升压式涡轮振动原因分析及采取措施
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阀 开 度 过 大 ， 阀 门 上 的 大 团冰 粒 被 气 流 突 然 吹
开 ，会 使涡 轮Ｐ Ｚ一 １ 曾出现 两次此类故障。 判断空气析水或结冰的依据有三条 ：管路出
口下 部 有 液 态水 流 出 ，有 时空 气 中含有 冰 粒 ；出
速计算值与实测值 比较。
１ ． １改变 临界转 速 的方 法
点附近声音异常 ，振动加剧 ，当将螺钉 固紧后异
常声 音消 失 ，振动 有较 大减 轻 。
对 于 既 定 的产 品 ，在 整 个 运行 区 间 内 ，要 避 开 临 界转 速 消 除 共 振 ，或 尽 量 减 小共 振 带 来 的危 害 ，通 常 采 用 的方 法 是 增 加 或 减 少 转 子 重 量 。 增 重 是 为将 临 界 转 速 降到 合 理 的低 位 ，以减 轻共
振对产 品的冲击 。例如 ，Ｋ Ｐ Ｚ 一 １ 曾采取增大压气 机 叶轮外径 的方法 ，虽然转 子重量 有所增 加 ，临界 转速有所降低 ，但 由于压 比增大 ，涡轮负载增加 ， 产品最高工作转速下降更多，可以避开共振点。
表１ 升压式涡轮临界转速计算值与实测值比较
员不得不加大阀门开度 。随着冰粒 的增多及调节
致 卡 滞 ，后定 制 了小 磁 环 ，且 将 固定 磁 环 的 套 环 由钢 材 改 为 铝 材 ，重 量 由 ２ ５ ｇ 减到９ ｇ ，再 没 有 出
现类似故障。 （ ４ ）装配时检查转子零件是 否压紧 。转子零 件压紧程度对临界转速有很大影 响。Ｋ Ｐ Ｚ 一 ３ 曾经 由于压紧程度不够 ，使转子刚度降低 ，临界转速
一
定措 施来 减轻 共振 的危 害 。 （ １ ）尽 量 采用 已有 转 子 结构 。现 有 产 品 已 经
问题 的 ，此时可采取提高部分转子零件与轴的配 合精度 的方法ｎ 伽，如某产品将压气机叶轮与轴 的
配 合 由 间 隙 配 合 改 为 过 盈 配 合 ， 临界 转 速 由 ６ ４
１ － ２调试 过 程 中应注 意 的 问题
（ ２ ）保证蜗壳流道 内部尽量光滑 ，蜗壳 内壁
应 尽量 避 免 出现 较大 凸起 、截 面 突变 等 现象 ，以
免发生气流脉动现象。 （ ３ ）叶轮 、扩压器 、整流窗等叶片数选取应
经 验 证 明 ，升 压 式 涡 轮 在 厂 内 调试 过 程 中 ，
度 校 核 。图 １ 为Ｋ Ｐ Ｚ 一 ３ 涡 轮 盘 去重 位 置 示
意 图。
口空气 出流不均 ，声音忽高忽低 ；出 口压力表失 去控制 ，表针缓 慢 摆动 ，一般 有 向上 的趋势 。
（ ３ ）测 量 转 速尽 量 用 小 的磁 环 。磁 环 加 在 转
子轴头 ，距离 轴承 较远 ，且增加 了转子 不平衡 量 ，对产 品临界 转 速及 共振 烈 度 有一 定影 响 。 Ｋ Ｐ Ｚ 一 ３ 前期磨合试验 中 ，曾有一套 因磁环问题导
过实验考核 ，在此基础上确定压气机 叶轮和涡轮 盘尺寸 ，进 而根据新 旧转子质量估算新转子临界
转 速 ，其准 确性 可大 大提 高 。
