輪機(jī)扭振實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，尤其涉及一種帶葉柵結(jié)構(gòu)的軸系扭振阻尼效應(yīng) 的測(cè)試裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電力工業(yè)的發(fā)展，汽輪發(fā)電機(jī)組單機(jī)容量和功率密度不斷增加，加之輸電網(wǎng) 絡(luò)的大容量化、長(zhǎng)距化和電力負(fù)荷的多樣化，導(dǎo)致軸系較易發(fā)生扭振，對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)組造成 疲勞損傷甚至損壞，從而造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失甚至是安全事故。汽輪發(fā)電機(jī)組軸系扭振不 同于軸系的彎曲振動(dòng)，它具有很強(qiáng)的隱蔽性，主要表現(xiàn)在：即使扭振幅值很大，也很少能傳 遞到地基上，現(xiàn)場(chǎng)人員很難發(fā)覺；而一旦軸系扭振增強(qiáng)到現(xiàn)場(chǎng)人員可以覺察的程度，軸系已 經(jīng)受到損壞。阻尼是影響軸系疲勞壽命的重要因素，其大小反映了振幅的衰減狀態(tài)，而大型 汽輪發(fā)電機(jī)組的軸系扭振是一種小阻尼諧振，一旦被激勵(lì)起來，衰減很慢?？梢?，阻尼系數(shù) 對(duì)扭振穩(wěn)定性影響很大，在穩(wěn)定性分析中它比模態(tài)振型和模態(tài)質(zhì)量更重要，但它很難計(jì)算 并且精度不高，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試是獲得扭振模態(tài)阻尼比較好的方法。
[0003]目前國(guó)內(nèi)還沒有類似用于研究軸系扭振阻尼效應(yīng)的帶葉柵結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種用于研究不同葉片結(jié)構(gòu)、不同流體工況對(duì)軸 系扭振的阻尼效應(yīng)的測(cè)試裝置及方法。
[0005] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種帶葉柵結(jié)構(gòu)的軸系扭振阻 尼效應(yīng)的測(cè)試裝置，其特征在于：包括基座，基座上設(shè)有轉(zhuǎn)軸支座，轉(zhuǎn)軸一端設(shè)于轉(zhuǎn)軸支座 上，轉(zhuǎn)軸另一端設(shè)有扭振擾動(dòng)部件，汽缸設(shè)于轉(zhuǎn)軸中部，汽缸兩側(cè)分別設(shè)有第一慣性輪盤、 第二慣性輪盤，測(cè)量模塊設(shè)于扭振擾動(dòng)部件、汽缸之間；
[0006] 扭振擾動(dòng)部件包括設(shè)于轉(zhuǎn)軸上的擾動(dòng)部件支座，扭矩手輪同軸設(shè)于擾動(dòng)部件支座 前側(cè)，擾動(dòng)部件支座上設(shè)有卡塊；
[0007]測(cè)量模塊包括傳感器支架和伸出塊；傳感器支架設(shè)于基座上，用于安裝電渦流位 移傳感器；伸出塊同軸設(shè)于轉(zhuǎn)軸上，作為電渦流位移傳感器測(cè)量的基準(zhǔn)。
[0008] 優(yōu)選地，所述擾動(dòng)部件支座包括上擾動(dòng)部件支座和下擾動(dòng)部件支座，上擾動(dòng)部件 支座和下擾動(dòng)部件支座蓋合后的通孔為刀口形式，刀口直徑大于所述轉(zhuǎn)軸直徑。
[0009] 優(yōu)選地，所述扭矩手輪上設(shè)有齒盤。
