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摘 要：动叶片是轴流压缩机最重要的零部件之一，在压缩机工作时起到将电能或机械能转化成为气体压力能的重要作用。采用一级多用的测频方式可以减少测频工装的数量，进而降低生产成本。
关键词：轴流压缩机；动叶测频；一级多用
中图分类号：TH453 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）14-0235-01
引 言
轴流压缩机属于大流量压缩机。应用于高炉、空分装置、炼油厂催化裂化装置、大型风源风洞等专用风机，伴随着石油化工的发展，还不断扩大到新的领域，如热压缩装置、气天然气装置、制药及动力装置。
动叶片是轴流压缩机最重要的零部件之一，在压缩机工作时起到将电能或机械能转化成为气体压力能的重要作用，大型轴流压缩机中叶片的数目往往多达数百片。叶片工作时，承受着离心载荷、稳态气流载荷及非稳态气流载荷的共同作用，在几种载荷共同作用下引起叶片震动，当这种震动的频率达到叶片的固有频率时，将导致叶片的断裂失效、压缩机损坏。为了规避此种破坏形式的发生，在叶片的设计时确保叶片具有一定的固有频率属性，并且这种固有频率远离叶片在载荷作用下而产生的振动频率。
为了保证测频实验中完全模拟叶片的工作状态，根据叶片在主轴上的安装状态与安装尺寸万安全按照每一级叶片分别设计出一套独立的测频工装，采用这种做法完全满足我们所预期的使用要求，但是随之而来的则是由于设计制造的测频工装是专用设备，其经济性较差。本文的研究方案就是在实验的基础上掌握叶片在使用结构相似、尺寸相近的多个测频工装时所测得频率值与使用专用测频工装所测得频率值之间的关系，分析两者之间的误差，以便验证采用一级多用的可行性。
1 一级多用测频方案
1.1 测频工具现状及方法简述
我公司针对测频叶片的主要固定方式有两种，分别是叶根固定、叶根和座固定，这两种固定方式的核心思想都是最大化的模拟叶片的工作状态。
如图1所示叶片测频工装图，为了确保测量数据的准确性，在设计工装时完全按照叶片在主轴上的安装状态来设计。工装上有两个定位块，其中一个定位块是固定在夹具体上，另外一个定位块可以滑动，用来锁紧叶片。使用时将叶片插入隼槽内，滑动到夹具体中间紧靠固定在夹具体上的定位块，安装可滑动定位块并紧靠在叶片根部，并用螺栓锁紧。
我公司目前的测频主要是针对每一个尺寸规格的动叶片进行测频工装的设计制造。由于工装尺寸较大、结构复杂，特别是位于夹具体内部的圆弧，我公司配套厂不具备加工能力，从工装设计到工艺编制，从毛胚料进厂到外协加工，每一个环节都需要紧密联系才能保证工装的按时交付使用，这其中不仅占用了大量的产前准备时间，并且也花费了大量的人力、物力、财力。
1.2 一级多用测频方法
鉴于我公司目前测频方式会占用大量的产前准备时间，同时消耗大量的资金，通过研究对比提出一级多用测频法测频。一级多用测频法的核心是使用一套工装，为一系列结构相同、叶根尺寸相近的动叶片进行测频实验。例如我公司轴流压缩机HA7，其一级动叶叶根圆弧尺寸为R263.795，二级动叶叶根圆弧尺寸为R284.235，一级动叶与二级动叶叶根圆弧尺寸偏差为7.19%，在测频时首先使用针对一级、二级叶片的测频工装分别进行测频，然后才使用一套测频工装分别测量一级、二级动叶的固有频率值，通过前后两次实验采集测频数据，做误差分析，如经验证这种方法可行，在今后的应用中就可以节省一套测频工装。
2 一级多用测频法测频的实验数据误差分析
2.1 测频实验
此次一级多用测频实验使用轴流压缩机HA7的5、6、7、8级测频工装，实验时分别使用每一级测频工装对这四级叶片的进行测频，一共进行四次实验，共采集16组数据，然后在将每一级叶片在使用不同工装时所测得的频率值整理成表并做误差分析，以探讨不同尺寸的测频工装在测量一片叶片时的误差关系。
2.2 测频设备介绍
测频实验的设备主要由工作台，测频探头与PC机组成。工作台主要由工作台面和液压顶升系统两部分组成。工作台主要用于把合工装夹具体，液压顶升系统用于模拟叶片在随主轴高速旋转时所产生的离心力。
2.3 实验数据误差分析
本次测量采用敲击法测量，即使用金属锤敲击叶片，然后由探头进行频率信号采集并传送到PC机上进行数据分析，最终得出固有频率值。通过下述数据误差分析表可知，测量频率最大的误差值为1.515%，最小值为0，运用一级测频工装检查其余四级叶片频率进行测量，误差很小，对叶片固有频率的检测结果影响不大。验证了上述测频工装一级多用方案的可行性，能够满足设计者对测频精度的要求，可以在轴流压缩机叶片测频中得到广泛的应用，此举可减少工装数量，缩短压缩机的产前准备周期，减少库存压力，降低生产成本，提高产品利润。
3 结 论
设计测频工装实现了叶片固有頻率的检测工作，实验所测得的数据，验证了叶测频一级多用的可行性，满足设计者对测频精度的要求，该设计方案在轴流压缩机叶片测频中可以广泛的应用，此举减少工装数量，缩短压缩机的产前准备周期，减少产品的附加成本，减少库存压力，降低生产成本，提高产品利润。
参考文献
[1]机械设计手册.北京机械工业出版社，2004，1.
