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整体叶轮叶片振动疲劳试验装置及试验方法

本发明公开了一种整体叶轮叶片振动疲劳试验装置及试验方法，该试验装置包括振动试验台及整体叶轮，整体叶轮经夹具轴向压紧并固定在振动试验台上；振动试验台连接有用于起振的振动装置；整体叶轮连接有用于检测并记录试验参数的检测装置；整体叶轮上的相邻叶片之间设有用于使相邻叶片互相阻尼的橡胶阻尼块。本发明通过在整体叶轮上相邻叶片问设置橡胶阻尼块使得相邻叶片问互相阻尼，保证了对整体叶轮上单个叶片进行振动疲劳试验时其他叶片不能自由振动，既避免了对整体叶轮进行等分切割的麻烦，又避免了因支撑叶片的刚性变化导致叶片固有频率的改变，从而保证了振动疲劳试验结果的可靠性。为此，利用相应技术对风机振动信号进行有效检测和分析，将其数据作为设备健康状况的判断依据，就能实现风机叶片故障的有效预测。

叶片振动特性是汽轮机叶片在设计和运行过程中关心的问题之一。在叶片设计过程中，除了具备能准确预测叶片振动特性的方法外，还需要分析各因素对叶片振动特性的影响，以便进行振动特性的调整和各种设计方案的筛选。对电厂运行机组而言，由于叶片安装条件和连接条件在运行过程中可能发生变化，因此确切地了解这些变化对叶片振动特性的影响对保证机组的安全运行有重要意义；涡轮工作叶片的振动特性分析本例以分析涡轮叶片的固有振动特性为主，忽略阻尼的作用，故为对无阻尼自由振动系统的分析研究。同时对振动特性不良的叶片，在现场条件下如何有效地调整其振动特性，也具有较高的工程应用价值。

影响叶片振动特性的主要因素影响叶片振动特性的主要因素有材料特性、结构参数和叶片连接条件。材料特性主要包括：弹性模量、密度、泊松比。结构参数主要包括：叶片型线、叶根型线、叶片空间几何尺寸、拉筋、围带形式。连接条件主要包括：叶根与叶轮连接条件、拉筋与叶片的连接方式、围带与叶片的连接方式。当叶片材料选定后，结构参数决定了叶片的刚度和质量，它对叶片的振动特性起主导作用；所以，在带动发电机之前，还必须附加一个把转速提高到发电机额定转速的齿轮变速箱，再加一个调速机构使转速保持稳定，然后再联接到发电机上。连接条件则改变了叶片的整体刚性、质量。

在风力发电机运行过程中，其相关振动信号能够有效反映设备部件运行状况， 并承载着设备故障信息。为此，利用相应技术对风机振动信号进行有效检测和分析， 将其数据作为设备健康状况的判断依据，就能实现风机叶片故障的有效预测。风机叶片工作中的振动频率一般在0.2Hz 以上，对比位移、速度和加速度，其中加速度信号幅值较大，表明可以充分利用加速度信号作为测量和处理对象。叶片振动特性是汽轮机叶片在设计和运行过程中***为关心的问题之一。

利用加速度传感器对风机叶片加速度值进行测量，可有效掌握风机叶片的振动程度。其原理如下：首先，对加速度进行积分处理，获得速度信号v，从而掌握风机叶片振动频率；其次，对速度信号进行再积分，掌握风机叶片的振动位移s， 进而对风机叶片振动幅度进行有效掌握；这不仅导致叶片的工作应力增大，更为重要的是，还会导致叶片在其工作转速的范围内发生共振从而产生故障，高周疲劳的可靠性也因而降低。获取三轴的加速度情况，并对振动位移分量进行合成以获取加速度矢量，通过已有信息得出叶片振动大小和方向，进而判断风机是否存在故障。