RU2020286C1 - Способ управления лопастными частотами воздействия в центробежных гидромашинах - Google Patents
Способ управления лопастными частотами воздействия в центробежных гидромашинах Download PDFInfo
- Publication number
- RU2020286C1 RU2020286C1 SU5021104A RU2020286C1 RU 2020286 C1 RU2020286 C1 RU 2020286C1 SU 5021104 A SU5021104 A SU 5021104A RU 2020286 C1 RU2020286 C1 RU 2020286C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- blades
- physical
- generalized
- blade
- working
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
Сущность изобретения: изменение соотношения чисел лопаток рабочих органов осуществляют соединением в одном или обоих рабочих органах из полного или неполного расчетного числа физических лопаток рабочих органов наперед заданных чисел "обощенных" лопаток, представляющих собой группы из двух и более физических лопаток данного рабочего органа с уменьшенным угловым шагом расположения между собой по сравнению с угловым шагом этих лопаток при их равномерном расположении по окружности. Величину уменьшенного углового шага физических лопаток в каждой "обобщенно" лопатке и угловой шаг самих "обобщенных" лопаток в каждом рабочем органе определяют из условия равенства нулю суммы статических моментов центров давления всех физических лопаток данного рабочего органа относительно любой оси его симметрии. 1 ил.
Description
Изобретение относится к гидромашиностроению и может быть использовано в других отраслях машиностроения.
Известен способ управления "лопастными" частотами воздействия гидромашин для борьбы с вибрациями, обусловленными взаимодействием лопаток рабочих органов между собой при обтекании их потоком перекачиваемой жидкости [1 и 2]. Способ основан на том, что в любой гидромашине при обтекании лопаток ее рабочих органов (рабочего колеса и направляющего аппарата) потоком перекачиваемой жидкости возникает так называемая гидродинамическая неуравновешенность, под которой понимается существование возмущающих сил и (или) моментов гидродинамического происхождения, действующих с частотами, кратными числу лопаток рабочего колеса (РК) и (или) направляющего аппарата (НА):
1) при равном числе лопаток РК и НА (Zr=Zs=C) на ротор и корпус гидромашины действует только возмущающий крутящий момент M2(t) с частотой, равной
fm (1)=Cfr, (1) где fr - частота вращения ротора (РК);
2) при числе лопаток, имеющих общий множитель (Zr= μ A, Zs= μ B, где A и B - целые числа; μ - общий множитель), на ротор и корпус гидромашины действует только возмущающий крутящий момент Mr(t) с частотой, равной
fm (2)=ZrZsfr/μ ; (2)
3) при различных числах лопаток, не имеющих к тому же и общего множителя (Zr≠Zs, причем Zr≠ μA и Zs≠ μB), на ротор и корпус гидромашины действует возмущающий крутящий момент Mr(t) с частотой, равной
fm (3)= ZrZsfr, (3) и дополнительно - возмущающая сила P(t), действующая на корпус с частотой, равной
fp (s)=Zrfr (4)
и на ротор с частотой, равной
fp (r)=Zsfr . (5)
Указанные воздействия приложены в центрах давления каждой физической лопатки рабочего органа, уравновешиваются для каждого рабочего органа и проявляются только при взаимодействии рабочих органов. Центры давления лопаток определяются их геометрическими параметрами.
1) при равном числе лопаток РК и НА (Zr=Zs=C) на ротор и корпус гидромашины действует только возмущающий крутящий момент M2(t) с частотой, равной
fm (1)=Cfr, (1) где fr - частота вращения ротора (РК);
2) при числе лопаток, имеющих общий множитель (Zr= μ A, Zs= μ B, где A и B - целые числа; μ - общий множитель), на ротор и корпус гидромашины действует только возмущающий крутящий момент Mr(t) с частотой, равной
fm (2)=ZrZsfr/μ ; (2)
3) при различных числах лопаток, не имеющих к тому же и общего множителя (Zr≠Zs, причем Zr≠ μA и Zs≠ μB), на ротор и корпус гидромашины действует возмущающий крутящий момент Mr(t) с частотой, равной
fm (3)= ZrZsfr, (3) и дополнительно - возмущающая сила P(t), действующая на корпус с частотой, равной
fp (s)=Zrfr (4)
и на ротор с частотой, равной
fp (r)=Zsfr . (5)
Указанные воздействия приложены в центрах давления каждой физической лопатки рабочего органа, уравновешиваются для каждого рабочего органа и проявляются только при взаимодействии рабочих органов. Центры давления лопаток определяются их геометрическими параметрами.
