汽轮机动叶片测频方法.pdf

中华人民共和国机械行业标准 j b/ t 6 3 2 0 -9 2 汽轮机动叶片测频方法 主题内容与适用范围 本标准规定了汽轮机动叶片静态固有频率( 静频) 和叶片在旋转状态下固有频率( 动频) 测试方法和条 本标准适用于汽轮机动叶片静频和动频的测试。 2 引用标准 j j g 2 6 2通用示波器检定规程( 试行) j j g 3 4 9通用电子计数器检定规程( 试行) j j g 1 8 0电子计数器内石英晶 体振荡 器检定规程( 试 行) g b6 5 8 6通用阴极射线示波器 技术条件 g b 1 2 1 8 1低频信号发生器通 用技术条件 g b 3 1 4 6 1 频谱分析 仪通用技术 条件 z b k 5 4 0 1 8汽轮机主要零部件( 转子部分功0 工装配技术条件 j b 3 0 7 3 . 4 汽轮机用精锻动叶片 技术条件 3 技米要求 3 ， 1 测试仪器 3 . 1 . 1 测试仪器应使用分别符合g b 6 5 8 6 , g b 1 2 1 8 1 和g b 1 1 4 6 1 规范的示波器、 低频信号发生器和频 谱分析仪，亦可使用精度相当的其它测试仪器。 3 . 1 . 2 示波器、计数器应分别按j j g 2 6 2 , j j g 3 4 9 和 j j g 1 8 0规程检定. 3 ， 2 静频测试 3 . 2 ， 1 人员要求 频率测试人员需经过培训，并定期进行资格审查。 3 . 22 测试条件 3 . 2 . 21 单片叶片测试条件 a所测叶片应经检验合格。 b 具有可调节夹( 顶) 紧力的液 压泵及液压系统的防振测试台， 或相类 似的 其他工作台 . c . 测频夹具的设计和加工精度应符合轮缘图样 的要求。 d . 叶片装于叶轮测试时， 按产品图样 及工艺要求正确安装， 叶根紧固程 度应一 致。 e 新设计的调频自邮十 片， 应建立样片和频 率测试 卡 ( 见附 录a和附录b ) , 3 . 2 . 22 成组叶片测试条件 a . 所测叶片 应经 检验合 格， 并按产品图样及工艺要求正确安 装于叶 轮上。 b . 成组叶片连接件的安装应符合 产品图 样的要求. 紧装叶片的叶根紧固程 度应一 致。 3 , 2 . 2 . 3 整圈( 网状) 连接叶片测试条件 机械电子工业部 1 9 9 2 -0 6 -2 批准 1 9 9 3 -0 1 -0 1实施 j s i t 6 3 2 0 -9 2 a ， 整圈 ( 网 状)连接叶片的各部件应经检 验合格， 按产品图样及工艺要求正确安装。 b . 紧装叶片叶根紧固程度应一致。 3 . 2 . 2 . 4 松装叶片叶 根与叶 轮贴合面可 用粘结剂正确固定. 3 . 2 . 3 需测定的量 按 产品图样的技术要求， 测定需测振型的 颇率值。 3 ， 2 . 4 测试方法 3 . 2 - 4 . 1 自振法 自振法系指叶片处于自由衰减振动状态下测定其固有频率的方法。 二自 振法一般用于动叶片( 组) 切向a . 型振动的频率测 定。 也可用于单片叶片 其他振型 狈率的 测 量与校核。 七 . 激振锤击方向 应与 被测叶片 的振动方向 一致。 c 测试时， 调节信号 发生器的输出 频率， 使示波器的李沙茹图形为清晰稳定的圆或椭圆， 此时， 信 号发生器的输出频率值即为被测叶片的固有频率。 d . 自振法测试系统如图 1 所示。 3 . 2 . 4 . 2 共振法 共振法系指叶片处于强迫共振状态下测定其固有频率的方法。 a . 共振法适用于动叶片( 组) 及轮系各种振型 频率的测定. b . 激振器的安装 激振 器的安放应能 使产生的激振力与叶片 ( 组) 所需测定的 振动方向 一致， 且不影响叶片 频率的 正 确测量。 图1 自 振法测试系统 框图 c . 颇率的测量 由激振器产生一定的激振力施于被侧叶片，调节信号发生器的输出狈率，使示波器的李沙茹图形为 振幅 最大的椭圆; 在此频 率值附 近进行微调， 若相位演变， 以振幅最大时的信号发生器的输出频率为叶 片 某阶 振型的频率。继续 调节信号发生 器输出 频率， 可依次测得其他各阶振型的频率。 d . 共振法测试系统如图2 所示. 3 . 2 . 4 . 3 频谱分析法 频谱分 析法系指 使用快速富里叶( f f t ) 分析仪测定 处于自由 衰减振动状态下叶 片各阶振型固 有孩率 的方法。 a . 频 谱分析法适用于所有振动型式频率的测定。 b . 