本文關(guān)鍵詞：不穩(wěn)定流動(dòng)對葉片振動(dòng)的影響與識別方法，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：對于離心式壓縮來說,葉輪作為最薄弱的環(huán)節(jié)且同時(shí)承受離心力作用、流體作用、聲場作用以及復(fù)雜的耦合作用,因此葉輪疲勞失效是最難的故障診斷問題。在離心式壓縮機(jī)內(nèi)部,由于不規(guī)則的幾何形狀以及復(fù)雜的不穩(wěn)定流動(dòng),使得流動(dòng)誘使激勵(lì)現(xiàn)象普遍存在,因此需要對這些流動(dòng)誘使激勵(lì)的表現(xiàn)形式以及對壓縮機(jī)內(nèi)部不穩(wěn)定流動(dòng)的影響進(jìn)行研究,從而掌握不穩(wěn)定流動(dòng)對葉輪葉片的作用機(jī)理,從源頭上避免葉片的振動(dòng)防止葉片發(fā)生疲勞失效。本文主要從聲共振、喘振以及旋轉(zhuǎn)失速三個(gè)方面對不穩(wěn)定流動(dòng)的影響進(jìn)行分析,獲得三種情況下不穩(wěn)定流動(dòng)特點(diǎn),并研究葉片裂紋微弱故障特征提取方法。首先對全高葉片、半高葉片以及無葉三種類型擴(kuò)壓器空腔進(jìn)行了聲學(xué)分析,設(shè)計(jì)聲共振實(shí)驗(yàn),在激勵(lì)頻率(即葉片通過頻率)接近空腔聲學(xué)固有頻率的情況下會(huì)發(fā)生聲共振,此時(shí)壓力脈動(dòng)水平顯著高于未發(fā)生聲共振情況下的脈動(dòng)水平,為了避免聲共振情況的發(fā)生,通過更換擴(kuò)壓器可以明顯降低壓力脈動(dòng)水平,說明了由于聲共振引起的不穩(wěn)定流動(dòng)對葉輪葉片的影響及識別聲共振情況發(fā)生的方法。然后研究不同工況下擴(kuò)壓器入口處壓力脈動(dòng)信號特點(diǎn),結(jié)果顯示在最小流量時(shí)離心式壓縮機(jī)出現(xiàn)輕度喘振情況。隨著流量進(jìn)一步減少,則發(fā)生深度喘振,通過應(yīng)變測試,發(fā)現(xiàn)喘振時(shí)葉片振動(dòng)頻率與氣流脈動(dòng)頻率一致,首次通過試驗(yàn)驗(yàn)證了壓縮機(jī)發(fā)生喘振對壓力脈動(dòng)以及葉片振動(dòng)的影響,從根本上解釋了喘振對葉片破壞的作用機(jī)理。其次研究進(jìn)口導(dǎo)葉開度對壓力脈動(dòng)的作用結(jié)果,當(dāng)開度越小時(shí),壓縮機(jī)特性曲線向右上方移動(dòng),則相應(yīng)地喘振流量增大,也就是說更容易發(fā)生不穩(wěn)定流動(dòng)。結(jié)果顯示進(jìn)口導(dǎo)葉開度角越小低頻位置產(chǎn)生的壓力脈動(dòng)水平越大,此處低頻頻率正好對應(yīng)于旋轉(zhuǎn)失速頻率,即葉輪內(nèi)發(fā)生了旋轉(zhuǎn)失速造成不穩(wěn)定流動(dòng)情況。同時(shí)測試了三種流量下,導(dǎo)葉開度對壓力脈動(dòng)有效值的影響,結(jié)果顯示,流量越大壓力脈動(dòng)有效值的整體水平越小。最后研究了葉片裂紋微弱故障特征提取方法,通過模擬葉片裂紋,利用壓力脈動(dòng)信號對葉片裂紋信息進(jìn)行監(jiān)測,但葉片裂紋故障信號屬于低頻信號通常被調(diào)制到高頻的葉片通過頻率處,特別在裂紋的初期不易識別,而在后期很快斷裂失效。因此在葉片通過頻率處進(jìn)行小波濾波,再通過包絡(luò)譜分析,然后應(yīng)用WSG (Woods-Saxon and Gaussian Potential)隨機(jī)共振模型并利用倍頻方法獲得特征頻率,即葉片裂紋故障頻率。最后通過應(yīng)變試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證,通過仿真信號分析和試驗(yàn)測試,驗(yàn)證了WSG隨機(jī)共振模型在葉片裂紋早期故障識別中的可操作性以及可靠性。