０ ０ ０ ｒ ／ ｍ ｉ ｎ 升高到７ １ ０ ０ ０ ｄ ｍ ｉ ｎ ，效果 明显 。具体采
取 何 种方 法 ，应 根 据实 际情 况而 定 。
较 缓 等 ；在 计 算 基础 上 适 当减小 扩 压 器进 口构 造 角 等 。实 践 证 明 ，这些 措 施 均 可有 效 避 免 喘振 的
大幅下降 ，产品出现强烈振动 ，致使涡转子卡滞。
１ ． ３ 设 计 阶段应 采取 的措 施
在 某 些 情
（ ａ ）减重前 （ ｂ ）减重后
图ｌ Ｋ Ｐ Ｚ 一 ３ 涡轮盘减重前后对 比
况下 ，只依靠 转 子 重 量 的改
变 是 很 难 解 决
虽然 临界转速计算 困难 ，但设计 阶段可采取
刘建华 等 ：升压 式涡轮振动原 因分析及采取措施
经验
依据 ，主要转子零件涡轮盘和压气机 叶轮结构设
计 还要 考 虑 便 于 以后去 除重 量 ，以对 临界 转 速 进 行 调 整 ，表 １ 给 出 了 已生 产 的升 压 式 涡 轮 临 界 转
以下 措施 有助 于减 轻共 振 的危 害 。 （ １ ） 产 品 固定 应 牢 固 可 靠 。在 Ｋ Ｐ Ｚ一 ３调 试 中 ，曾发 现 由于 产 品 固定 不 紧 ，导 致 产 品在 共 振
匿噩
Ｇ交 流
避 免 相 同或 成 倍 数 关 系 ，有 条 件 的应 选 成 质 数 ， 如１ １ 、１ ３ 、１ ７ 等。 其 中 ，（ ２ ） 、（ ３ ）两项 对减 小压 气机 喘振 同样 有利 。
欧 美 发 达 国家 对 共 振 问 题 的 研 究 要 深 入 的 多 ，所 采 取 的方 法 也 比较 独特 。如 图 ２ 所 示 为 国
减 重 是 为 了 将 临界 转 速 调 高 到产 品运 行 范 围
外 ，减重的优点是 ：转子重量减轻后 ，即使某个 运行点发生共振 ，对产 品冲击也会 比较小 。另外 减重比较易于操作 ，无需重新加工零件。 减重一般是减 涡轮盘和压气机 叶轮重量 ，因 该 两 零 件 占转 子 重 量 比例 较 大 ，且 离 轴 承最 远 ， 因此 效果 最 好 。确 定去 重 部 位 的 原则 为 ：既 不 能 降低产品性能 ，也不能影响 叶轮强度 。减重后 的 零 件应 进 行 强
（ ２ ）保证空气介质干燥 。由于升压式 涡轮 出 口温度一般低 于 ０ ℃，若 空气露 点温度过高 ，当
空气 通 过 涡 轮 膨胀 降温 后 ，一部 分 水 分 就会 从 空 气 中析 出 ，形 成游 离 水 甚 至 冰粒 ，不 仅对 试 验 数 据产 生 误 差 ，且 冰粒 对 涡 轮 盘形 成 冲击 ，加 剧 产 品振 动 。更 严 重 的 ，冰 粒 逐渐 积 聚 在 出 口管 路 调 节 阀 门上 ，造成 涡轮 出 口反压 逐 渐 升 高 ，试 验 人
开 ，会 使涡 轮Ｐ Ｚ一 １ 曾出现 两次此类故障。 判断空气析水或结冰的依据有三条 ：管路出
口下 部 有 液 态水 流 出 ，有 时空 气 中含有 冰 粒 ；出
速计算值与实测值 比较。
１ ． １改变 临界转 速 的方 法
点附近声音异常 ，振动加剧 ，当将螺钉 固紧后异
常声 音消 失 ，振动 有较 大减 轻 。