[0010] 優(yōu)選地，所述汽缸包括汽缸支座構(gòu)成，汽缸支座設(shè)于基座上，用于支撐上汽缸、下 汽缸，上汽缸、下汽缸配合安裝在所述轉(zhuǎn)軸上；上汽缸、下汽缸內(nèi)壁設(shè)有襯套，動(dòng)葉輪設(shè)于上 汽缸、下汽缸內(nèi)的轉(zhuǎn)軸上，動(dòng)葉柵連接動(dòng)葉輪。
[0011] 優(yōu)選地，所述上汽缸、下汽缸和轉(zhuǎn)軸之間通過汽封結(jié)構(gòu)進(jìn)行密封；上汽缸和下汽缸 的配合面之間加墊橡膠墊。
[0012] 優(yōu)選地，所述汽缸上設(shè)有進(jìn)氣和排氣接口；進(jìn)氣接口通過充氣管路與流體源連接； 排氣接口安裝旋擰閥。
[0013] 優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)軸的末端通過鍵連接在轉(zhuǎn)子支座上，轉(zhuǎn)軸支座以懸臂形式支撐轉(zhuǎn) 軸。
[0014] 本發(fā)明還提供了一種帶葉柵結(jié)構(gòu)的軸系扭振阻尼效應(yīng)的測(cè)試方法，其特征在于： 采用上述的帶葉柵結(jié)構(gòu)的軸系扭振阻尼效應(yīng)的測(cè)試裝置，步驟為：
[0015] 步驟1 :傳感器檢查：
[0016] 調(diào)節(jié)電渦流位移傳感器的探頭與伸出塊表面的距離，使所述探頭的電壓為電渦流 位移傳感器供電電壓的中間值；
[0017] 步驟2 :為動(dòng)葉輪選用待測(cè)試的長(zhǎng)度和形狀的動(dòng)葉柵；
[0018] 步驟3 :通過流體源向汽缸中充入設(shè)定壓力的實(shí)驗(yàn)流體；
[0019] 步驟4 :旋轉(zhuǎn)扭矩手輪，旋轉(zhuǎn)卡塊至卡塊卡住扭矩手輪上的齒盤；
[0020] 步驟5 :松開卡塊，轉(zhuǎn)軸發(fā)生周期性扭轉(zhuǎn)；同時(shí)記錄轉(zhuǎn)軸扭轉(zhuǎn)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；
[0021] 步驟6 :通過分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，獲得轉(zhuǎn)軸的扭轉(zhuǎn)衰減曲線，進(jìn)而獲得阻尼系數(shù)。
[0022] 優(yōu)選地，所述步驟1中，通過所述調(diào)節(jié)傳感器支架的水平位置和電渦流位移傳感 器探頭的伸出長(zhǎng)度，使在豎直方向上，電渦流位移傳感器探頭對(duì)準(zhǔn)所述伸出塊并控制在設(shè) 定的距離。
[0023] 本發(fā)明在轉(zhuǎn)子軸的一端設(shè)置扭振擾動(dòng)部件，另一端通過鍵連接在轉(zhuǎn)子支座上；在 轉(zhuǎn)子軸兩端設(shè)有慣性輪盤，轉(zhuǎn)子軸中央部位設(shè)置有汽缸，充入不同壓力值的不同流體并作 為葉柵的回轉(zhuǎn)扭振腔室；汽缸中有動(dòng)葉輪、動(dòng)葉柵和襯套，動(dòng)葉輪上可以更換不同長(zhǎng)度不同 形狀的葉片，汽缸內(nèi)可以更換不同厚度的襯套。轉(zhuǎn)子系統(tǒng)所有部件均架設(shè)在基座上。阻尼 效應(yīng)的測(cè)試方法是：通過扭振擾動(dòng)部件使扭矩傳遞給轉(zhuǎn)軸并使之做有阻尼自由振動(dòng)；通過 軟件記錄的轉(zhuǎn)軸扭振衰減曲線計(jì)算出阻尼系數(shù)；本發(fā)明可利用實(shí)驗(yàn)測(cè)試不同粘度不同密度 的流體以及不同葉片結(jié)構(gòu)、不同慣量輪盤導(dǎo)致的不同扭振頻率下流體對(duì)軸系扭振的阻尼效 應(yīng)。
[0024] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
[0025] 1、無需采用驅(qū)動(dòng)電機(jī)拖動(dòng)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)；
