[发明专利]一种高参数涡轮机械气流激振试验测量装置及方法

权利要求书

1.一种高参数涡轮机械气流激振试验测量方法，其特征在于，该测量方法基于的一种高参数涡轮机械气流激振试验测量装置，包括转子动力系统、单级透平试验系统和信号测量系统；其中，单级透平试验系统包括单级透平部件(8)和转子(34)，转子(34)穿过单级透平部件(8)并与其活动连接，转子(34)上套装有动叶(27)，单级透平部件(8)包括由内至外设置的内壁(29)和外壁(28)以及设置在内外壁两端的端壁，外壁(28)一端的周向上均匀开设有两个进气口(25)，与外壁(28)另一端相连的端壁上开设有出气口(30)，在进气口(25)与出气口(30)之间以及内壁(29)和外壁(28)之间依次形成稳压腔(15)、进气段腔体(16)、激振腔体(17)和排气腔体(18)，激振腔体(17)处的外壁(28)周向上开设有通孔，该通孔处设置有可替换密封段(12)，并通过外侧的密封盖(26)实现密封，靠近动叶(27)的外壁(28)周向上设置有激振器(10)；转子动力系统与转子(34)连接，用于为转子(34)提供动力；信号测量系统包括多组传感器，传感器信号经导线连接至多通道数据采集仪；

该测量方法包括：

试验装置不通入气流，且转子(34)不旋转，在X方向施加大小为A的力，Y方向不施加，测量此时激振腔体(17)与动叶(27)叶顶间的相对位移，同样的，在X方向不施加静态力，在Y方向施加大小为A的力，测量此时激振腔体(17)与动叶(27)叶顶间的相对位移；在通入气流的情况下保持转子(34)不旋转，重复上述步骤得到结果；

试验装置不通入工作气流，转子(34)旋转，在X方向施加大小为A的力，Y方向不施加，测量此时激振腔体(17)与动叶(27)叶顶间的相对位移；同样的，在X方向不施加静态力，在Y方向施加大小为A的力，测量此时激振腔体(17)与动叶(27)叶顶间的相对位移；在通入气流的情况下保持转子旋转，重复上述步骤得到结果；

试验装置通入工作气流，转子(34)旋转工作，X、Y方向分别施加激振力，测量此时激振腔体(17)与动叶(27)叶顶间的相对位移D_xx、D_xy、D_yx、D_yy及密封齿间的压力分布，其中D_ij为傅里叶变化后位移的复数形式，代入公式即可解得相应的直接和交叉阻抗系数H，进而由H＝K+j(ΩC)求得相应刚度、阻尼系数K、C。

2.根据权利要求1所述的一种高参数涡轮机械气流激振试验测量方法，其特征在于，单级透平试验系统还包括设置在密封盖(26)与外壁(28)之间的密封圈(20)。

3.根据权利要求1所述的一种高参数涡轮机械气流激振试验测量方法，其特征在于，单级透平试验系统还包括弹簧螺栓(22)，其与密封盖(26)螺纹连接，并通过套装在螺杆上的弹簧用于对可替换密封段(12)施加压紧力。

4.根据权利要求1所述的一种高参数涡轮机械气流激振试验测量方法，其特征在于，单级透平试验系统还包括试验台基础(9)，单级透平部件(8)设置在试验台基础(9)上。

5.根据权利要求1所述的一种高参数涡轮机械气流激振试验测量方法，其特征在于，转子动力系统包括直流电机基座(4)、齿轮变速箱(5)以及设置在直流电机基座(4)上的三相异步电动机(3)，三相异步电动机(3)的输出端与齿轮变速箱(5)输入端连接，齿轮变速箱(5)的输出端通过弹性联轴器(6)与转子(34)的输入端连接，转子(34)的两端通过左轴承座(7)和右轴承座(11)活动连接。

6.根据权利要求5所述的一种高参数涡轮机械气流激振试验测量方法，其特征在于，转子动力系统还包括电器控制柜(1)和测速电机(2)，电器控制柜(1)用于为三相异步电动机(3)提供工作电源，并通过测速电机(2)反馈的转速信号监测及控制转子(34)转速的变化。

7.根据权利要求5所述的一种高参数涡轮机械气流激振试验测量方法，其特征在于，信号测量系统包括通过测速齿轮(14)设置在弹性联轴器(6)周向上的磁电转速传感器(13)，分别设置在转子(34)两端靠近轴承座处的电涡流位移传感器(23)，设置在靠近轮盘处的激光位移传感器(24)，设置在进气口(25)处的孔板流量计(31)，设置在进气段腔体(16)壁上的振膜压力传感器(32)和热电偶温度传感器(33)，设置在动叶(27)顶部的若干振膜压力传感器(32)，以及设置在排气腔体(18)壁上的振膜压力传感器(32)。