Apakah itu Blade Resonance? Getaran Kipas dan Turbin • Pengimbang mudah alih, penganalisis getaran "Balanset" untuk penghancur pengimbang dinamik, kipas, sungkupan, gerimit pada gabungan, aci, emparan, turbin dan banyak lagi pemutar Apakah itu Blade Resonance? Getaran Kipas dan Turbin • Pengimbang mudah alih, penganalisis getaran "Balanset" untuk penghancur pengimbang dinamik, kipas, sungkupan, gerimit pada gabungan, aci, emparan, turbin dan banyak lagi pemutar

Apa itu Blade Resonance? Getaran Kipas dan Turbin

Diterbitkan oleh admin pada

Memahami Resonans Bilah

Definisi: Apakah Resonans Bilah?

Resonans bilah ialah a resonans keadaan di mana bilah atau ram individu dalam kipas, pemampat, turbin atau pam bergetar pada salah satu frekuensi semula jadi sebagai tindak balas kepada pengujaan daripada daya aerodinamik, getaran mekanikal, atau kesan elektromagnet. Apabila frekuensi pengujaan sepadan dengan frekuensi semula jadi bilah, bilah mengalami ayunan diperkuat secara dramatik, menghasilkan tegasan berselang-seli yang tinggi yang boleh membawa kepada kitaran tinggi. keletihan retak dan akhirnya kegagalan bilah.

Resonans bilah amat berbahaya kerana getaran bilah individu mungkin tidak dapat dikesan melalui ukuran getaran perumahan galas standard, namun bilah itu sendiri mengalami tahap tegasan yang merosakkan. Ia merupakan pertimbangan reka bentuk kritikal dalam mesin turbo dan boleh berlaku pada kipas industri jika keadaan operasi berubah daripada niat reka bentuk.

Frekuensi Semulajadi Blade

Mod Asas

Setiap bilah mempunyai berbilang mod getaran:

Mod Lentur Pertama

  • Lenturan julur mudah (anjakan hujung bilah)
  • Frekuensi semula jadi yang paling rendah
  • Paling mudah teruja
  • Julat biasa: 100-2000 Hz bergantung pada saiz bilah dan kekakuan

Mod Lentur Kedua

  • Lenturan S-lengkung dengan titik nod
  • Frekuensi yang lebih tinggi (biasanya 3-5× mod pertama)
  • Kurang teruja tetapi mungkin

Mod Kilasan

  • Bilah berpusing mengenai paksinya
  • Kekerapan bergantung pada geometri bilah dan pemasangan
  • Boleh teruja oleh daya aerodinamik yang tidak stabil

Faktor yang Mempengaruhi Kekerapan Semulajadi Blade

  • Panjang Bilah: Bilah yang lebih panjang mempunyai frekuensi yang lebih rendah
  • Ketebalan: Bilah yang lebih tebal lebih keras, frekuensi yang lebih tinggi
  • Bahan: Kekakuan dan ketumpatan mempengaruhi kekerapan
  • Pemasangan: Kekakuan lampiran mempengaruhi keadaan sempadan
  • Pengerasan emparan: Pada kelajuan tinggi, daya sentrifugal meningkatkan kekakuan yang jelas

Sumber Pengujaan

Pengujaan Aerodinamik

Gangguan Hulu

  • Sokong tupang atau bimbing pandu ke hulu mencipta bangun
  • Bilangan gangguan × kelajuan pemutar = kekerapan pengujaan
  • Jika sepadan dengan kekerapan bilah → resonans

Pergolakan Aliran

  • Aliran tidak mantap mencipta pengujaan rawak
  • Boleh merangsang mod bilah jika tenaga pada frekuensi yang betul
  • Biasa dalam operasi luar reka bentuk

Resonans Akustik

  • Gelombang berdiri di salur
  • Denyutan tekanan akustik bilah yang menarik
  • Gandingan antara mod akustik dan struktur

Pengujaan Mekanikal

  • Rotor ketidakseimbangan mencipta 1× getaran yang dihantar ke bilah
  • salah jajaran mencipta 2× pengujaan
  • Kecacatan galas yang menghantar getaran frekuensi tinggi
  • Asas atau getaran selongsong digandingkan dengan bilah

Pengujaan Elektromagnet (Kipas Didorong Motor)

  • 2× frekuensi talian dari motor
  • Kekerapan melepasi tiang
  • Jika frekuensi ini berhampiran bilah frekuensi semula jadi → resonans mungkin

Gejala dan Pengesanan

Ciri-ciri Getaran

  • Komponen Frekuensi Tinggi: Pada frekuensi semula jadi bilah (selalunya 200-2000 Hz)
  • Bergantung kepada Kelajuan: Muncul hanya pada kelajuan operasi tertentu
  • Mungkin Tidak Teruk: Pada ukuran galas (getaran bilah disetempat)
  • arah: Mungkin lebih kuat dalam arah pengukuran tertentu

