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KM 叶片通过频率振动的机理分析

叶片通过频率振动是流体机械的流道内产生压力脉动所诱发的高频振动，其频率是整圈叶片数与转速频率的乘积，即每根叶片通过流道突变或不连续处就产生一次压力脉动，如果流道有多个突变或不连续处，则可能产生叶片通过频率的多倍频振动。针对叶片通过频率的振动问题，大量研究及模拟计算，得出压力脉动的普遍规律，据此提出流道改进、叶片形状或安装角度调整等措施，来降低叶片通过频率的振动幅值。这些研究虽然有力地推动了流体机械的优化设计，但推广到现场叶片通过频率的振动故障处理，还存在工期长、代价高、风险大等问题。
叶片通过频率的振动故障主要出现在泵或风机上，但更常见于泵类，这主要是由于传送介质的差别，风机传送的介质为气体，属于可压缩流体，因此作用在结构上的压力脉动相对较小，不易激发叶片通过频率振动。
现场出现叶片通过频率的振动故障，无外乎两方面原因：一是动刚度不足，即设备或与其相连管道的动刚度不足，在压力脉动作用下，出现振动放大效应，甚至共振，表现为叶片通过频率振动十分剧烈，这在现场是*为常见的；二是运行环境恶化，使得流体压力脉动的幅度增大，激发了较大的叶片通过频率振动。现场由于运行坏境恶化，引发叶片通过频率振动的常见故障包括：
(1)由于流体机械与其进出管线形成一个封闭的流动空间，如果管线设计不合理，导致流体在管线中的压力或速度产生突变，就可能激发叶片通过频率的振动。
(2)叶片未在设计工况下运行。由于叶轮、导叶等过流部件均是基于*优工况而进行设计的，即在*优工况下，流体离开叶轮时的切向速度分量较小，激发的压力脉动也较小；当设备运行偏离*优工况时，叶轮出口的流速分布就含有一定的切向速度分量，这些切向速度分量可能会产生旋涡或脱流现象，而设备在该状况下运行就会产生较大的压力脉动，并可能诱发叶片通过频率的振动。
(3)设备安装偏差或运行磨损将可能导致流道内的压力脉动剧烈，引发了叶片通过频率振动。

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