張永海，谷偉偉，薛朝囡，高 慶，楊長(zhǎng)柱，盧中俊，寧 哲，居文平,

（1.西安熱工研究院有限公司，陜西 西安 710054；2.西安西熱節(jié)能技術(shù)有限公司，陜西 西安 710054；3.東方汽輪機(jī)有限公司，四川 德陽(yáng) 618000）

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展和全國(guó)范圍內(nèi)用電結(jié)構(gòu)的變化，大容量發(fā)電機(jī)組仍舊擔(dān)負(fù)了國(guó)內(nèi)電網(wǎng)的主要負(fù)荷，也起到必不可少的重要作用。因此發(fā)展高參數(shù)、大容量、高效、環(huán)保型燃煤電站仍是火力發(fā)電技術(shù)的重要課題和發(fā)展方向，是國(guó)家節(jié)能減排戰(zhàn)略的關(guān)鍵組成部分。

汽輪機(jī)低壓末級(jí)葉片承受很大的負(fù)荷。開(kāi)發(fā)更長(zhǎng)的末級(jí)葉片是大幅降低汽輪機(jī)的排汽損失、提高汽輪機(jī)效率的有效途徑之一；同時(shí)更長(zhǎng)的末級(jí)葉片可減小汽輪機(jī)軸系長(zhǎng)度，有效降低電站建設(shè)成本。

隨著大容量、高參數(shù)機(jī)組的快速發(fā)展，低壓末級(jí)葉片面臨諸如葉片材料性能、安全性設(shè)計(jì)、葉片制造等諸多技術(shù)挑戰(zhàn)。受到葉片巨大的離心應(yīng)力和葉頂高圓周速度限制，鋼制全轉(zhuǎn)速葉片長(zhǎng)度極限范圍在1 400 mm左右。為滿(mǎn)足低壓末級(jí)葉片葉根強(qiáng)度安全性要求并突破葉片鋼制材料強(qiáng)度限制，可采用鈦合金、碳化物或玻璃纖維等。鈦合金材料由于其具有強(qiáng)度高、耐疲勞性能和耐腐蝕性?xún)?yōu)良等特點(diǎn)，而成為目前末級(jí)超長(zhǎng)葉片的首選材料。

長(zhǎng)葉片設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)是汽輪機(jī)關(guān)鍵的技術(shù)難點(diǎn)。開(kāi)發(fā)高效率、高強(qiáng)度且安全可靠的汽輪機(jī)末級(jí)長(zhǎng)葉片是發(fā)電領(lǐng)域一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)研究工作，更是一項(xiàng)非常復(fù)雜的系統(tǒng)工程，其設(shè)計(jì)制造涉及流體力學(xué)、材料、制造工藝等多門(mén)科學(xué)和領(lǐng)域，開(kāi)發(fā)制造周期漫長(zhǎng)。因此，其設(shè)計(jì)制造水平標(biāo)志著一個(gè)國(guó)家汽輪機(jī)制造業(yè)的發(fā)展水平。在全球范圍內(nèi)，受到汽輪機(jī)末級(jí)長(zhǎng)葉片設(shè)計(jì)和制造的制約，掌握高參數(shù)、大容量發(fā)電汽輪機(jī)技術(shù)的制造廠商屈指可數(shù)，長(zhǎng)葉片設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)更是各大汽輪機(jī)制造廠商最重要的、優(yōu)先研究方向和領(lǐng)域[1-5]。

