Способ определения амплитуды колебаний лопаток турбин, вентиляторов и т.п. во время работы Советский патент 1946 года по МПК G01H9/00 G01M7/00 

.1 очное определение опасных i;crOfiaKCHUx колебаний рабочих лолкTGK паровых турбин, вентилятсров н т. п. во эремя работы заз;1с;гг, главным образом, от знания д;чнаь.йческих напряжений, Бозипкающих ц лопатках при вибрации. Особенно согрэ зтот вопрос стоит для лопаток последн ах ступеней тур51-;н кнзкого давления, работающих с переменным числОм оборотов. Метол,ы подсчета динамических Напряже;1кГ1 теоретически разработаны достаточJiO подробно, однако практических способов определения их в лопатках работаюплей турбины, нет.

Попытки определения динамических напряжений в лопатках турбин были в большинст ве случаев направлены по линии измерения возмущающей силы пара. Однако экспериментально эта задача оказалась трудно разрешимой. Наиболее удобным способом для определения Динамических напряжений является способ измерения амплитуды на СЕобадном конце вибрующей лопатки. Зная амплитуду и яастоту собственных колебаний лопаток можно достаточ но точно олределить динамические напряжения, т. е. тем саj-ibiM .разрешить вопрос настройки.

iiacTOfiUice 1;.с::ыо разрешит; а: плкт ды 6i:u, веитплятороз н т. п. вэ время работы заключается в способе, согласно которому последуемую лопатК/ освещают на участках, отстоящих от другого на четверть упругой стоячеГ; волны, и определяют прИ вибрати-пг ;iOiaTiai смещения световых полос стоячих волн, отраженнвьх от лопатки лучей. Как известно, профиль реактЕГвной лопатки неспмметрг.чен. При колебании ее в тангенциальном направлении она, по существу, совершает колебания относительно главной оси инерции XX (фиг. 1), которая параллельна прямой, соединяющей входную и выходную кромки лопаток. Поэтому в действительности колебания происходят в направлении прямой 661, под некоторым углом Ф к тангенциальному направлению. При вибрации лопатки с амплитудою а все точки лопаток будут смещаться в аксиальном направлении от своего равновесного положения на величину х а sin «р. Возьмем какую-либо точку А на свободном конце лопатки и проследим за ее .траекторией в работаюмрямсы, совпадаюгле с таигекцк::;|ьныл1 на травлс1;ном {под. этл:и на..;,о, конечно-, поаимать раз;;ертку траектории точки /1).

В случае виорац :.: лоиаткн, трасктор-1и зто;1 TOiKH иисврат.лси в C iiyco -f,v;v {фиг. 2) ео суепг-п,;:о:.:.

Па фпг. 2 по оси oibU.iai эткла.|1: 1за1отся Сл;е:-Цеапя толлг Л от ее расковесиого иол:о:лсл1;;1 в а;ч;лл-л;)лом направлешир а но оси лервоиачалькая траектори;; тслгсм, коща лоиатка ие )лбp lзveг.

; ;лсе,:-л,:алв1;;;:е ;u:;i:a л-:сскл ;ia,:л ;лол::я, Kiac ;л:л::счл(з. ie;i;;. л

L;:.;:;a: C с :;с:,Л;у;ла;о11 еП. силоП, v -. iXi/ui - CiCTa сос: лл;й1 н:лх лг/лсбал:-тл лс1Л;.лл ;Лллл а л,елому ллслу 110 оли;лЛЛИЛо ;:. -;гслу оборотов ро;ора турбилы. 11|;ел1Лл:1о:КЛ,;, го у пас лолатка может лоласти и чезсчаислос ко;1ебаиле lia iyer c; a:-iaiлости. В этОМ случае за ол: ;;б.;)ит Рогора ту:.б;;чы ,чо:л1тла со,:е|лилт 1рл -:олебали5. иа сел абсцисс (флг. 2) отло/кпть ллллу, рапную дл1И;е окрулслсстл ллчсглвэслюл Л, то на лей уложител ptraao т;л1 : ол1;ы, котаоые 1слелclBHe pe30iiai:ca булут стол ллЛ с

длкно волны ;.-- .. D, 1Д8 D - д,ламет) (иости Л. Paciiojiaгая в хорнусе статора лад долаткон микроскоп с из.1еритедг)Гюй и;калой и освеихая А, ири ).ращеиии лопатки увидим в гикрсеколе светлую иолосу.

Прел юложнм, viTo микроскои расподожеи точно в том месте, где ири л.кбрацкн лоиатк;- получается иуччоеть, тотда, зная положение светлой подосы на шка::е лнткроскона до Вибрации и во время вибрации (во йремя вибрации светлая подоса должна сместиться), можно по разности показаний определить максимальное смещение х, а следовательно, определить и амплитуду колебания ДОПатки. Однако, в действительнооти, определить место иучности можно только случайно и поэтому такой cnoicoo замера ампди-худы iB дан1:о;т случае будет пеулобеи.