[0026] 2、可以模擬不同流體粘度、不同流體壓力、不同流體密度對(duì)轉(zhuǎn)軸扭振的阻尼效 應(yīng)；
[0027] 3、采用扭振擾動(dòng)部件來驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸的扭振振動(dòng)；
[0028] 4、更換不同長(zhǎng)度以及不同形狀的葉片，更換不同厚度的襯套來形成較小的流體 腔；
[0029] 5、轉(zhuǎn)軸上不安裝滾動(dòng)軸承，不引入其他阻尼；
[0030] 6、上擾動(dòng)部件支座和下擾動(dòng)部件支座蓋合后的通孔為刀口形式，刀口直徑約等于 轉(zhuǎn)軸直徑，轉(zhuǎn)軸扭振中不會(huì)產(chǎn)生碰撞，盡量減小了除葉柵與流體之外發(fā)生的阻尼能量耗散。
【附圖說明】
[0031] 圖1為本實(shí)施例提供的帶葉柵結(jié)構(gòu)的軸系扭振阻尼效應(yīng)的測(cè)試裝置主視圖；
[0032]圖2為本實(shí)施例提供的帶葉柵結(jié)構(gòu)的軸系扭振阻尼效應(yīng)的測(cè)試裝置俯視圖； [0033]圖3為扭振擾動(dòng)部件主剖圖；
[0034] 圖4為扭振擾動(dòng)部件側(cè)視圖；
[0035] 圖5為扭振擾動(dòng)部件側(cè)向俯視圖；
[0036] 圖6為測(cè)量模塊結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037] 圖7為汽缸結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038] 圖8為帶阻尼扭振幅度的衰減曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0039] 為使本發(fā)明更明顯易懂，茲以一優(yōu)選實(shí)施例，并配合附圖作詳細(xì)說明如下。
[0040] 一、帶葉柵結(jié)構(gòu)的軸系扭振阻尼效應(yīng)的測(cè)試裝置
[0041] 結(jié)合圖1和圖2,實(shí)驗(yàn)主體裝置安裝在基座8上，在基座8上，從左往右依次是：扭 振擾動(dòng)部件1、測(cè)量模塊2、第一慣性輪盤3-1、汽缸4、轉(zhuǎn)軸5、第二慣性輪盤3-2、轉(zhuǎn)軸支座 6,扭振擾動(dòng)部件1、測(cè)量模塊2、第一慣性輪盤3-1、汽缸4、第二慣性輪盤3-2均安裝在轉(zhuǎn)軸 5上，轉(zhuǎn)軸5安裝在轉(zhuǎn)軸支座6上。
[0042] 基座由水泥基礎(chǔ)和帶燕尾槽的球墨鑄鐵基座構(gòu)成，燕尾槽為扭振擾動(dòng)部件、傳感 器模塊、轉(zhuǎn)軸支座、汽缸提供了便于安裝和調(diào)節(jié)的接口；各支座分別通過燕尾槽螺栓和基座 連接。
[0043] 結(jié)合圖3~圖5,扭振擾動(dòng)部件1由扭矩手輪1-1、上擾動(dòng)支座1-2、下擾動(dòng)支座下 1-3和卡塊1-4構(gòu)成；上擾動(dòng)部件支座1-2和下擾動(dòng)部件支座1-3蓋合后的通孔為刀口形 式，刀口直徑大于轉(zhuǎn)軸5直徑。扭矩手輪1-1同軸安裝在上擾動(dòng)部件支座1-2前側(cè)，上擾動(dòng) 支座1-2上設(shè)有卡塊1-4 ;扭矩手輪1-1用于產(chǎn)生一定的扭矩，松開卡塊1-4激發(fā)轉(zhuǎn)軸5的 扭振。
[0044] 結(jié)合圖6,測(cè)量模塊2包括傳感器支架7和伸出塊2-1，傳感器支架7安裝在靠近 扭振擾動(dòng)部件1的軸端，通過燕尾槽螺釘固定在基座8上，用于安裝電渦流位移傳感器A; 伸出塊2-1同軸設(shè)于轉(zhuǎn)軸5上，伸出塊2-1