汽輪機(jī)葉片空氣動(dòng)力學(xué)性能、加工形狀、表面粗糙度、間隙及運(yùn)行特點(diǎn)、結(jié)垢等因素影響汽輪機(jī)的效率和出力，而葉片振動(dòng)強(qiáng)度及運(yùn)行方式對(duì)汽輪機(jī)安全可靠性起著決定性影響[6-8]。整圈自鎖阻尼長(zhǎng)葉片包含圍帶、拉筋及葉根等，其結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)復(fù)雜，使得長(zhǎng)葉片數(shù)值分析接觸邊界處理較為困難，且接觸狀態(tài)下輪系動(dòng)頻率的數(shù)值模擬方法研究尚不完善，導(dǎo)致數(shù)值計(jì)算與實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果存在偏差[9-10]。在長(zhǎng)葉片最終的定型時(shí)，仍舊需要誤差小、可靠性高的動(dòng)頻率測(cè)量試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證數(shù)值結(jié)果并決定葉片最終尺寸，因此汽輪機(jī)長(zhǎng)葉片動(dòng)頻率測(cè)量試驗(yàn)一直被制造廠商和科研單位重視并普遍采用。王仲博[11]對(duì)汽輪機(jī)664 mm和685 mm葉片進(jìn)行了小容積流量下動(dòng)態(tài)特性實(shí)測(cè)試驗(yàn)，并獲得了葉片動(dòng)頻率和動(dòng)應(yīng)力數(shù)據(jù)；褚玉喜等[12]進(jìn)行了大功率空冷機(jī)組末三級(jí)動(dòng)葉片的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)及其動(dòng)頻率測(cè)量試驗(yàn)；谷偉偉等[13]對(duì)880 mm葉片進(jìn)行了動(dòng)頻率測(cè)量及調(diào)頻試驗(yàn)，獲得了該級(jí)葉片動(dòng)頻率數(shù)據(jù)；龍倫等[14]進(jìn)行了某型帶冠渦輪葉片振動(dòng)特性及動(dòng)應(yīng)力測(cè)試，并研究了帶冠葉片激振力來(lái)源及動(dòng)應(yīng)力大小的影響因素；馬義良等[15]進(jìn)行了高阻尼末級(jí)長(zhǎng)葉片動(dòng)頻率理論計(jì)算和分析，并對(duì)其動(dòng)頻率進(jìn)行了測(cè)量試驗(yàn)；商宇等[16]對(duì)新開(kāi)發(fā)的汽輪機(jī)1 200 mm末級(jí)動(dòng)葉片開(kāi)展了葉片葉根強(qiáng)度和動(dòng)調(diào)頻試驗(yàn)。

1 450 mm鈦合金葉片存在鈦合金材料對(duì)缺口敏感、離心應(yīng)力高、系統(tǒng)質(zhì)量較大激振困難、測(cè)試信號(hào)復(fù)雜識(shí)別困難及引線(xiàn)固定工藝復(fù)雜等特點(diǎn)和問(wèn)題，這為末級(jí)1 450 mm鈦合金長(zhǎng)葉片動(dòng)頻率測(cè)試帶來(lái)了技術(shù)難題和挑戰(zhàn)。本文針對(duì)國(guó)內(nèi)某制造廠自主研制的目前國(guó)內(nèi)最長(zhǎng)汽輪機(jī)低壓末級(jí)全轉(zhuǎn)速1 450 mm鈦合金葉片，進(jìn)行了鈦合金點(diǎn)焊工藝、超長(zhǎng)葉片激振方式、應(yīng)變片布置選位及振動(dòng)信號(hào)識(shí)別等技術(shù)研究，對(duì)全轉(zhuǎn)速1 450 mm鈦合金長(zhǎng)葉片動(dòng)頻率測(cè)試技術(shù)進(jìn)行了研究，并成功進(jìn)行了實(shí)際調(diào)頻試驗(yàn)。該試驗(yàn)研究對(duì)汽輪機(jī)長(zhǎng)葉片開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)和動(dòng)頻率測(cè)試技術(shù)研究都具有借鑒意義和實(shí)用價(jià)值。

1 全轉(zhuǎn)速1 450 mm鈦合金葉片參數(shù)

國(guó)內(nèi)某制造廠新研制了適用于超超臨界全轉(zhuǎn)速大容量1 200~1 300 MW等級(jí)超低背壓汽輪機(jī)末級(jí)1 450 mm鈦合金超長(zhǎng)葉片。該葉片采用阻尼凸臺(tái)拉筋、自帶冠結(jié)構(gòu)，隨著轉(zhuǎn)速增加葉片圍帶間、拉筋間先后自動(dòng)接觸，最終形成整圈全自鎖結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 1 450 mm鈦合金葉片結(jié)構(gòu)參數(shù)Tab.1 Structural parameters of the 1 450 mm titanium alloy blade

