一种避免振动局部化发生的离心叶轮优化设计方法

摘要

本发明涉及一种避免振动局部化发生的离心叶轮优化设计方法，按照以下步骤进行：第一步；静强度校核；第二步；绘出叶轮前若干阶模态的振型图；第三步；分析出叶轮的禁带和通带；第四步；确定激振源的激振频率；第五步；判断激振频率是否落在禁带之中或者接近禁带；第六步；优化叶轮结构，增大叶轮禁带的隔离裕度以消除失谐的影响。本发明方法能够有效地解决叶轮运行过程中的振动局部化问题，减少振动局部化造成的危害，降低叶轮运行过程中的故障发生率，能够确保离心叶轮机组安全可靠地长期运行。

主权项

一种避免振动局部化发生的离心叶轮优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步、静强度校核：首先对叶轮进行静强度计算和可靠性分析，校核其安全性；第二步、绘出叶轮前若干阶模态的振型图：对叶轮进行模态分析，提取前若干阶模态，列出各阶固有频率及各阶固有频率对应的振型图；第三步、分析出叶轮的禁带：根据第二步中得到的各阶模态的振型图及其频率，分析出叶轮发生振动局部化的那些模态，这些模态对应的频率带即是叶轮的禁带；第四步、确定激振源的激振频率：分别求出进口导叶导致的激振力、进口回流器导致的激振力、叶轮出口处叶片导致的激振力的激振频率；第五步、判断激振频率是否落在禁带之中或者接近禁带：将第四步所得的激振频率与第三步中确定的频率禁带进行对照，判断激振频率是否落入禁带中或者接近禁带；接近禁带是指第四步所得的激振频率与第三步中确定的频率禁带之中的任一阶禁频频率的隔离裕度小于或等于15％；第六步、优化叶轮结构，增大禁带隔离裕度以消除失谐的影响：对于叶轮的激振频率落入禁带中或者接近禁带的情况，为避免振动局部化的发生，需要修改机组结构、叶轮结构或改变激振源的激振频率；同时考虑失谐对叶轮的影响，对于优化之后的叶轮，其隔离裕度需满足以下条件：|fi‑f0|/f0≥25％                                   (3)；式中：fi为第i阶模态对应的禁频频率；f0为激振力的激励频率。