汽轮机叶片表面涂层减振性能分析

来源 :辽宁石油化工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:gyqg1q
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随着石化行业不断发展,汽轮机叶轮的可靠性和耐用性逐渐成为关注的重点,汽轮机叶片经常因为持续高强度的运行所产生的振动发生损害。因此对于叶片的保护更加重要,对叶片增设硬质涂层,通过硬质涂层的阻尼减振效果吸收部分动能,达到增加汽轮机叶片使用寿命的目的。本文对硬质涂层能耗公式进行整理和推导,在类悬臂梁结构的机械结构上,通过比较硬质涂层储能比的大小,对不同材质硬质涂层的阻尼减振性能做出对比,选择效果更优的硬质涂层。运用UG建模软件对汽轮机叶轮进行建模,得到带有镀膜的汽轮机叶轮模型。将模型导入ANSYS中求得其前6阶固有振动频率,并得到振型图。对振型图分析后发现,叶轮的主要形变发生于叶片部位。对叶片建模,导入ANSYS中得到镀Al-Ti膜、Al膜、Ti膜和无涂层叶片模型。进行谐响应分析,得到增加涂层后四种试件在受到外来激励作用下的振动频率与振幅等数据。采用磁控溅射的方式,对S304不锈钢片进行镀Al膜、Ti膜、先镀Al膜后镀Ti膜的实验。对三种试件进行扫描电镜实验,对试件的微观形貌进行表征。并对三种镀膜试件进行X射线多晶粉末衍射仪实验,得到试件涂层表面的晶块尺寸及微应变等数据。通过机械动态热分析仪对四种试件进行三点弯曲实验,得到四种试件的阻尼损耗因子随振幅和频率变化的数据,对四种试件的阻尼性能进行比对。分析结果表明:为增加汽轮机叶片使用寿命,对汽轮机叶片表面添加硬质涂层是可行的,三种硬质涂层都可以减少叶片在受到外来激励作用下的振动幅度,其中Al-Ti膜的阻尼减振性能最优。本文的研究内容为硬质涂层减振技术的实际应用奠定了理论基础。
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