2 動(dòng)頻率測(cè)試技術(shù)與方法

2.1 測(cè)試技術(shù)

動(dòng)頻率試驗(yàn)是汽輪機(jī)葉片設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)中必不可少且至關(guān)重要的一環(huán)。葉片設(shè)計(jì)定型、運(yùn)行安全性及可靠性等都需要利用動(dòng)頻率測(cè)量試驗(yàn)來(lái)提供試驗(yàn)數(shù)據(jù)并驗(yàn)證。

工作狀態(tài)下汽輪機(jī)葉片受離心應(yīng)力和復(fù)雜蒸汽激振力的共同作用。蒸汽激振力通常分為高頻激振力和低頻激振力2類(lèi)。高頻激振力是由噴嘴尾跡引起的，噴嘴出口流速沿圓周向分布不均。由于尾跡區(qū)作用力比主流區(qū)小，所以動(dòng)葉片每經(jīng)過(guò)1個(gè)噴嘴片受到1次擾動(dòng)。汽輪機(jī)低壓末級(jí)長(zhǎng)葉片固有頻率一般遠(yuǎn)低于高頻激振力頻率（2 000~7 000 Hz），因此長(zhǎng)葉片調(diào)頻試驗(yàn)主要是使其動(dòng)頻率避開(kāi)與轉(zhuǎn)速有關(guān)的低頻激振力頻率。

根據(jù)整圈葉片三重點(diǎn)振動(dòng)理論，對(duì)于全周連接的（葉片組）葉片，在滿(mǎn)足式(1)所示條件時(shí)，會(huì)激發(fā)葉片葉輪系統(tǒng)的“三重點(diǎn)”共振[17]。

式中：fdm為節(jié)徑數(shù)m時(shí)葉片的動(dòng)頻率，Hz；k為激振諧波階次；m為整圈葉片振動(dòng)節(jié)徑數(shù)；n為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，r/min。

為使汽輪機(jī)整圈自鎖阻尼葉片避開(kāi)運(yùn)行條件下的“三重點(diǎn)”共振頻率范圍，凡能夠影響葉片固有頻率的因素，如葉片圍帶徑向或軸向尺寸、拉筋尺寸、型線(xiàn)、質(zhì)量及葉根安裝狀況等，都可作為葉片調(diào)頻試驗(yàn)手段。可以通過(guò)調(diào)整葉片質(zhì)量或葉片圍帶、拉筋或葉根處的接觸狀況而改變?nèi)~片固有頻率。按照設(shè)計(jì)要求，運(yùn)行過(guò)程中由于離心應(yīng)力作用，長(zhǎng)葉片葉根和葉輪槽處于緊固狀態(tài)，除了制造加工及裝配工藝影響，葉片安裝狀態(tài)可調(diào)整的余地較??；調(diào)整葉片拉筋大小或其相互之間的接觸面積，需重新拆卸和安裝葉片，程序繁雜而難度較大，易損壞葉片，且拉筋對(duì)葉片2階以上頻率影響更為有效，該方法不宜在工業(yè)生產(chǎn)中采用。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中廣泛采用的調(diào)頻方法是調(diào)整葉片圍帶徑向或軸向尺寸而改變?nèi)~片剛度和質(zhì)量，從而改變?nèi)~片固有頻率。