[2]乐志成，吕文灿.轴流式压缩机[M].北京：机械工业出版社，1980.
收稿日期：2018-4-13
关键词：轴流压缩机；动叶测频；一级多用
中图分类号：TH453 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）14-0235-01
引 言
轴流压缩机属于大流量压缩机。应用于高炉、空分装置、炼油厂催化裂化装置、大型风源风洞等专用风机，伴随着石油化工的发展，还不断扩大到新的领域，如热压缩装置、气天然气装置、制药及动力装置。
动叶片是轴流压缩机最重要的零部件之一，在压缩机工作时起到将电能或机械能转化成为气体压力能的重要作用，大型轴流压缩机中叶片的数目往往多达数百片。叶片工作时，承受着离心载荷、稳态气流载荷及非稳态气流载荷的共同作用，在几种载荷共同作用下引起叶片震动，当这种震动的频率达到叶片的固有频率时，将导致叶片的断裂失效、压缩机损坏。为了规避此种破坏形式的发生，在叶片的设计时确保叶片具有一定的固有频率属性，并且这种固有频率远离叶片在载荷作用下而产生的振动频率。
为了保证测频实验中完全模拟叶片的工作状态，根据叶片在主轴上的安装状态与安装尺寸万安全按照每一级叶片分别设计出一套独立的测频工装，采用这种做法完全满足我们所预期的使用要求，但是随之而来的则是由于设计制造的测频工装是专用设备，其经济性较差。本文的研究方案就是在实验的基础上掌握叶片在使用结构相似、尺寸相近的多个测频工装时所测得频率值与使用专用测频工装所测得频率值之间的关系，分析两者之间的误差，以便验证采用一级多用的可行性。
1 一级多用测频方案
1.1 测频工具现状及方法简述
我公司针对测频叶片的主要固定方式有两种，分别是叶根固定、叶根和座固定，这两种固定方式的核心思想都是最大化的模拟叶片的工作状态。
如图1所示叶片测频工装图，为了确保测量数据的准确性，在设计工装时完全按照叶片在主轴上的安装状态来设计。工装上有两个定位块，其中一个定位块是固定在夹具体上，另外一个定位块可以滑动，用来锁紧叶片。使用时将叶片插入隼槽内，滑动到夹具体中间紧靠固定在夹具体上的定位块，安装可滑动定位块并紧靠在叶片根部，并用螺栓锁紧。
我公司目前的测频主要是针对每一个尺寸规格的动叶片进行测频工装的设计制造。由于工装尺寸较大、结构复杂，特别是位于夹具体内部的圆弧，我公司配套厂不具备加工能力，从工装设计到工艺编制，从毛胚料进厂到外协加工，每一个环节都需要紧密联系才能保证工装的按时交付使用，这其中不仅占用了大量的产前准备时间，并且也花费了大量的人力、物力、财力。
1.2 一级多用测频方法
鉴于我公司目前测频方式会占用大量的产前准备时间，同时消耗大量的资金，通过研究对比提出一级多用测频法测频。一级多用测频法的核心是使用一套工装，为一系列结构相同、叶根尺寸相近的动叶片进行测频实验。例如我公司轴流压缩机HA7，其一级动叶叶根圆弧尺寸为R263.795，二级动叶叶根圆弧尺寸为R284.235，一级动叶与二级动叶叶根圆弧尺寸偏差为7.19%，在测频时首先使用针对一级、二级叶片的测频工装分别进行测频，然后才使用一套测频工装分别测量一级、二级动叶的固有频率值，通过前后两次实验采集测频数据，做误差分析，如经验证这种方法可行，在今后的应用中就可以节省一套测频工装。
2 一级多用测频法测频的实验数据误差分析
2.1 测频实验
此次一级多用测频实验使用轴流压缩机HA7的5、6、7、8级测频工装，实验时分别使用每一级测频工装对这四级叶片的进行测频，一共进行四次实验，共采集16组数据，然后在将每一级叶片在使用不同工装时所测得的频率值整理成表并做误差分析，以探讨不同尺寸的测频工装在测量一片叶片时的误差关系。
2.2 测频设备介绍
测频实验的设备主要由工作台，测频探头与PC机组成。工作台主要由工作台面和液压顶升系统两部分组成。工作台主要用于把合工装夹具体，液压顶升系统用于模拟叶片在随主轴高速旋转时所产生的离心力。
2.3 实验数据误差分析
本次测量采用敲击法测量，即使用金属锤敲击叶片，然后由探头进行频率信号采集并传送到PC机上进行数据分析，最终得出固有频率值。通过下述数据误差分析表可知，测量频率最大的误差值为1.515%，最小值为0，运用一级测频工装检查其余四级叶片频率进行测量，误差很小，对叶片固有频率的检测结果影响不大。验证了上述测频工装一级多用方案的可行性，能够满足设计者对测频精度的要求，可以在轴流压缩机叶片测频中得到广泛的应用，此举可减少工装数量，缩短压缩机的产前准备周期，减少库存压力，降低生产成本，提高产品利润。
3 结 论
设计测频工装实现了叶片固有頻率的检测工作，实验所测得的数据，验证了叶测频一级多用的可行性，满足设计者对测频精度的要求，该设计方案在轴流压缩机叶片测频中可以广泛的应用，此举减少工装数量，缩短压缩机的产前准备周期，减少产品的附加成本，减少库存压力，降低生产成本，提高产品利润。
参考文献
[1]机械设计手册.北京机械工业出版社，2004，1.
[2]乐志成，吕文灿.轴流式压缩机[M].北京：机械工业出版社，1980.
收稿日期：2018-4-13