大型离心压缩机流体激振故障分析与处理

介绍离心压缩机的内部结构及工作原理,分析流体激振产生的机理及故障成因。结合某装置焦炉气压缩机负荷试车案例,分析和处理现场故障,为从事运行和维护的相关人员提供技术参考。

离心泵变工况流场及叶轮流体激振力研究

目前采用势流理论计算离心泵叶轮的流体激振问题的结果不佳,对离心泵三维流场进行了定常和非定常计算,分析了不同工况下离心泵蜗壳内的压力分布情况,研究了不同工况下的离心泵叶轮上的稳态和瞬态作用力的变化规律.计算结果表明,稳态作用力在不同工况下的计算值能较好符合实验数据,离心泵偏离设计工况时稳态作用力会显著增加;瞬态作用力与叶轮和隔舌的干涉流动有很大关系,不同工况下瞬态作用力呈周期变化,其变化频率与叶片通过频率基本一致,随流量增大其幅值也显著增大.对稳态和瞬态作用力进行深入研究可以为离心泵叶轮流固耦合振动分析打下基础,有利于离心泵叶轮转子系统的减振降噪.

横向流体激振力作用下的不平衡离心叶轮转子分岔特性研究

将叶轮转子系统简化为Jeffcott转子,建立了不平衡离心叶轮转子在非线性横向流体激振力和非线线轴承油膜力作用下的振动模型,并推导了系统的无量纲运动方程。运用数值积分法研究了系统的分岔特性。最后分析了横向流体激振力以及叶轮不平质量对离心叶轮系统动力学性能的影响。

转子密封系统流体激振及其减振技术研究简评

密封流体激振已成为许多转子强烈振动的根源。本文回顾了转子密封系统流体激振研究的历史和现状，重点讨论了密封动力特性系数计算、阻尼密封的研究和应用。密封流体激振减振技术的关键是降低密封腔中流体的平均周向速度，提高转子的固有频率。高参数叶轮机械的发展，使转子密封系统流体激振问题的研究面临新的挑战，需要对现行的理论和方法进行改进和发展。

离心式叶轮流体激振响应及动态疲劳的研究

研究离心式叶轮的动力特性及流体激振下的稳态响应。讨论结构动态疲劳理论,认为流体激振激起了叶轮的共振,是动态疲劳,特点是激励频率高,幅值低,能量小,激起结构多个固有模态,主要是局部模态的共振。通过一个工程实际叶轮算例,研究动态疲劳破坏的机理。采用循环对称理论,计算叶轮的模态及离心力作用下的应力分布,对流体的压力脉动进行了频谱分析。将叶片表面的静压脉动作为载荷施加于叶轮上进行频率响应分析,得到叶轮在各频率成分激振力作用下的响应,最后根据频率响应的结果计算了叶轮的疲劳寿命,为叶轮疲劳破坏提供了分析依据和计算方法。

转子密封系统流体激振问题的流固耦合数值研究

随着叶轮机械的工作转速越来越高,工程中发生了大量的密封流体激振问题。实验证明,高转速下的流体激振属于自激振动,但采用传统的刚度阻尼线形假设无法模拟出这一物理现象。本文发展了一种高精度的流固耦合计算方法,用这种算法成功地模拟出转子密封系统在高转速下的自激振动,且捕捉到频率锁定的现象,而且发现随着转速的提高,固有频率也增大。另外,本文还得到了压比、预旋度对密封转子自激振动的影响规律。

高速离心泵隔舌对流体激振力的影响研究

为了研究隔舌厚度对高速离心泵压力脉动的影响规律,采用基于RNG k-ε型封闭的Reynold平均方程和滑移网格技术对三维非定常流进行了数值模拟,得到了内部流场特性及泵的压力脉动情况,并对其进行了频域分析。计算结果表明:在设计工况下,叶轮受到的激振力与叶轮和隔舌的压力脉动有关;激振力的频率主要成分是叶片通过隔舌的频率;流体激振力的幅值随着隔舌厚度的增加而增加。