Изменяя соотношения чисел лопаток рабочих органов, изменяют "лопастные" частоты воздействия согласно формулам (1)-(5).
Однако известному способу [2] свойственен существенный недостаток - весьма ограниченный диапазон возможных сочетаний чисел лопаток рабочих органов, обусловленный малым числом самих лопаток гидромашин и возможностью изменения их в очень узких пределах, например для РК центробежного насоса изменение расчетного числа лопаток лежит в пределах ± 1.
Известен способ управления частотами возмущений, в частности "лопастными" частотами, основанный на изменении чисел лопаток рабочих органов, причем полагается, что возмущения носят случайный характер [3].
Недостаток этого способа управления "лопастными" частотами - необходимость соблюдения постоянства окружного шага расположения лопаток в каждом рабочем органе при ограниченных возможностях изменения абсолютного числа лопаток каждого рабочего органа.
Цель изобретения - расширение пределов изменения абсолютных значений "лопастных" частот воздействия в гидромашинах и улучшение вибрационных характеристик центробежных гидромашин.
Для этого согласно способу управления "лопастными" частотами воздействия в центробежных гидромашинах изменение соотношения чисел лопаток рабочих органов осуществляют созданием в одном или обоих рабочих органах гидромашины из полного или неполного расчетного числа физических лопаток рабочих органов наперед заданных чисел "обобщенных" лопаток, представляющих собой группы из двух и более физических лопаток данного рабочего органа с уменьшенным угловым шагом расположения между собой по сравнению с угловым шагом этих лопаток при их равномерном расположении по окружности, причем величину уменьшенного углового шага физических лопаток в каждой "обобщенной" лопатке и угловой шаг расположения самих "обобщенных" лопаток в каждом рабочем органе определяют из условия равенства нулю суммы статических моментов центров давления всех физических лопаток данного рабочего органа относительно любой оси его симметрии.
На чертеже схематично представлена ступень центробежной гидромашины, имеющая различное число физических лопаток в каждом рабочем органе (Zr=6, Zs= 4), но с общим множителем μ = 2, изменение (управление) "лопастными" частотами которой осуществляется согласно описанному способу, поперечный разрез.
Ступень центробежной гидромашины содержит РК 1, имеющее Zr=6 физических лопаток 2, и НА 3, в котором расположено Zs= 4 физических лопаток 4 (для упрощения изображения все лопатки рабочих органов выполнены радиальными и для наглядности обозначены двумя линиями в РК и тремя линиями - в НА, причем одна из линий выполнена утолщенной).
Способ управления "лопастными" частотами воздействия в центробежной гидромашине осуществляется следующим образом.
При вращении РК 1 перекачиваемая жидкость обтекает лопатки 2 и 4 рабочих органов, между которыми возникнет взаимодействие, частота которого определяется соотношением чисел физических и "обобщенных" лопаток.
В случае равномерного расположения физических лопаток рабочих органов по окружности (чертеж, а) "лопастная" частота равна
fm (2)= 6 . 4/2fr=12 fr (а).
fm (2)= 6 . 4/2fr=12 fr (а).
В случае равномерного расположения физических лопаток по окружности РК и объединения физических лопаток НА в две "обобщенные" лопатки (по две физических лопатки в каждой из них) (чертеж б) "лопастная" частота воздействия равна
fm (2)= 6 . 2/2fr=6f r (б)
В случае равномерного расположения физических лопаток по окружности НА, объединения физических лопаток РК в две "обобщенные" лопатки (по две физических лопатки в каждой из них) и сохранении двух оставшихся физических лопаток "лопастная" частота равна (чертеж. в)
fm (1)=4 fr . (в)
В случае объединения физических лопаток РК в две "обобщенные" лопатки (по три физических лопатки в каждой из них) при сохранении равномерного расположения физических лопаток по окружности НА (чертеж, 2) "лопастная" частота равна
fm (2)=2 .4/2fr=4f r (г)
В случае создания "обобщенных" лопаток в РК и НА, содержащих по две физических лопатки, т. е. число "обобщенных" лопаток будет равно 3 и 2 соответственно (чертеж, д), действуют следующие "лопастные" частоты
fm (3)=3 .2 fr=6fr; (д)
fp (r)=2fr ; fp (s)=3 fr.