根據(jù)制造廠設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和數(shù)值計(jì)算結(jié)果要求，在試驗(yàn)開(kāi)始前，1 450 mm鈦合金葉片的圍帶結(jié)構(gòu)尺寸數(shù)據(jù)與最終設(shè)計(jì)數(shù)值相比預(yù)留有一定的余量，以便進(jìn)行調(diào)頻試驗(yàn)。在完成單次動(dòng)頻率測(cè)量試驗(yàn)后，由試驗(yàn)數(shù)據(jù)和數(shù)值計(jì)算結(jié)果決定葉片圍帶車(chē)削量，經(jīng)多次試驗(yàn)及葉片圍帶車(chē)削后可以得到最終的圍帶結(jié)構(gòu)尺寸數(shù)據(jù)以實(shí)現(xiàn)調(diào)頻的目的，并保證葉片投運(yùn)后的振動(dòng)安全。

2.2 測(cè)試方法

本文在葉片動(dòng)頻率測(cè)試中采用無(wú)線(xiàn)電測(cè)試方法，測(cè)量系統(tǒng)主要包括電阻絲應(yīng)變片、微型發(fā)射機(jī)、電池、發(fā)射天線(xiàn)、同軸電纜、接收機(jī)、數(shù)據(jù)采集記錄儀及FFT分析儀等。測(cè)試儀器系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 無(wú)線(xiàn)電測(cè)試系統(tǒng)Fig.1 Schematic diagram of the radio telemetry system

汽輪機(jī)整圈連接葉片動(dòng)頻率測(cè)量試驗(yàn)在高速動(dòng)平衡臺(tái)上進(jìn)行，在轉(zhuǎn)子系統(tǒng)升速或降速過(guò)程中測(cè)量葉片的共振動(dòng)頻率。具體測(cè)量方法為：在轉(zhuǎn)速變化過(guò)程中，利用高壓氮?dú)饣驂嚎s空氣沖擊葉片，產(chǎn)生的持續(xù)激振力迫使葉片和應(yīng)變片振動(dòng)而變形；應(yīng)變片阻值和發(fā)射系統(tǒng)電路電流發(fā)生變化，經(jīng)過(guò)電路中微型發(fā)射器調(diào)制信號(hào)并發(fā)射；接收裝置將無(wú)線(xiàn)信號(hào)接收并解調(diào)還原分析，從而得到一定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)各個(gè)最大共振響應(yīng)點(diǎn)時(shí)葉片各階次的固有頻率及其對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速數(shù)值。

本文試驗(yàn)中設(shè)計(jì)安裝了1套有1只固定噴嘴的管路系統(tǒng)。通過(guò)控制閥門(mén)的開(kāi)關(guān)，可導(dǎo)入壓縮空氣激振葉片，以便激勵(lì)出葉片“三重點(diǎn)”共振信號(hào)。試驗(yàn)過(guò)程中，保持動(dòng)平衡室倉(cāng)體內(nèi)部溫度不超過(guò)80 ℃，使葉片所在的試驗(yàn)溫度更接近真實(shí)機(jī)組低壓末級(jí)葉片運(yùn)行溫度，保證試驗(yàn)測(cè)量的動(dòng)頻率與運(yùn)行環(huán)境下葉片固有頻率相一致，這一頻率更有利于葉片長(zhǎng)期運(yùn)行安全。

2.3 適應(yīng)全轉(zhuǎn)速鈦合金超長(zhǎng)葉片的測(cè)試工藝開(kāi)發(fā)

對(duì)全轉(zhuǎn)速1 450 mm鈦合金超長(zhǎng)葉片進(jìn)行動(dòng)頻率測(cè)試，存在鈦合金材料對(duì)缺口過(guò)渡敏感、費(fèi)用昂貴、超長(zhǎng)葉片高離心應(yīng)力大、超長(zhǎng)葉片測(cè)點(diǎn)布置困難及葉片激振困難等技術(shù)問(wèn)題，給動(dòng)頻率測(cè)試帶來(lái)更多的難題和挑戰(zhàn)，需要對(duì)現(xiàn)有的動(dòng)頻率測(cè)試系統(tǒng)及其工藝進(jìn)行升級(jí)和改進(jìn)研究，以滿(mǎn)足全轉(zhuǎn)速1 450 mm鈦合金超長(zhǎng)葉片動(dòng)頻率測(cè)量試驗(yàn)的特殊情況。

