用于解諧工作葉柵的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于解諧工作葉柵的方法。
【背景技術】
[0002]流體機械具有設置在工作輪中的工作葉片，所述工作葉片能夠視為在其葉根處牢固地夾緊并且在流體機械的運行中能夠振動。在此，根據(jù)流體機械的運行狀態(tài)，能夠引起振動過程，其中在工作葉片中出現(xiàn)具有高的和臨界的應力的振動狀態(tài)。在葉片通過臨界的應力狀態(tài)處于長時間的負荷的情況下，造成材料疲勞，所述材料疲勞最終能夠造成葉片的使用壽命降低，這需要更換工作葉片。
[0003]基于在流體機械的運行中作用到工作葉片上的離心力，在工作葉片中產生預應力。由此并且由于工作葉片在運行中的高的溫度，工作葉片在運行中的固有頻率不同于在靜止的且冷的工作葉片處的固有頻率。作為在制造時確保質量的措施，僅在流體機械的靜止狀態(tài)中能測量固有頻率，然而其中為了設計工作葉片需要了解在離心力下固有頻率，由此能夠避免如下振動過程，在所述振動過程中在工作葉片中出現(xiàn)具有高的和臨界的應力的振動狀態(tài)。
[0004]在文獻EP I 589 191中公開一種用于解諧工作葉柵的方法。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的是，提出一種用于解諧流體機械的工作葉柵的方法，其中工作葉片在流體機械的運行中具有長的使用壽命。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的用于解諧、尤其轉子動力學地解諧流體機械的具有多個工作葉片的工作葉柵的方法具有下述步驟:a)為工作葉柵的每個工作葉片規(guī)定至少一個理論固有頻率V F，s，工作葉片在離心力作用下在流體機械的正常運行中對于至少一個預先確定的振動模式具有所述理論固有頻率，使得工作葉柵的振動負荷在離心力下低于公差極限；b)列出具有所選擇的離散的質量值m和徑向的重心位置1^的數(shù)值表V F(m，rs)，所述質量值和所述重心位置根據(jù)工作葉片的額定幾何形狀的變化得出，并且在離心力下對于每個所選擇的數(shù)值對111和rs求得相應的固有頻率V F；c)測量工作葉片之一的徑向的重心位置r S;I和質量mI；d)通過在數(shù)值表V F(m, rs)中對所測量到的質量叫和所測量到的徑向的重心位置I.。進行插值，確定工作葉片在離心力下的實際固有頻率vF，I;e)在V u位于V F，s的公差之外的情況下，從數(shù)值表vF(m，rs)中選擇數(shù)值對，使得Vf^i至少接近v F，s，并且去除工作葉片的材料，使得1%和r U對應于數(shù)值對化和r s，s;f)重復步驟c)至e)直至v卩位于vF，s的公差之內。
[0007]通過測量質量Iii1和徑向的重心位置!Tfu以及通過在數(shù)值表V P (m, rs)中對所述值進行插值能夠在離心力下有利地以高的精度確定固有頻率vFI。借助于根據(jù)本發(fā)明的方法，同樣有利地，能夠以高的精度調節(jié)所述固有頻率vFI并且使其接近規(guī)定的理論固有頻率vFSO由此，在流體機械的運行中減少工作葉片的振動負荷，由此延長工作葉片的使用壽命。此外，簡單地執(zhí)行所述方法，因為對于實際固有頻率Vf i的精確的確定令人驚訝地足夠的是，在沒有工作葉片的完整的幾何形狀的情況下測量工作葉片的!％和r U。此外，!^和rSiI是易于測量的參數(shù)，例如能夠借助于秤確定m P