根据所测振型需 要， 选择适当 激振锤击方向 。 c . 测试前， 将频谱分析仪置于频域线性谱， 按分辨力适当 选择 频率范围。 必要时可 用细化技术， 以 满足本标准规定的测量误差要求。 a 1 1 j t 6 3 2 0 -9 2 图2 共振法测试系统 框图 d ， 各阶振型频率的测量 运用 快速变换技 术， 瞬时捕捉频域线性谱的各阶振峰， 一次锤击叶片可同时测 定各阶振型的频率。 必 要时，可 将图形数据用 绘图 仪或视频打印机记录， 并核对各阶振型。 e . 频谱分析法测试系统如图3所示。 图3 频谱分析法测试系统框图 3 . 2 . 5 测试 3 . 2 . 5 . 1 单片叶片测试 a . 在测试前， 根据3 . 2 . 2 . 1 . e 的 规定按 该型叶片测试卡的内容， 用样片对 测试系 统进 行校核， 至少 重复装夹测 量三次，使测 得的 频率值与 样片的频率值误差不大于1 %0 b . 不 建立样片的首片叶片 频率测 试参照附录a进行。 3 . 2 . 5 . 2 成组叶片测试 a . 测试时， 任选一组叶片， 用共振法进行振动试验。 按3 . 2 . 4 . 2 . c正确测定所需测定振型的频率， 以此为准，测定其他各叶片组的频率。 b . 拾振器应置于 较灵敏的 测试平面内。 3 . 2 . 5 . 3 整圈( 网 状) 连接叶片测试 整圈 ( 网状) 连接叶 片， 需测定以 切向为主带节径振型的 频率， 所测定的节径数不少于6 . 3 . 2 - 5 . 4 轮系振动测试 轮系振动测试需测定轴向带节径振动 形式的颇率， 所n il 定的节径数不少于6 , 3 . 2 . 6 数据记录格 式 3 . 2 . 6 . 1 单片叶片 频率数据记录 格式如表i 和表2 3 . 2 . 6 . 2 成组叶片频率数据记录格式如表 3 和表 4 , 3 . 2 - 6 . 3 整圈 ( 网状) 、轮系振动叶片频率数据记录格式如表 5 , j b/ a 6 3 2 0 -s 2 33 动频测试 3 . 3 . 1 测试准备 3 . 3 . 1 . 1 所有试验叶片 ( 组)应经 检验合格， 并按产品图样 及工 艺要 求正确安 装于叶 轮上。 3 . 3 . 1 . 2 ( 试 验) 叶轮的设计、制造和 装配应满足产品图样及工艺 要求。 3 . 3 . 1 . 3 叶片连接件应经检验合格， 并按产品图样及 工艺要 求正确装配。 3 . 3 - 1 . 4 测试前， 应 详细侧量 ( 或遥测) 叶片 ( 组)的静 频。 33 ， 2 需测定的量 按产品图样及设计要求，测定动叶片需测的动频和振型。 - 3 . 3 . 3 测试方法 本标准 推荐的测试方法， 按信号传递方 式分为 集流环法和遥测法。 3 . 3 - 3 . 1 基本要求 表1 单片叶片静频测试记录 产品代号出厂编号 安装电厂_第台 叶片型号工作温度 叶根型式测试方法 级别 f ma x h z 叶片只数 f m i n hz 叶身高度 m m 频率分散度% 转子直径mm 频率合格范围 h z 使用仪表: 测试 审核年_ 月_日 j b / t 6 3 2 0 -9 2 序号叶片编号 预率 hz 质量 k g 序号 叶片编号 频率 hz 质量 k g j b/ t 6 3 2 0 -9 2 表3 成组叶片静频测试记录 产品 代号 安装 电厂 出厂编号 _ 第台 讥 型 号 工作温度 叶根型式 测试方法 级别 f ma x hz 叶片只数 f mi n hz 叶身高度m m频率分散度% 转子直径mm频率合格范围hz 成组情况 使用仪表: 测试审核 年_月_日 j d/ a 6 3 2 0 -9 2 序号叶片组号 成组 叶片数 频率 h z 序号叶片组号， 成组 叶片数 频率 hz 7 b/ t 6 3 2 0 -9 2 表5 整圈 ( 网状) 、轮系振动静频测试记录 叶片型号转子直径m m 叶根型式成组情况 级别连接方式 叶片编号 ， 气 工作温度 、 叶身高度mm测试方法 使用仪表: 节 径 数 频率 h z 节 径 数 频夕 h 11 b 散度小、 d 措施. e， f . 3 . 3 . 3 . 2 测试审核年_ 月 _日 使用压电晶体片作为动频测量传感器时，应对压电晶体片进行相位标定。 使用电阻应变片作为遥测法测量动频的传感器时， 可在阻值为3 5 0 - 1 0 0 0 0 范围内 任选 一种分 灵敏度高的应变片。 