本文針對(duì)1 450 mm鈦合金超長(zhǎng)葉片動(dòng)頻率測(cè)試存在的問(wèn)題及現(xiàn)有的動(dòng)頻率測(cè)試系統(tǒng)情況，對(duì)如下新技術(shù)和工藝進(jìn)行研究分析。

1）對(duì)超長(zhǎng)鈦合金、復(fù)雜連接結(jié)構(gòu)葉片不同節(jié)徑高階動(dòng)頻率的繁雜測(cè)試信號(hào)進(jìn)行持續(xù)識(shí)別和處理技術(shù)進(jìn)行研究，并在試驗(yàn)過(guò)程中采取了全譜監(jiān)視和記錄葉片振動(dòng)信號(hào)，可以實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)超長(zhǎng)葉片動(dòng)頻率測(cè)試數(shù)據(jù)詳細(xì)識(shí)別分析和記錄，避免“三重點(diǎn)”共振信號(hào)遺漏，保證了分析結(jié)果準(zhǔn)確，并確保試驗(yàn)葉片精準(zhǔn)定型。

2）針對(duì)國(guó)內(nèi)最長(zhǎng)的全轉(zhuǎn)速汽輪機(jī)低壓末級(jí)1 450 mm鈦合金葉片，開(kāi)展應(yīng)變片不同布置對(duì)鈦合金超長(zhǎng)葉片動(dòng)頻率測(cè)試結(jié)果影響研究，開(kāi)發(fā)了針對(duì)該種連接結(jié)構(gòu)葉片創(chuàng)新性的應(yīng)變片布置技術(shù)，并在1 450 mm鈦合金葉片動(dòng)頻率試驗(yàn)中采用了應(yīng)變片高低位交錯(cuò)布置方式。

3）針對(duì)鈦合金超長(zhǎng)葉片系統(tǒng)質(zhì)量較大，研究了激振噴嘴在不同激振角度、激振位置和激振力大小等情況下對(duì)鈦合金長(zhǎng)葉片動(dòng)頻率測(cè)量效果的影響規(guī)律，開(kāi)發(fā)了大剛性高轉(zhuǎn)速條件下超長(zhǎng)葉片激振技術(shù)，解決了動(dòng)態(tài)下長(zhǎng)葉片系統(tǒng)激振困難問(wèn)題，避免試驗(yàn)過(guò)程中由于復(fù)雜連接結(jié)構(gòu)長(zhǎng)葉片不同節(jié)徑高階動(dòng)頻率的繁雜測(cè)試信號(hào)響應(yīng)小而被基頻信號(hào)掩蓋而無(wú)法識(shí)別分析，將會(huì)造成試驗(yàn)葉片無(wú)法精準(zhǔn)調(diào)頻并為以后長(zhǎng)期運(yùn)行埋下安全隱患。

4）針對(duì)鈦合金材料對(duì)缺口敏感性問(wèn)題，開(kāi)展了點(diǎn)焊機(jī)功率大小、鈦合金鋼皮厚度對(duì)鈦合金基體表面損傷程度的影響試驗(yàn)研究，解決了在點(diǎn)焊機(jī)一定功率下點(diǎn)焊鈦合金鋼皮的焊接工藝技術(shù)，鈦合金葉片布線(xiàn)固定工藝以及在高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下持續(xù)、可靠的拾取、傳輸葉片實(shí)時(shí)振動(dòng)信號(hào)并進(jìn)行實(shí)時(shí)分析的技術(shù)難題。

點(diǎn)焊機(jī)在特定功率時(shí)可以將鈦合金薄皮熱熔接在鈦合金葉片上，而不會(huì)傷及鈦合金葉片的表面和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，避免鈦合金葉片表面損傷而留下安全隱患，確保鈦合金葉片投產(chǎn)后長(zhǎng)期的安全運(yùn)行。