fm (2)= 6 . 2/2fr=6f r (б)
В случае равномерного расположения физических лопаток по окружности НА, объединения физических лопаток РК в две "обобщенные" лопатки (по две физических лопатки в каждой из них) и сохранении двух оставшихся физических лопаток "лопастная" частота равна (чертеж. в)
fm (1)=4 fr . (в)
В случае объединения физических лопаток РК в две "обобщенные" лопатки (по три физических лопатки в каждой из них) при сохранении равномерного расположения физических лопаток по окружности НА (чертеж, 2) "лопастная" частота равна
fm (2)=2 .4/2fr=4f r (г)
В случае создания "обобщенных" лопаток в РК и НА, содержащих по две физических лопатки, т. е. число "обобщенных" лопаток будет равно 3 и 2 соответственно (чертеж, д), действуют следующие "лопастные" частоты
fm (3)=3 .2 fr=6fr; (д)
fp (r)=2fr ; fp (s)=3 fr.
При объединении физических лопаток РК в две "обобщенные" лопатки (по три физических лопатки в каждой из них) и сохранении прежнего числа "обобщенных" лопаток НА, как в случае д, "лопастная" частота воздействия равна (чертеж, е)
fm (1)=2fr (е)
При сохранении числа "обобщенных" лопаток НА равного 2 (по две физических лопатки в каждой из них), создании двух "обобщенных" лопаток (по две физических лопатки в каждой из них) и сохранении оставшихся двух физических лопаток в РК (чертеж , ж) "лопастная" частота равна
fm (2)=4 . 2/2 fr=4fr. (ж)
В случае создания в РК трех "обобщенных" лопаток (по две физических лопатки в каждой из них) и равномерном расположении физических лопаток в НА (чертеж, и) система "лопастных" частот будет следующая:
fm (3)=3 . 4fr=12 fr;
fp (r)=4 fr; fp (s)=3 fr. (и)
Для большей наглядности на чертеже каждая группа физических лопаток рабочего органа, составляющая ту или иную "обобщенную" лопатку, объединена знаком ←__→ (двойной стрелкой).
fm (1)=2fr (е)
При сохранении числа "обобщенных" лопаток НА равного 2 (по две физических лопатки в каждой из них), создании двух "обобщенных" лопаток (по две физических лопатки в каждой из них) и сохранении оставшихся двух физических лопаток в РК (чертеж , ж) "лопастная" частота равна
fm (2)=4 . 2/2 fr=4fr. (ж)
В случае создания в РК трех "обобщенных" лопаток (по две физических лопатки в каждой из них) и равномерном расположении физических лопаток в НА (чертеж, и) система "лопастных" частот будет следующая:
fm (3)=3 . 4fr=12 fr;
fp (r)=4 fr; fp (s)=3 fr. (и)
Для большей наглядности на чертеже каждая группа физических лопаток рабочего органа, составляющая ту или иную "обобщенную" лопатку, объединена знаком ←__→ (двойной стрелкой).
Из приведенных расчетов следует, что при осуществлении способа управления "лопастными" частотами воздействия в центробежных гидромашинах можно менять в широких пределах абсолютные значения "лопастных" частот, за счет изменения соотношения чисел "обобщенных" лопаток, создаваемых в каждом рабочем органе гидромашины.
Выбор той или иной частоты воздействия, а следовательно, и выбор наперед заданного числа "обобщенных" лопаток рабочих органов производится на основе требуемой отстройки "лопастной" частоты воздействия от собственной частоты узла или детали гидромашины (ротора, корпуса, опорных кронштейнов и т. п.). При этом расчетное число физических лопаток каждого рабочего органа остается без изменений, т. е. не происходит ухудшения гидравлических характеристик соответствующих элементов рабочих органов.
Возможность изменения (управления) абсолютных значений "лопастных" частот воздействия означает получение минимальных уровней вибрации на "лопастных" частотах из-за существенной отстройки собственной частоты элемента гидромашины от возможной "лопастной" частоты воздействия. Это повышает надежность центробежной гидромашины и всех узлов, включая фундамент, улучшает условия работы обслуживающего персонала.
Приведенный пример расчета диапазона изменения "лопастных" частот при реализации предлагаемого способа управления свидетельствует о значительном расширении его по сравнению с известными способами.
