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叶片通过频率振动的机理分析之案例分享:结构共振所诱发的叶片通过频率振动

【摘要】:
叶片通过频率的振动故障主要出现在泵或风机上,但更常见于泵类,这主要是由于传送介质的差别。风机传送的介质为气体,属于可压缩流体,因此作用在结构上的压力脉动相对较小,不易激发叶片通过频率振动。

某600MW机组配备了A、B、C三台给水泵,轴系布置及相关参数详见图1。现场对三台主给水泵新机调试中的振动进行了分别测试,发现振动存在一定的共性问题,具体如下:

 

主给水泵轴系振动问题主要表现在前置泵上,其最大振动频率达到12mm/s左右,已超过制造厂给出的限值(7.6mm/s);

 

除了基频(1X、25Hz)振动外,前置泵振动的主要频率成分为5倍频(5X、125Hz)振动、10倍频(10X、250Hz)振动、以及15倍频(15X、375Hz)振动等

考虑到前置泵转子有5根叶片,分析该泵发生了叶片通过频率的振动故障。为进一步确定激振源,决定对前置泵的结构固有频率进行测试,具体如下:

 

  • 现场采用锤击试验,对前置泵静止状态的结构固有频率进行了测试,结果表明存在一个120Hz左右的结构固有频率(图3中绿色曲线);

     

  • 同时,为了解前置泵在运转状态下的结构固有频率,特对该泵惰走过程中的10倍频振动成分(2倍叶片通过频率)的BODE图进行了测试,结果表明前置泵存在一个124Hz左右的结构固有频率(图3中黑色曲线)。

 

因此,该前置泵振动故障的原因是其叶片通过频率与泵体固有频率相近,引发了结构共振或近似共振。为此,现场对前置泵前、后轴承分别进行了加支撑处理(图1),一方面使泵体固有频率提高至129Hz左右。另一方面,有效降低了激振响应的灵敏度(图3中红色曲线),最终把前置泵的振动降至了合格水平。