5）開(kāi)展了304不銹鋼、鈦合金與鈦合金基體葉片及葉輪的點(diǎn)焊固定工藝測(cè)試研究，采取在葉輪、鈦合金葉片上分別用304不銹鋼和鈦合金薄皮點(diǎn)焊固定和保護(hù)試驗(yàn)信號(hào)線(xiàn)，解決焊接后鈦合金基體存在輕微的熔斑及試驗(yàn)過(guò)程中信號(hào)線(xiàn)脫落問(wèn)題，保證了試驗(yàn)順利完成。

試驗(yàn)前嚴(yán)格按照工藝要求粘貼應(yīng)變片和布線(xiàn)。圖2為本文試驗(yàn)的測(cè)點(diǎn)及布線(xiàn)。用脫脂棉分別蘸丙酮和工業(yè)酒精對(duì)葉片的粘貼應(yīng)變片部位和布線(xiàn)區(qū)域進(jìn)行葉片表面清潔處理。信號(hào)引線(xiàn)用不銹鋼或鈦合金卡子點(diǎn)焊定位、涂膠、固化，以防止引線(xiàn)因?yàn)楦咚傩D(zhuǎn)產(chǎn)生離心力及葉片鼓風(fēng)作用而脫落。

圖2 測(cè)點(diǎn)及布線(xiàn)Fig.2 The measuring points and wiring

3 試驗(yàn)過(guò)程

試驗(yàn)前安裝并調(diào)整噴嘴支架系統(tǒng)及接收天線(xiàn)環(huán)，調(diào)試數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，接通各個(gè)發(fā)射機(jī)電路電源，通過(guò)自振法進(jìn)行靜態(tài)信號(hào)接收測(cè)試，確保各個(gè)系統(tǒng)正常工作。

采用本文測(cè)試技術(shù)，在高速平衡試驗(yàn)平臺(tái)上對(duì)1 450 mm鈦合金長(zhǎng)葉片動(dòng)頻率進(jìn)行測(cè)量和調(diào)頻試驗(yàn)。

為消除葉片裝配過(guò)程中造成的圍帶和拉筋接觸面接觸不穩(wěn)定的影響以使葉片狀態(tài)更接近運(yùn)行工況，同時(shí)排除試驗(yàn)中其他偶然因素帶來(lái)的干擾，確保本次試驗(yàn)數(shù)據(jù)真實(shí)無(wú)誤。在第1次試驗(yàn)完成后試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，1 450 mm鈦合金長(zhǎng)葉片動(dòng)頻率數(shù)值在2 820～3 090 r/min 區(qū)間內(nèi)不存在“三重點(diǎn)”共振點(diǎn)，未對(duì)葉片圍帶繼續(xù)加工。

試驗(yàn)最高轉(zhuǎn)速為3 200 r/min，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速升速到最高轉(zhuǎn)速后，在降速過(guò)程中開(kāi)啟壓縮空氣系統(tǒng)對(duì)葉片進(jìn)行激振試驗(yàn)，同時(shí)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和分析。

4 數(shù)據(jù)處理及分析

試驗(yàn)測(cè)得設(shè)計(jì)尺寸下整圈1 450 mm鈦合金葉片1—4階的“三重點(diǎn)”共振頻率及共振轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)，見(jiàn)表2。圖3為試驗(yàn)測(cè)得的整圈1 450 mm鈦合金葉片坎貝爾圖。其1階第3節(jié)徑響應(yīng)圖如圖4所示。由圖3可知，1階m=3節(jié)徑的共振轉(zhuǎn)速約為2 367 r/min，2階m=6節(jié)徑的共振轉(zhuǎn)速約為2 642 r/min，3階m=7節(jié)徑的共振轉(zhuǎn)速約為2 564 r/min，4階m=8節(jié)徑的共振轉(zhuǎn)速約為3 112 r/min。

表2 1 450 mm鈦合金葉片“三重點(diǎn)”共振頻率和共振轉(zhuǎn)速Tab.2 The “3-coincide point” resonance frequency and resonance speed of the 1 450 mm titanium alloy blade