传感器须用 应变 胶按工艺要求粘贴( 固 化) ， 并采用薄 钢片加以 屏蔽保护。 动频测试所用的引线应采用屏蔽线，所有引线必须固定。在电厂实测时，还应采取防水刷保护 应变胶应能满足试验温度和疲劳强度的要求。 所测频率值应按叶片工作温度进行修正。 集流环法 集 流环法系指用集流环将旋转叶片的 振动信号传 递给测量仪表测定动 频的方法。 集流环法测试系统 如图4 所示。 j b/ t 6 3 2 0 -9 2 旋 转邵分静 11 郡分 图 4 集流环法测试系统框图 a . 本标准推荐两类集流环， 一类是滑环式集流环， 使用时应正确选用滑环和碳刷的材料， 结构设计 应合理;另一类是水银式集流环，使用时应严格密封，防止水银泄漏. b . 测 试时，根据试验要求， 激振 源可采用压电 晶体片、永久磁铁、交直流电 磁铁、 压力气体、 压 力液体等. c . 测试时， 必须准确测量转速， 并同时记录转速信号、 振动信号和叶片工作温度。 记录仪记录速度 的选择应合理，以 保证测 量精度。 3 . 3 . 3 . 3 遥测法 遥测法系指用贴在叶 片上的传感器， 将旋转叶片的振动信号通过固 定在旋转部件上的发射机发射出 去， 由装在静止部件上的接收天线接收后， 再传递给测量仪表测定动频的方法. 遥测 法测试系统如图5 所 尔. 图5 遥测 法测试系统框图 a . 在选择发射机时， 发射机的主要技术 指标信噪比、 灵敏度、 频 率响 应和温漂等应满足动态测量需 要 . b . 发射机使用前应进 行测试， 其工作性能必须稳定. c . 正确选择发射机载颇与发射天线长 度之间的 关系， 以防止出现死区。 同时 使用的各发射机之间的 载波频率趁 不小于1 . 5 m h z , d . 发 射机电源可用电池电源或 感应电 源。 使用电池电源时， 应 严格控制工作 环境温度， 以保证电 池正常工作。 8 8 j b/ t 6 3 2 0 - 9 2 e . 发射机的 输出 信号， 通常 用调 频接收 机接收. 接收机应满足灵敏度高、 载波频率范围宽、 使用 方 便和性能稳定的要求。 3 . 3 . 4 测试 a . 测试时， 改变转速或激振力 频率， 当 被测叶片( 组) 响 应信号幅 值达到最大时的频率值即为被测 叶片的动频值。 b . 根据所测振型需要， 选择传感器粘贴位置， 以判断 单片 叶片的振型， 并可与静频对照作为 参考。 c . 为正确判断叶片组的振型， 每次试验至 少应测量两组有代表 性叶片组的动频二 试验时， 根据所测 振型需要， 选择传 感器粘贴位置， 按这些传感器输出信号的 相位判断振 型， 并可与静频对照作为参考。 d . 测试时， 应根据需测的振型， 沿圆周方向将 叶片相应等分， 在等分直径上的叶片上贴传感器， 根 据各被测叶片上传 感器输出 信号的相位判断整圈 ( 网状)连 接叶 片的 振型， 并可与静频对照作为辅助判 定。 。 . 轮系振动试验方法参照3 . 3 . 4 . d , 3 . 3 . 5 数据记录 铭式 数据记录按 表6 进行， 并应注明 使用仪器和测试方法， 画出所测得各振型的坎贝( c a m p b e l l ) 图。 表6 叶片动频测试记录 叶片型号 转子直径mm 叶根型式 成组情况 级别连接方式 叶片编号工作温度 叶 身高度m m 测试方法 使用仪表: 序号 转速 n r / mi n 频率 h z 振型 序号 转速 n r / mi n 频率 h z 振型 测试审核 年 _月_日 4 测最误差 按本标准进行测量时，测试系统的频率测量误差不得大于 1 0 0 , j b/ t 6 3 2 0 -9 2 附录a 建立样片的方法 ( 补充件) 本附录规定了新设计的调频自由 叶片的测试方法及样片的 选择。 其他新设计的叶片测试时， 可参照 本附录规定的方法校核数据. a 1 按z b k 5 4 0 1 8 , j b 3 0 7 3 . 4 及产品图 样的技术要求， 在检验合格的叶片中 选择1 0 片备测。 a 2 叶片装于夹具后， 施于一定夹紧力， 以 每1 -5 m p e 递增进行测量， 直至频率值不受夹 紧力影响时， 该夹紧力即是样片的夹紧力。 a 3 用自 振法侧试样片切向a o 型振动频率， 且在同 样的 测试条件下， 用共振法对比测 试， 在修正共振法 附加 质量的影响后， 若两种方法的测试结果偏差在1 %的范围内， 则自 振法测定的频率即为 该型叶片的切 向a o 型振动频率值。 a 4 对需测 其他振型频率的