基于CFD的涡轮泵转子密封流体激振研究进展

介绍了密封流体激振对转子稳定性的影响,重点论述了利用计算流体力学(CFD)方法进行密封流体激振研究的理论和试验测量方法,对当前研究中存在的难点、重点问题结合国内外发展情况进行了探讨,提出需要发展通用性更好的非稳态数值方法,并利用流体激振的特性来设计密封结构,改善转子动力特性。

换热器管束流体激振研究的新思路

提出了一种快速简便地求解非定常粘性流方程的方法,以得到换热器管束复杂流道内作用于振动管子上的流体激振力。简述了如何将管束流动的流体弹性稳定性分析与工程实际的振动疲劳破坏相联系,以及怎样在求解流动基本方程的基础上分析管束复杂流道内的振荡压力传播。将求解复杂流动的快速方法——参数多项式方法与流体激振的全功能分析及振荡压力传播理论结合起来,为管束流体激振研究开拓了一个新的途径。

用参数多项式方法分析管束流动中振动圆管的流体激振特性

确定绕流流体作用在振动管束上的流体激振力是分析换热器管束流体弹性稳定性的关键。该文应用参数多项式方法,在直接求解粘性流方程的基础上确定管束流动中作用在振动圆管上的非定常气动力及流体激振特性,包括振动圆管的表面非定常压力分布、各种振型条件下的非定常气动力作功性质的变化、来流速度变化对非定常气动力作功的影响,并在此基础上进行管束流动的气动弹性稳定性分析及确定临界流速。研究发现管子振型对于非定常气动力作功有十分重要的影响,甚至会改变作功的正负。该文的研究是基于求解流动基本方程基础上分析管束振动流 体弹性稳定性的新进展。

流体激振力对高速泵转子振动特性的影响研究

对高速泵三维流场进行了非定常计算,分析了高速泵内的压力分布情况。研究了高速泵叶轮上的稳态径向力和脉动径向力,分析了流体激振力对高速泵叶轮系统的振动及其轴心轨迹的影响。计算结果表明:泵内部流场的压力分布合理,稳态作用力的计算符合实际数据;瞬态作用力与叶轮和隔舌的干涉流动有很大关系;在脉动激振力作用下,泵转子振动响应谱图中出现了脉动激振力的频率及其谐波频率。

轴承/密封耦合作用下流体激振特性研究

以转子—轴承—密封系统为对象,建立轴承/密封耦合作用对系统动力特性影响的有限元模型。分别应用有限差分和CFD方法对轴承、密封动力特性系数进行求解。理论研究表明密封对转子不平衡响应的影响主要集中在共振区域。通过在密封入口引入负预旋可以提高系统的稳定性,密封气流力对系统稳定性影响随转速的升高也越来越大。通过选择合适的轴承型式可以补偿密封气流力对系统稳定性带来的不利影响。试验发现随着转速增加,试验转子在5 000 r/min附近时开始出现比较明显的半频分量,而且随着转速继续增加,半频分量的幅值变大。密封流体激振力的存在促进轴承内油膜失稳故障发生,影响系统稳定性。

大型翻板闸门流体激振的双模型试验研究

针对水工闸门的流激振动普遍存在的情况下,振动强度难以预测的问题,通过双模型试验获得结构振动响应特征,即通过变态相似的水力学模型试验获得流体激振载荷功率谱密度,借助严格比例的结构模型试验获得液固耦合下的结构分析点的传递函数,通过数值计算得到不同工况下闸门过流时的振动随机响应特征.在某大型翻板闸门的应用结果表明,该方法合理有效,通过模型试验与随机响应计算,预测实际流激振动的随机响应特征量;门顶过流时该闸门的振动响应集中在低频段,不会产生共振现象,同时该闸门对波浪载荷作用将是敏感的,必须给予充分关注.