ИСЛОЛЬЗУ; CBOiiCTBO С)-Л: ;/CO; /i:j,

и) к ,слонк;() аллллтулы :-;олоба Л1я иодолти следующлм сбрпзол.

1ЛЗЛИ расиололл;ть дса ;,лл рсскогде X - амндитудлсе смещение п

акслальло:,: Л М;:а:-;.с:л-л, ct - фaзoп:Jлi vvoi лс/;сдл 3лс л СГОЛЧ.СЛ ;; р;.с1;олол :л:-:сл лсл::.::.) лл;;-:;o KOjia.

Toivui УГ(.);ЛуИ л : ;Л;ск;л1 jiO;(а:л:лзпть смллл -лг

Складывая эти значения по абсс.л:откол nc: Hi:i;:c л БЕСДЯ зб;з::л1:л ние sin у.-}-со- у.. /. ():,.Кх.

коэфкдиелта /( от отлос 1гсль 1С;ч р:;слолс;лелия с ояче1 во,;пы и лл;1Ср :сколс-з, т. е. в коиеч юм итоте от вгд1:чиив1 фазового ут.та л .

Вследств ;е спмметри-лости стокчел волны (ф11Г. 2), а также того, что n-Mocii дс.та с абсол10Т1Л;;лЛ1 з: ачелиями за ;еряг:иых величил jc, их-, достаточно рассмотреть случаг, когда О , будет лежать в пределах от

/ еиьше Хг.

ЕслИ теперь взять отнотиение

X sin а

igy., X COS а

то можно легко опредедить фазовый угол у. , а но нему и значение коэфициента КДля удобства определения величины может быть составлена след ющая таблица:

мулу для определения деГгствителъного значения амплитуды колебаний

/

iК sin а

Указанным выше способол можно 11:0 звсд ть ззмергиия амплитуд колебапл реактивных и винте ых лопаток в тангенциальном л гксчальном iiaiinai nciriHX и ахтивпых ;юиаток в аксгальном папразле;; :;.

Пoльз :cь пр лагагмыл: способом, MoxiK) очень .le.Kj зa :epiilь ;мпл;1туды кслебг:г: в ;ор ;ру О1д:;х лспастси K;M :;;LTCX :сс:;ых Ее;;т;:л-;торсз н 1зозлу1П ;ых зхнтоз .-;сце; л необходимо :1,лгь сдслпть гл од:;си из лопастсП :С:С;зды;: 10 зегЧтобы использовать таблицу на практике, следует всегда делить меньшее показание одного из микросконов на большее и условно считать, что фазовый угол я находится в нределах от О до

Вследствие периодичности тригонометрических функций, величина коэфициента К. во -всех случаях будет лежать в нределах от 1,00 до 1,414.

Определив коэфициент К, можно устанавливать окончательную форл :оеи;;з з тех ко лсстах .)хтельлыо лнне::: : для измерения с:.;с;де ;н СЕсТлох полосы (набл:;;дасмох нрН вращении) в моменты уста:10зле1П я резолапспых кслеб: HKll.

Из :срение амнхптх ды колебанн; актхзных лонатск в тангепи.пахьнсм направлении мсжно осушесгзх :. располагая од1:о зеркальце па обеде диска т}рбинь;, а второе - - KaKoii-лнбо точке лохатки (ленточного бандажа) так, чтобы между зеркальцами име;юсь расстояи):. Когда лопатка не вибрирует, между зеркальн.алш устанавлнвается расстояине. равное Л.

На зеркальца направляются узк1;х пучка света неоповоГ .ампь;, сгнхронно с вращением всныхивающеи в тот момент, когда зеркала находятся против щелеГ: камеры, в KOTOpoii установлена неоновая лампа. Расстояние Между щелями можно изменять нрп помощи микрометрического винта.

Когда лопатка не вибрирует, это расстояние равно /о и на экране, расположенном над лопаткой, будут видны две светящиеся точки. Как только лопатка начнет вибрировать, расстояние между зеркалами изменится и .на экране будет видна лишь одна светящаяся точка (от зеркала, находящегося па ободе диска). Вращая микрометрический винт в ту или другую сторону, долспатку освещают па двух учасгках, отстоящих один от другого на четверть упругой столчей волны, к определяют яри вибрации лпнап к

(тооы на iKK n:;ie

1;;:;;сиых колеС)анИ5;х остаегси ennf:LUvu:Hi;b M и для данного случая с .roil ллшь pasiiKucii, -vro сменяенкя будут теперь совиадать с т нгеиH::;;. ibi:;;:i: иа1.;:)авлснием. ПоэтолП, ГсЗы наИти ал:плктуду колебягщя, ас бходимо BOOTH иаблюдеш-я ч ;ьух местах. рас ихма; ая )1рКбп ::ь чл

;ч.дл1)П)а;; разности (по аб.:ол::;7 ;о.1 |ЗОлич Ч е) : ;ежду А;-/;. i /,j-До но формуле

Т

.1J

гг IV