軸流壓縮機動葉測頻工裝及一級多用方案研究

摘 要：動葉片是軸流壓縮機最重要的零部件之一，在壓縮機工作時起到將電能或機械能轉化成為氣體壓力能的重要作用。采用一級多用的測頻方式可以減少測頻工裝的數量，進而降低生產成本。

關鍵詞：軸流壓縮機；動葉測頻；一級多用

中圖分類號：TH453 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）14-0235-01

引 言

軸流壓縮機屬于大流量壓縮機。應用于高爐、空分裝置、煉油廠催化裂化裝置、大型風源風洞等專用風機，伴隨著石油化工的發展，還不斷擴大到新的領域，如熱壓縮裝置、氣天然氣裝置、制藥及動力裝置。

動葉片是軸流壓縮機最重要的零部件之一，在壓縮機工作時起到將電能或機械能轉化成為氣體壓力能的重要作用，大型軸流壓縮機中葉片的數目往往多達數百片。葉片工作時，承受著離心載荷、穩態氣流載荷及非穩態氣流載荷的共同作用，在幾種載荷共同作用下引起葉片震動，當這種震動的頻率達到葉片的固有頻率時，將導致葉片的斷裂失效、壓縮機損壞。為了規避此種破壞形式的發生，在葉片的設計時確保葉片具有一定的固有頻率屬性，并且這種固有頻率遠離葉片在載荷作用下而產生的振動頻率。

為了保證測頻實驗中完全模擬葉片的工作狀態，根據葉片在主軸上的安裝狀態與安裝尺寸萬安全按照每一級葉片分別設計出一套獨立的測頻工裝，采用這種做法完全滿足我們所預期的使用要求，但是隨之而來的則是由于設計制造的測頻工裝是專用設備，其經濟性較差。本文的研究方案就是在實驗的基礎上掌握葉片在使用結構相似、尺寸相近的多個測頻工裝時所測得頻率值與使用專用測頻工裝所測得頻率值之間的關系，分析兩者之間的誤差，以便驗證采用一級多用的可行性。

1 一級多用測頻方案

1.1 測頻工具現狀及方法簡述

我公司針對測頻葉片的主要固定方式有兩種，分別是葉根固定、葉根和座固定，這兩種固定方式的核心思想都是最大化的模擬葉片的工作狀態。

如圖1所示葉片測頻工裝圖，為了確保測量數據的準確性，在設計工裝時完全按照葉片在主軸上的安裝狀態來設計。工裝上有兩個定位塊，其中一個定位塊是固定在夾具體上，另外一個定位塊可以滑動，用來鎖緊葉片。使用時將葉片插入隼槽內，滑動到夾具體中間緊靠固定在夾具體上的定位塊，安裝可滑動定位塊并緊靠在葉片根部，并用螺栓鎖緊。

我公司目前的測頻主要是針對每一個尺寸規格的動葉片進行測頻工裝的設計制造。由于工裝尺寸較大、結構復雜，特別是位于夾具體內部的圓弧，我公司配套廠不具備加工能力，從工裝設計到工藝編制，從毛胚料進廠到外協加工，每一個環節都需要緊密聯系才能保證工裝的按時交付使用，這其中不僅占用了大量的產前準備時間，并且也花費了大量的人力、物力、財力。

1.2 一級多用測頻方法

鑒于我公司目前測頻方式會占用大量的產前準備時間，同時消耗大量的資金，通過研究對比提出一級多用測頻法測頻。一級多用測頻法的核心是使用一套工裝，為一系列結構相同、葉根尺寸相近的動葉片進行測頻實驗。例如我公司軸流壓縮機HA7，其一級動葉葉根圓弧尺寸為R263.795，二級動葉葉根圓弧尺寸為R284.235，一級動葉與二級動葉葉根圓弧尺寸偏差為7.19%，在測頻時首先使用針對一級、二級葉片的測頻工裝分別進行測頻，然后才使用一套測頻工裝分別測量一級、二級動葉的固有頻率值，通過前后兩次實驗采集測頻數據，做誤差分析，如經驗證這種方法可行，在今后的應用中就可以節省一套測頻工裝。

2 一級多用測頻法測頻的實驗數據誤差分析

2.1 測頻實驗

此次一級多用測頻實驗使用軸流壓縮機HA7的5、6、7、8級測頻工裝，實驗時分別使用每一級測頻工裝對這四級葉片的進行測頻，一共進行四次實驗，共采集16組數據，然后在將每一級葉片在使用不同工裝時所測得的頻率值整理成表并做誤差分析，以探討不同尺寸的測頻工裝在測量一片葉片時的誤差關系。

2.2 測頻設備介紹

測頻實驗的設備主要由工作臺，測頻探頭與PC機組成。工作臺主要由工作臺面和液壓頂升系統兩部分組成。工作臺主要用于把合工裝夾具體，液壓頂升系統用于模擬葉片在隨主軸高速旋轉時所產生的離心力。

2.3 實驗數據誤差分析

本次測量采用敲擊法測量，即使用金屬錘敲擊葉片，然后由探頭進行頻率信號采集并傳送到PC機上進行數據分析，最終得出固有頻率值。通過下述數據誤差分析表可知，測量頻率最大的誤差值為1.515%，最小值為0，運用一級測頻工裝檢查其余四級葉片頻率進行測量，誤差很小，對葉片固有頻率的檢測結果影響不大。驗證了上述測頻工裝一級多用方案的可行性，能夠滿足設計者對測頻精度的要求，可以在軸流壓縮機葉片測頻中得到廣泛的應用，此舉可減少工裝數量，縮短壓縮機的產前準備周期，減少庫存壓力，降低生產成本，提高產品利潤。

3 結 論

設計測頻工裝實現了葉片固有頻率的檢測工作，實驗所測得的數據，驗證了葉測頻一級多用的可行性，滿足設計者對測頻精度的要求，該設計方案在軸流壓縮機葉片測頻中可以廣泛的應用，此舉減少工裝數量，縮短壓縮機的產前準備周期，減少產品的附加成本，減少庫存壓力，降低生產成本，提高產品利潤。

參考文獻

[1]機械設計手冊.北京機械工業出版社，2004，1.

[2]樂志成，呂文燦.軸流式壓縮機[M].北京：機械工業出版社，1980.

收稿日期：2018-4-13