叶轮机械叶片流体激振安全性的全功能分析

本文提出了对叶轮机械叶片流体激振安全性实行全功能数值分析的新概念和方法。实现气动力学和弹性力学的弱耦合计算，由弹性力学方法确定三维振型，用振荡流体力学方法确定三维条件下的三维振荡流场，确定在各种振幅条件下的非定常气动力作功与阻尼功，引入气动功等于阻尼功条件下的平衡振幅概念。根据平衡振幅确定叶片流体激振的动应力，并进行寿命评估。这种全功能分析将使叶轮机械流体激振的安全性分析更加符合工程实际的需要，也能够解释大量的流体激振破坏不属于瞬时突然破坏，而是一种疲劳破坏。

偏心及部分进汽下密封间隙流体激振力数值研究

喷嘴配汽汽轮机在部分进汽时调节级附近会形成极不均匀的流场,不仅影响调节级动叶轮周力的分布,还会对临近密封间隙内的流场及流体对转子的作用力产生扰动。以某国产300MW汽轮机端部汽封间隙为参考,建立密封间隙CFD模型,求解三维、粘性、可压缩N-S方程,研究了不同进汽方式、偏心情况下流场特性及流体对转子作用力。结果表明:部分进汽的位置、转子的偏心距及两者的相对位置对汽流力的大小、方向和变化趋势产生了较大的影响。在某些部分进汽情况下,偏心距增大也会减小汽流力。

热电偶套管流体激振数值分析

用于测量管内流体温度的热电偶,由于受到高温、高速流体冲击,常发生套管断裂现象。采用大涡模拟(LES)方法对一热电偶套管周围非定常流场进行数值模拟,分析高速、非定常流动引起的热电偶套管受力与振动情况,提出在套管前串列干扰装置以抑制振动、减轻受力的改进措施,并对改进后效果进行分析和验证。研究结果可为热电偶套管结构优化设计提供参考。

苏州河河口水闸流体激振模型试验

针对水工闸门的流激振动问题普遍存在,但是振动强度难于预测的特点,通过双模型试验获得结构振动响应特征,即通过变态相似的水力学模型试验获得流体激振载荷功率谱密度,借助严格比例的结构模型试验获得液固耦合下的结构分析点的传递函数,通过数值计算得到不同工况下闸门过流时的振动随机响应特征。在苏州河河口水闸大型翻板闸门的应用结果表明,该方法合理有效,通过模型试验与随机响应计算,预测实际流激振动的随机响应特征量。门顶过流时该闸门的振动响应集中在低频段,在安装破水器后,水流激振载荷大幅度降低;该闸门对波浪载荷作用将是敏感的,必须给予充分关注。

迷宫密封流体激振消振措施的研究

提出在密封腔内设置纵向阻挡片，可以有效地阻止流体在腔内的周向旋转，大幅度提高密封的主刚度系数，增强了转子的稳定性。试验３种密封体，对多腔密封获得满意的消振效果。

横向流体激振力作用下叶轮转子的分岔特性

将离心叶轮转子系统简化为Jeffcott转子,建立了带有支座松动与碰摩耦合故障的不平衡离心叶轮转子在非线性横向流体激振力和非线性轴承油膜力作用下的振动分析模型,并推导了系统的无量纲运动方程。运用数值积分法研究了系统的分岔特性,最后分析了横向流体激振力对含有松动与碰摩的离心叶轮转子系统动力学性能的影响。结果表明:在转速较高时,横向流体激振力对该类转子的分岔特性有较大影响。

反旋流抑制密封间隙内流体激振研究

大型水泵机组、水轮发电机组中由于转子偏心导致的流体激振会增大转子的振动,影响转子的安全运行。该文根据密封模型搭建了实验台,研究了喷水、喷气等反旋流方法对密封间隙内的流体激振的影响,对比了在不同情况下转轴振动幅值变化,结果表明具有合适喷射位置和喷射流量的反旋流对密封间隙内的流体激振起抑制作用,并初步得到抑制密封间隙内流体激振最佳喷射位置和喷射流量。通过数值模拟计算了在不同的喷射位置、不同喷射速度的反旋流对密封间隙内流场的影响,在一定程度上解释了实验结论,二者所得的规律统一,为反旋流技术抑制流体激振在工程上应用提供有效的依据。