Penunjuk Akustik

  • Rengekan atau wisel bernada tinggi pada frekuensi bergema
  • Bunyi tonal berbeza daripada operasi biasa
  • Hanya hadir pada kelajuan atau keadaan aliran tertentu
  • Kenyaringan boleh menjadi teruk walaupun dengan getaran sederhana

Bukti Fizikal

  • Pergerakan Bilah Kelihatan: Kipas atau getaran bilah individu
  • Retak Keletihan: Keretakan pada akar bilah atau titik tegasan
  • Kerisauan: Pakai tanda pada lampiran bilah yang menunjukkan gerakan
  • Bilah Patah: Keputusan muktamad jika resonans tidak diperbetulkan

Cabaran Pengesanan

Mengapa Resonans Bilah Sukar untuk Dikesan

  • Pergerakan bilah tidak berganding kuat dengan perumah galas
  • Pecutan standard pada galas mungkin terlepas getaran bilah
  • Dilokalkan kepada bilah individu
  • Mungkin memerlukan teknik pengukuran khusus

Kaedah Pengesanan Lanjutan

  • Masa Petua Bilah: Pengukuran bukan sentuhan bagi setiap laluan bilah
  • Tolok Terikan: Dipasang pada bilah untuk mengukur tegasan (memerlukan telemetri)
  • Vibrometry Laser: Pengukuran optik tanpa sentuhan gerakan bilah
  • Pemantauan Akustik: Mikrofon atau pecutan pada selongsong berhampiran bilah

Akibat Resonans Bilah

Keletihan Kitaran Tinggi

  • Tegasan bergantian pada akar bilah
  • Berjuta-juta kitaran dalam jam atau hari
  • Keretakan keletihan bermula dan merambat
  • Boleh mengakibatkan kegagalan bilah secara tiba-tiba tanpa amaran

Pembebasan Bilah

  • Pemisahan bilah lengkap daripada kegagalan keletihan
  • Ketidakseimbangan yang teruk daripada kehilangan besar-besaran
  • Bahaya peluru (serpihan bilah)
  • Kerosakan sekunder yang meluas pada peralatan
  • Risiko keselamatan kepada kakitangan

Pencegahan dan Mitigasi

Fasa Reka Bentuk

  • Analisis Rajah Campbell: Ramalkan gangguan antara frekuensi bilah dan pengujaan
  • Pemisahan yang mencukupi: Pastikan frekuensi semula jadi bilah tidak sepadan dengan sumber pengujaan
  • Penalaan Bilah: Laraskan kekakuan bilah untuk mengalihkan frekuensi semula jadi
  • redaman: Ciri redaman reka bentuk (peredam geseran, salutan)

Penyelesaian Operasi

  • Perubahan Kelajuan: Beroperasi pada kelajuan mengelakkan resonans
  • Kawalan Aliran: Laraskan titik operasi untuk mengurangkan pengujaan
  • Elakkan Kelajuan Terlarang: Wujudkan julat kelajuan untuk mengelakkan jika resonans dikenal pasti

Penyelesaian Pengubahsuaian

  • Pengerasan Bilah: Tambahkan bahan, rusuk atau ikatan antara bilah
  • Tukar Kiraan Bilah: Mengubah kedua-dua kekerapan bilah dan corak pengujaan
  • Rawatan redaman: Sapukan redaman lapisan terkurung pada bilah
  • Buang Sumber Pengujaan: Ubah suai gangguan aliran hulu

Contoh Industri

Kipas Draf Teraruh (Loji Kuasa)

  • Kipas besar (diameter 10-20 kaki) dengan bilah panjang
  • Frekuensi semula jadi bilah 50-200 Hz
  • Boleh memadankan hantaran bilah atau frekuensi elektromagnet motor
  • Telah menyebabkan kegagalan bilah bencana dari segi sejarah

Turbin Gas

  • Pemampat berkelajuan tinggi dan bilah turbin
  • Frekuensi bilah 500-5000 Hz
  • Analisis canggih diperlukan semasa reka bentuk
  • Pemantauan pemasaan hujung bilah dalam aplikasi kritikal

Peminat HVAC

  • Biasanya kurang kritikal kerana kelajuan dan tekanan yang lebih rendah
  • Resonans boleh menyebabkan masalah bunyi
  • Biasanya diperbetulkan melalui perubahan kelajuan atau pengerasan bilah

Resonans bilah mewakili fenomena getaran khusus yang memerlukan pemahaman tentang dinamik struktur dan interaksi struktur bendalir. Walaupun berpotensi menjadi malapetaka, resonans bilah boleh dicegah melalui analisis reka bentuk yang betul, dielakkan melalui sekatan operasi, atau dikurangkan melalui pengubahsuaian struktur, memastikan operasi jentera berbilah yang selamat dan boleh dipercayai.

← Kembali ke Indeks Utama

Categories:
WhatsApp