圖3 整圈1 450 mm鈦合金葉片坎貝爾圖Fig.3 Campbell diagram of the 1 450 mm titanium alloy blade in full circle

圖4 1 450 mm鈦合金葉片第1階第3節(jié)徑響應(yīng)Fig.4 The diameter response diagram of the 1st stage 3rd pitch of the 1 450 mm Titanium alloy blade

測(cè)試過(guò)程中，1 450 mm鈦合金葉片的1階m=3節(jié)徑“三重點(diǎn)”共振轉(zhuǎn)速出現(xiàn)了2次，而測(cè)得了相對(duì)應(yīng)的2個(gè)不同動(dòng)頻率值，分別約為84 Hz和118 Hz，且2—4階節(jié)徑數(shù)m=7~9的“三重點(diǎn)”共振轉(zhuǎn)速均重復(fù)出現(xiàn)。這說(shuō)明在此轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，葉片圍帶和拉筋是逐漸貼合并形成整圈結(jié)構(gòu)，表明了試驗(yàn)條件下葉片圍帶、拉筋貼合試驗(yàn)轉(zhuǎn)速范圍約為1 650~1 900 r/min，2 000 r/min以上時(shí)該級(jí)葉片已為整圈連接。在3 200 r/min以下范圍內(nèi)未出現(xiàn)一階m=2節(jié)徑的共振轉(zhuǎn)速，說(shuō)明該“三重點(diǎn)”共振轉(zhuǎn)速已高于3 200 r/min以上。

根據(jù)目前國(guó)內(nèi)電網(wǎng)周波47.5~51.5 Hz實(shí)際運(yùn)行情況，并參照相關(guān)的汽輪機(jī)葉片評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[18-19]，本次試驗(yàn)考核了1 450 mm鈦合金葉片在2 820~3 090 r/min轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)不存在1—4階節(jié)徑數(shù)m不大于8的“三重點(diǎn)”共振情況。試驗(yàn)結(jié)果表明，1 450 mm鈦合金葉片調(diào)頻合格，1 450 mm鈦合金葉片在運(yùn)行周波內(nèi)具有良好的振動(dòng)安全性能。

5 結(jié) 論

本文通過(guò)汽輪機(jī)長(zhǎng)葉片動(dòng)頻率測(cè)試技術(shù)開(kāi)發(fā)研究，完成了全轉(zhuǎn)速汽輪機(jī)低壓末級(jí)1 450 mm鈦合金超長(zhǎng)葉片動(dòng)頻率測(cè)試，獲得了試驗(yàn)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)其各個(gè)響應(yīng)最大點(diǎn)的轉(zhuǎn)速和動(dòng)頻率數(shù)值，完成了該葉片的調(diào)頻試驗(yàn)。結(jié)論如下。

1）開(kāi)發(fā)了超長(zhǎng)全轉(zhuǎn)速葉片動(dòng)頻率測(cè)試技術(shù)，完成了全轉(zhuǎn)速汽輪機(jī)低壓末級(jí)1 450 mm鈦合金葉片動(dòng)頻率測(cè)試。

2）全轉(zhuǎn)速汽輪機(jī)低壓末級(jí)1 450mm鈦合金葉片動(dòng)頻率測(cè)試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，在2 820～3 090 r/min區(qū)間內(nèi)不存在1—4階節(jié)徑數(shù)m≤8的“三重點(diǎn)”共振點(diǎn)，滿(mǎn)足調(diào)頻規(guī)范要求。

3）由試驗(yàn)過(guò)程及試驗(yàn)結(jié)果可知，長(zhǎng)葉片連接結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，其數(shù)值計(jì)算動(dòng)頻率與試驗(yàn)結(jié)果仍有一定的偏差。

4）本試驗(yàn)研究解決了鈦合金材料缺口敏感性、異種金屬材料點(diǎn)焊工藝、超長(zhǎng)葉片高離心應(yīng)力測(cè)點(diǎn)粘貼及布線(xiàn)、超長(zhǎng)葉片系統(tǒng)激振等關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。