[0008]預先確定的振動模式優(yōu)選選擇為，使得與振動模式相關的固有頻率V F，s等于或頻率低于轉子轉動頻率的多次諧波、尤其是八次諧波，其中分別為多個或為所有所述振動模式列出數(shù)值表vF(m，rs)，為每個數(shù)值表確定實際固有頻率^卩并且選擇數(shù)值對!^*!.^，使得確定的vF I至少接近規(guī)定的V F S。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的用于解諧、尤其轉子動力學地解諧流體機械的具有多個工作葉片的工作葉柵的方法具有下述步驟:a)為工作葉柵的每個工作葉片規(guī)定至少一個理論固有頻率vF，s，所述工作葉片在離心力作用下在流體機械的正常運行中對于至少一個預先確定的振動模式具有所述理論固有頻率，使得工作葉柵的振動負荷在離心力下低于公差極限；b)列出具有所選擇的離散的質量值m和徑向的重心位置&的數(shù)值表V F(m, rs)和數(shù)值表vs(m, rs)，所述質量值和重心位置根據(jù)工作葉片的額定幾何形狀的變化得出，并且對于每個所選擇的數(shù)值對111和1^在離心力下求得相應的固有頻率V F并且在工作葉片靜止時求得相應的固有頻率V s;c)測量工作葉片之一的徑向的重心位置r S;I和質量mI;d)通過在數(shù)值表V F(m, rs)中對所測量的質量1%和所測量的徑向的重心位置!Tfu插值，確定工作葉片在離心力下的實際固有頻率vF,I;e)在V FiI位于V F,s的公差之外的情況下，從數(shù)值表V F(m, rs)中選擇數(shù)值對，使得V"至少接近V F，s，并且去除工作葉片的材料，使得叫和！.。對應于數(shù)值對mdPrs，s;f)在去除材料的情況下，在靜止狀態(tài)中測量工作葉片的固有頻率vs,I；g)重復步驟e)至f)或c)至f)直至V u位于V F，s的公差之內并且V u位于V s，s的對應于所述公差的公差之內。
[0010]通過附加地測量固有頻率Vs i，能夠有利地以還更高的精度在離心力下確定實際固有頻率VFI。也可能的是，為了控制去除，僅考慮在靜止狀態(tài)中的固有頻率Vy的測量，而不重復測量1%和r S 1
[0011]優(yōu)選地選擇預先確定的振動模式，使得與振動模式相關的固有頻率V F，s等于或頻率低于轉子轉動頻率的多次諧波、尤其是八次諧波，其中分別為多個或所有振動模式列出數(shù)值表V F(m, rs)和數(shù)值表V s (m, rs)，為每個數(shù)值表確定實際固有頻率v F;I和實際固有頻率vS I，選擇所述數(shù)值對HijPrs s，使得確定的V u至少接近規(guī)定的V F，s并且對于預先確定的振動模式測量固有頻率vS I。
[0012]額定幾何形狀的變化優(yōu)選包括工作葉片在每個徑向區(qū)段中或在這些徑向部段中的變厚和/或變薄。優(yōu)選的是，額定幾何形狀的變化包括工作葉片的厚度關于半徑的線性變化。有利地，可以通過額定幾何形狀的變厚和變薄以足以確定固有頻率v#P V s的精確度列出數(shù)值表。
[0013]優(yōu)選規(guī)定理論固有頻率V F，s，使得在工作葉柵中相鄰設置的工作葉片具有不同的理論固有頻率Vfs并且使得理論固有頻率V F，s與在流體機械的正常運行中的轉子轉動頻率不同，所述轉子轉動頻率包括直至所述轉子轉動頻率的多次諧波，尤其所述轉子轉動頻率的八次諧波。由此禁止，振動的工作葉片能夠激發(fā)與其相鄰的工作葉片振動并且造成工作葉柵的旋轉與工作葉片的振動進行耦合。由此工作葉片的振動負荷是小的并且其使用壽命是長的。
[0014]優(yōu)選的是，質量Hi1和徑向的重心位置r s，工的測量相對地作為相對于基準葉片的差值測量進行，尤其借助于坐標測量儀器和/或借助于光學方法三維地測量所述差值測量。測量的精確度與測量范圍的大小相關，其中較大的測量范圍導致較小的精度。通過相對于基準葉片測量M5Pru的方式，能夠使用具有高的精度的較小的測量范圍。因此，僅需要將唯一的工作葉片用作基準葉片并且以高成本的三維方法來表征其一次，由此也能夠以高的精度測量所有其他的工作葉片的!％和r U。
