2. Эксперименты, выполненные в условиях эксплуатации с помощью модернизированного варианта ДФМ, позволили выяснить особенности автоколебаний бандажированных лопаток последних ступеней мощных паровых турбин. Как оказалось, автоколебания реализуются в виде совместных преимущественно изгибных колебаний лопаточного венца с достаточно большими числами узловых диаметров, но без узловых окружностей. Во всех обследованных случаях автоколебания носили характер «бегущей волны», направление распространения которой было противоположно направлению вращения ротора турбины. Автоколебания возникали только при достижении определённой нагрузки, а при дальнейшем её возрастании интенсивность автоколебаний могла как монотонно расти, так и стабилизироваться. Была обнаружена относительная неустойчивость процесса автоколебаний, а именно: имели место существенные различия интенсивности автоколебаний на одинаковой нагрузке при различных пусках или при нагружении и разгрузке турбины; зависимость интенсивности автоколебаний от длительности выдержки на номинальной нагрузке или времени наработки турбины; зависимость частоты автоколебаний от нагрузки или времени наработки и т.д.
3. Вибрационные расчёты, выполненные с учётом экспериментальных данных о фактической частоте автоколебаний, позволили выявить интересные особенности тех собственных форм, с которыми реализовывались автоколебания, а это, в свою очередь, - лучше понять особенности силового взаимодействия колеблющихся лопаток с потоком. При дисковых формах, возбуждавшихся в процессе автоколебаний, прогибы различных поперечных сечений лопатки, в соответствии с расчётом, происходят практически строго в аксиальном направлении, причём их величина монотонно возрастает от корня к периферии. Из этого следует, что подвод энергии от потока происходит преимущественно в верхних сечениях профильной части лопатки под действием осевой составляющей переменной силы. Сопоставление данных теплового и вибрационного расчётов позволило установить, что силовое взаимодействие лопатки с потоком достаточно обоснованно можно рассматривать в квазистационарной постановке, что значительно облегчает понимание физической природы зарегистрированных колебаний.
4. С учётом основанных на экспериментальных данных упрощающих предположений получены закономерности силового взаимодействия потока с колеблющимися лопатками. Показано, что наиболее вероятной причиной зарегистрированных автоколебаний являются действующие в фазе со скоростью осевые силы, вызванные как изменением весового расхода пара через канал при наличии осевой скорости колебаний, так и изменением размеров горла вследствие закручивания лопаток в момент достижения ими максимальной осевой скорости. Предложенное объяснение механизма силового взаимодействия потока с колеблющимися лопатками позволяет также понять, почему в процессе эксплуатации не возбуждались более низкочастотные синфазные колебания лопаточного венца, а автоколебания реализовывались только с различными формами дисковых колебаний.
5. Понимание физической природы зарегистрированных автоколебаний позволяет предложить достаточно эффективные меры борьбы с ними. Уменьшение опасности возникновения автоколебаний может быть достигнуто как за счёт уменьшения энергии, подводимой от потока к колеблющимся лопаткам, так и за счёт увеличения энергии, рассеиваемой при колебаниях.
Для уменьшения опасности автоколебаний может быть рекомендовано выполнение следующих мероприятий: повышение частот дисковых колебаний за счёт увеличения жёсткости самих лопаток и лопаточных связей; относительное уменьшение расхода и перепада в периферийных сечениях рабочих лопаток как за счёт изменения их конструкции, так и конструкции диафрагм; выбор числа, места расположения и конструкции лопаточных связей, обеспечивающих существенное увеличение конструкционного демпфирования при достаточно низком уровне динамических напряжений в лопатках.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.