[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

说明书

本发明公开了一种高参数涡轮机械气流激振试验测量装置及方法，包括转子动力系统、单级透平试验系统和信号测量系统。单级透平试验系统包括由内至外设置的内壁和外壁以及设置在内外壁两端的端壁，外壁一端的周向上均匀开设有两个进气口，与外壁另一端相连的端壁上开设有出气口，在进气、出气口及内壁和外壁之间依次形成稳压腔、进气段腔体、激振腔体和排气段腔体，激振腔体处设置有可替换密封段，并在其外壁上设置有激振器；转子动力系统与转子连接，为转子提供动力；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。本发明用于研究不同条件下的气流激振规律，为生产实践中预防高参数涡轮中的气流激振问题提供可靠依据。

技术领域

本发明涉及一种高参数涡轮机械气流激振试验测量装置及方法，用于对涡轮机械中的气流激振现象进行模拟并测量。

背景技术

近年来涡轮机械正逐步朝着高参数方向发展，这就使得涡轮机械内部的气流参数提高，进而引发气流激振问题，严重影响转子系统的稳定及安全运行。因此，设计气流激振试验装置，研究气流激振特性及激振作用下的转子动力学规律，对高参数涡轮的设计和安全运行具有十分重要的意义。

现有的气流激振试验台多为密封激振试验台，试验台的主要测量段为密封腔室内部流道，不包含叶片流道，因此测量中仅能够考虑密封腔内的气流造成的激振效应，而无法对叶顶附近气流造成的激振效应即叶顶间隙气流激振进行测量，因而难以对涡轮机械内部的气流激振问题进行全面准确的评估。

发明内容

针对以上问题，本发明提供了一种高参数涡轮机械气流激振试验测量装置及方法，其可以实现对气流激振现象的模拟，并且采用模块化设计，能够测试不同进气条件下多种结构参数(叶顶结构及密封结构)及多种运行参数(转速大小、气流边界状态及涡动状态)的气流激振动特性系数，以研究其对转子动力学响应参数的影响规律。

为达到以上目的，本发明是采用如下技术方案来实现的：

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和转子，转子穿过单级透平部件并与其活动连接，转子上套装有动叶，单级透平部件包括由内至外设置的内壁和外壁以及设置在内外壁两端的端壁，外壁一端的周向上均匀开设有两个进气口，与外壁另一端相连的端壁上开设有出气口，在进气口与出气口之间以及内壁和外壁之间依次形成稳压腔、进气段腔体、激振腔体和排气腔体，激振腔体处的外壁周向上开设有通孔，该通孔处设置有可替换密封段，并通过外侧的密封盖实现密封，靠近动叶的外壁周向上设置有激振器；

转子动力系统与转子连接，用于为转子提供动力；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。

本发明进一步的改进在于，单级透平试验系统还包括设置在密封盖与外壁之间的密封圈。

本发明进一步的改进在于，单级透平试验系统还包括弹簧螺栓，其与密封盖螺纹连接，并通过套装在螺杆上的弹簧用于对可替换密封段施加压紧力。

本发明进一步的改进在于，单级透平试验系统还包括试验台基础，单级透平部件设置在试验台基础上。

本发明进一步的改进在于，转子动力系统包括直流电机基座、齿轮变速箱以及设置在直流电机基座上的三相异步电动机，三相异步电动机的输出端与齿轮变速箱输入端连接，齿轮变速箱的输出端通过弹性联轴器与转子的输入端连接，转子的两端通过左轴承座和右轴承座活动连接。

本发明进一步的改进在于，转子动力系统还包括电器控制柜和测速电机，电器控制柜用于为三相异步电动机提供工作电源，并通过测速电机反馈的转速信号监测及控制转子转速的变化。