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离心风机叶轮振动试验研究

发布时间: 2021-03-31  点击次数: 125次

研究叶轮振动特性的敏感参数,从而提出解决叶片疲劳断裂问题的措施。首先运用模态试验方法对某离心叶轮进行模态分析,得到其前四阶振型。在此基础上,借助有限元分析软件对其进行模态分析计算,并将其结果同试验结果对比,对数值模拟计算结果的准确性进行验证。最后,分析叶片厚度、叶轮加筋和改变叶片数量对叶轮模态频率的影响,结果表明三个参数对叶轮模态都有一定的影响。此研究可为叶轮的合理设计提供依据。
关键词:离心压缩机;叶轮;模态试验;ANSYS;LMS;NREC
中图分类号:TH452 文献标志码: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
叶轮疲劳断裂是近年来离心压缩机组向优质化方向发展的过程中遇到的主要失效形式,作为离心压缩机运行核心部件的叶轮,运行时常常受到离心力、压力以及其它非稳定形式流动激励的综合作用,发生剧烈振动,并产生相应的噪声,甚至会引起其共振。压缩机流量的增大使得流道的宽度增大,而现代过程工业普遍要求压缩机具有宽的工况范围,为此在压缩机进口广泛的采用了可调导叶,使得流体的激振力增大。这些因素共同作用使得近年来压缩机叶轮断裂的事故尤为突出[1-2] 。
如果在实际的工作中,叶轮长期处于比较严重的共振中,会很容易产生疲劳;因此,为了叶轮能够长期的工作在非共振的环境下,保证叶轮的使用寿命和压缩机的运行状态, 日本三菱公司进行了叶轮强度的研究,在测试和有限元分析的基础上,改变叶轮结构优化叶轮上振动应力的分布[3] 。同时,在试验基础上,提出了叶片动应力的评定准则[4] 。在国内,文献[5]对叶轮的振动特性进行研究分析,指出改变叶片数量可以有效地使叶轮固有频率和激振频率避开,避免共振现象的发生。
用LMS模态测试软件对离心压缩机叶轮结构进行了模态分析,并将结果与ANSYS有限元软件[6]计算结果相对比,验证ANSYS有限元软件计算叶轮模态得出的结果是可信的。之后在此基础上,运用ANSYS有限元分析软件计算分析三种方式,即改变叶片厚度、叶轮加筋和改变叶片数量,对叶轮振动特性的影响效果,为叶轮的优化设计提供参考依据。

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