[0015]優(yōu)選的是，選擇數(shù)值對叫和rs，s，使得轉子的不平衡度變小和/或用于去除的耗費變?yōu)樽钚　?shù)值對mjPrs，s的了解對于轉子的平衡是足夠的，使得有利地通過材料的去除能夠在共同的方法步驟中進行工作葉柵的平衡和解諧。也能夠進行材料的去除，使得待去除的材料量最小化。
[0016]優(yōu)選地選擇預先確定的振動模式，使得預先確定的振動模式的固有頻率V F，s等于或頻率低于轉子轉動頻率的多次諧波、尤其是八次諧波。優(yōu)選通過計算，尤其借助于有限元法確定固有頻率V /或V工。
[0017]優(yōu)選的是，在測量固有頻率V U時，工作葉片在其葉根處被夾緊，激發(fā)工作葉片的振動并且測量振動。振動優(yōu)選借助于振動接收器、加速度傳感器、應變儀、壓電傳感器和/或光學方法測量。在此涉及的是用于確定固有頻率的簡單的方法。
[0018]借助于將所測量到的固有頻率vS I與通過在數(shù)值表V s (m, rs)中對叫和!.。的插值所求得的實際固有頻率比較，優(yōu)選地調整用于求得固有頻率v#P V s的模型。由此，有利地一起考慮材料對固有頻率的影響。
【附圖說明】
[0019]在下文中，根據(jù)所附的示意圖詳細地闡述本發(fā)明。附圖示出:
[0020]圖1示出具有工作葉片的額定幾何形狀和額定幾何形狀的變化的三個工作葉片的縱剖面，
[0021]圖2以工作葉片的質量m和徑向的重心位置rs的函數(shù)示出在靜止狀態(tài)中的工作葉片的固有頻率Vs的二維圖形和在離心力下的工作葉片的固有頻率V F的二維圖形，以及
[0022]圖3示出根據(jù)本發(fā)明的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0023]圖1示出流體機械的三個工作葉片1，其中第一工作葉片以其額定幾何形狀5示出，第二工作葉片不僅以其額定幾何形狀5而且以第一變化6和第二變化7示出，并且第三工作葉片不僅以其額定幾何形狀5而且以第三變化8和第四變化9示出。工作葉片I具有葉根2，所述葉根固定地安裝在流體機械的轉子軸4上，并且具有背離葉根2的葉尖3。在流體機械運行中的工作葉片I的振動時，在葉根2處設置有振動波節(jié)。工作葉片I的半徑r從葉根2指向葉尖3。
[0024]第二工作葉片示出額定幾何形狀5的變化6、7，其中基于額定幾何形狀5，工作葉片的質量m改變，然而工作葉片的徑向的重心位置rs不變。在第一變化6中，通過將第二工作葉片在每個與旋轉軸線的徑向間距r中均勻地變厚的方式增大質量m，并且在第二變化7中，通過將第二工作葉片在每個徑向間距r中均勻地變薄的方式減小質量m。
[0025]在第三工作葉片的變化8、9中，基于額定幾何形狀5，工作葉片的厚度沿環(huán)周方向和/或軸向方向關于半徑r線性地變化。根據(jù)第三變化8，基于額定幾何形狀5，工作葉片在其葉根2處變厚并且在其葉尖3處變薄，并且根據(jù)第四變化9，基于額定幾何形狀5，工作葉片在其葉根2處變薄并且在其葉尖3處變厚。由此在第三變化8中，徑向的重心位置rs徑向向內移動并且在第四變化9中徑向向外移動，而質量m不改變。然而，也能夠執(zhí)行變化8、9，使得不僅質量m而且徑向的重心位置rs改變。此外可能的是，通過在所選擇的徑向部段中將工作葉片I變厚和/或變薄來實現(xiàn)質量m和徑向的重心位置rs。
[0026]執(zhí)行額定幾何形狀5的多種變化并且對于每個變化借助于有限元法(FinitenElemente Methode)計算在其葉根2處夾緊的并且處于靜止狀態(tài)的工作葉片I的最低頻率的彎曲振動的固有頻率vs。此外，對于每個變化計算相同的彎曲振動的固有頻率vF，其中考慮在流體機械的正常運行中作用到工作葉片I上的離心力?？蛇x地，在計算vF時也能夠一起考慮提高的溫度