Claims (1)
- СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЛОПАСТНЫМИ ЧАСТОТАМИ ВОЗДЕЙСТВИЯ В ЦЕНТРОБЕЖНЫХ ГИДРОМАШИНАХ путем изменения соотношения чисел лопаток рабочих органов, отличающийся тем, что изменение соотношения чисел лопаток рабочих органов осуществляют созданием в одном или обоих рабочих органах гидромашины из полного или неполного расчетного числа физических лопаток рабочих органов наперед заданных чисел "обобщенных" лопаток, представляющих собой группы из двух и более физических лопаток данного рабочего органа с уменьшенным угловым шагом расположения между собой по сравнению с угловым шагом этих лопаток при их равномерном расположении по окружности, причем величину уменьшенного углового шага физических лопаток в каждой "обобщенной" лопатке и угловой шаг самих "обобщенных" лопаток в каждом рабочем органе определяют из условия равенства нулю суммы статических моментов центров давления всех физических лопаток данного рабочего органа относительно любой оси его симметрии.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5021104 RU2020286C1 (ru) | 1992-01-09 | 1992-01-09 | Способ управления лопастными частотами воздействия в центробежных гидромашинах |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5021104 RU2020286C1 (ru) | 1992-01-09 | 1992-01-09 | Способ управления лопастными частотами воздействия в центробежных гидромашинах |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2020286C1 true RU2020286C1 (ru) | 1994-09-30 |
Family
ID=21593881
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU5021104 RU2020286C1 (ru) | 1992-01-09 | 1992-01-09 | Способ управления лопастными частотами воздействия в центробежных гидромашинах |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2020286C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2705785C2 (ru) * | 2015-06-30 | 2019-11-11 | КСБ Акциенгезельшафт | Свободновихревой насос |
-
1992
- 1992-01-09 RU SU5021104 patent/RU2020286C1/ru active
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 1. Гроховский Д.В. О причинах повышенных уровней вибрации на "лопастных" частотах центробежных гидромашин. -Вестник машиностроения, 1985, N 3. * |
| 2. Гроховский Д.В. Исследование виброакустических свойств центробежных насосов. - Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Л.: СЗПИ, 1972. * |
| 3. Иоффе Р.Л. и Панченко В.И. К исследованию влияния чисел лопастей рабочих колес гидродинамических машин на их виброакустические характеристики. - Машиноведение, 1972, N 1. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2705785C2 (ru) * | 2015-06-30 | 2019-11-11 | КСБ Акциенгезельшафт | Свободновихревой насос |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPS60220219A (ja) | 能動的磁気サスペンシヨンを備えた回転機械の振動を減少させる方法および装置 | |
| Childs et al. | A lateral rotordynamics primer on electric submersible pumps (ESPs) for deep subsea applications | |
| JPH0783002A (ja) | 流体機械および流体機械の翼装置 | |
| RU2020286C1 (ru) | Способ управления лопастными частотами воздействия в центробежных гидромашинах | |
| Marscher | An End User's Guide to Centrifugal Pump Rotordynamics | |
| US5487640A (en) | Balancing rings for assembled steam turbines | |
| WO1991013256A1 (en) | Combined electric motor and pump unit | |
| US3336818A (en) | Method and apparatus for automatically dynamically balancing rotating components | |
| Black | Effects Of Fluid-Filled Clearance Spaces On Centrifugal Pump And Submerged Motorvibrations | |
| Pace et al. | Rotordynamic developments for high speed multistage pumps | |
| Isaksson | Dynamics of a rotor with annular rub | |
| US1525814A (en) | Construction of elastic-fluid turbines to prevent breakage of blades due to vibrations | |
| JPS58190598A (ja) | ロ−タの組立構造 | |
| SU578573A1 (ru) | Способ балансировки зубчатого механизма | |
| Valantas et al. | Solutions to abrasive wear-related rotordynamic instability problems on prudhoe bay injection pumps | |
| Rao | Instability of rotors mounted in fluid film bearings with a negative cross-coupled stiffness coefficient | |
| Leader et al. | Evaluating and correcting subsynchronous vibration in vertical pumps | |
| JP3940937B2 (ja) | タービン動翼の配列方法 | |
| Capurso et al. | Mechanical and Electromagnetic Vibrations in Salient Poles Hydrogenerators | |
| Nelson | Pump vibration analysis for the amateur | |
| Smith | Introductory Lecture: Vibrations in Turbo-Machinery | |
| EP1488076B1 (en) | Method for balancing the rotating turbine element of a dental handpiece | |
| RU2010994C1 (ru) | Турбина турбобура | |
| SU1185140A1 (ru) | Способ балансировки рабочих колес роторов турбомашин | |
| SU1126830A1 (ru) | Способ испытани турбины |