【關(guān)鍵詞】：離心式壓縮機(jī) 不穩(wěn)定流動(dòng) 葉片振動(dòng) 聲共振 喘振
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH452
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-18
• 1.1 論文選題背景及研究意義9-11
• 1.2 本課題國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-16
• 1.2.1 聲共振對不穩(wěn)定流動(dòng)影響11-13
• 1.2.2 進(jìn)口導(dǎo)葉對不穩(wěn)定流動(dòng)影響13-14
• 1.2.3 微弱特征提取方法14-16
• 1.3 論文的研究內(nèi)容及安排16-18
• 2 不同擴(kuò)壓器對壓力脈動(dòng)的影響研究18-36
• 2.1 聲模態(tài)理論19-20
• 2.2 不同類型擴(kuò)壓器空腔聲模態(tài)計(jì)算20-27
• 2.3 不同類型擴(kuò)壓器聲共振試驗(yàn)27-34
• 2.3.1 全高葉片擴(kuò)壓器壓力脈動(dòng)試驗(yàn)29-31
• 2.3.2 半高葉片擴(kuò)壓器壓力脈動(dòng)試驗(yàn)31-33
• 2.3.3 無葉擴(kuò)壓器壓力脈動(dòng)試驗(yàn)33-34
• 2.4 本章小結(jié)34-36
• 3 喘振對葉片破壞作用的試驗(yàn)分析36-48
• 3.1 理論分析36-40
• 3.2 試驗(yàn)裝置40-43
• 3.2.1 試驗(yàn)臺描述40-41
• 3.2.2 測試設(shè)備41-43
• 3.3 不同流量下壓力脈動(dòng)試驗(yàn)分析43-45
• 3.4 喘振工況下應(yīng)變測試45-47
• 3.5 本章小結(jié)47-48
• 4 導(dǎo)葉開度對壓力脈動(dòng)的影響分析48-60
• 4.1 可調(diào)進(jìn)口導(dǎo)葉作用原理49-50
• 4.2 導(dǎo)葉開度對壓力脈動(dòng)影響的試驗(yàn)分析50-57
• 4.2.1 試驗(yàn)描述50-51
• 4.2.2 試驗(yàn)結(jié)果分析51-57
• 4.3 進(jìn)口導(dǎo)葉開度對壓力脈動(dòng)有效值影響的試驗(yàn)分析57-59
• 4.4 本章小結(jié)59-60
• 5 離心式壓縮機(jī)葉片裂紋特征提取方法研究60-81
• 5.1 小波濾波60-62
• 5.2 勢阱模型62-64
• 5.2.1 Woods-Saxon勢阱模型62-63
• 5.2.2 Gaussian potential勢阱模型63-64
• 5.2.3 組合勢阱模型64
• 5.3 隨機(jī)共振系統(tǒng)64-66
• 5.4 仿真信號分析66-71
• 5.5 實(shí)際信號應(yīng)用71-80
• 5.5.1 試驗(yàn)與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)71-74
• 5.5.2 壓力脈動(dòng)信號分析74-77
• 5.5.3 應(yīng)變試驗(yàn)驗(yàn)證77-80
• 5.6 本章小結(jié)80-81
• 結(jié)論81-83
• 參考文獻(xiàn)83-88
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況88-90
• 致謝90-91

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