对 于 既 定 的产 品 ，在 整 个 运行 区 间 内 ，要 避 开 临 界转 速 消 除 共 振 ，或 尽 量 减 小共 振 带 来 的危 害 ，通 常 采 用 的方 法 是 增 加 或 减 少 转 子 重 量 。 增 重 是 为将 临 界 转 速 降到 合 理 的低 位 ，以减 轻共
振对产 品的冲击 。例如 ，Ｋ Ｐ Ｚ 一 １ 曾采取增大压气 机 叶轮外径 的方法 ，虽然转 子重量 有所增 加 ，临界 转速有所降低 ，但 由于压 比增大 ，涡轮负载增加 ， 产品最高工作转速下降更多，可以避开共振点。
表１ 升压式涡轮临界转速计算值与实测值比较
员不得不加大阀门开度 。随着冰粒 的增多及调节
致 卡 滞 ，后定 制 了小 磁 环 ，且 将 固定 磁 环 的 套 环 由钢 材 改 为 铝 材 ，重 量 由 ２ ５ ｇ 减到９ ｇ ，再 没 有 出
现类似故障。 （ ４ ）装配时检查转子零件是 否压紧 。转子零 件压紧程度对临界转速有很大影 响。Ｋ Ｐ Ｚ 一 ３ 曾经 由于压紧程度不够 ，使转子刚度降低 ，临界转速
一
定措 施来 减轻 共振 的危 害 。 （ １ ）尽 量 采用 已有 转 子 结构 。现 有 产 品 已 经
问题 的 ，此时可采取提高部分转子零件与轴的配 合精度 的方法ｎ 伽，如某产品将压气机叶轮与轴 的
配 合 由 间 隙 配 合 改 为 过 盈 配 合 ， 临界 转 速 由 ６ ４
１ － ２调试 过 程 中应注 意 的 问题
（ ２ ）保证蜗壳流道 内部尽量光滑 ，蜗壳 内壁
应 尽量 避 免 出现 较大 凸起 、截 面 突变 等 现象 ，以
免发生气流脉动现象。 （ ３ ）叶轮 、扩压器 、整流窗等叶片数选取应
经 验 证 明 ，升 压 式 涡 轮 在 厂 内 调试 过 程 中 ，
度 校 核 。图 １ 为Ｋ Ｐ Ｚ 一 ３ 涡 轮 盘 去重 位 置 示
意 图。
口空气 出流不均 ，声音忽高忽低 ；出 口压力表失 去控制 ，表针缓 慢 摆动 ，一般 有 向上 的趋势 。
（ ３ ）测 量 转 速尽 量 用 小 的磁 环 。磁 环 加 在 转
子轴头 ，距离 轴承 较远 ，且增加 了转子 不平衡 量 ，对产 品临界 转 速及 共振 烈 度 有一 定影 响 。 Ｋ Ｐ Ｚ 一 ３ 前期磨合试验 中 ，曾有一套 因磁环问题导
过实验考核 ，在此基础上确定压气机 叶轮和涡轮 盘尺寸 ，进 而根据新 旧转子质量估算新转子临界
转 速 ，其准 确性 可大 大提 高 。
０ ０ ０ ｒ ／ ｍ ｉ ｎ 升高到７ １ ０ ０ ０ ｄ ｍ ｉ ｎ ，效果 明显 。具体采
取 何 种方 法 ，应 根 据实 际情 况而 定 。
较 缓 等 ；在 计 算 基础 上 适 当减小 扩 压 器进 口构 造 角 等 。实 践 证 明 ，这些 措 施 均 可有 效 避 免 喘振 的
大幅下降 ，产品出现强烈振动 ，致使涡转子卡滞。
１ ． ３ 设 计 阶段应 采取 的措 施
在 某 些 情
（ ａ ）减重前 （ ｂ ）减重后
图ｌ Ｋ Ｐ Ｚ 一 ３ 涡轮盘减重前后对 比
况下 ，只依靠 转 子 重 量 的改
变 是 很 难 解 决
虽然 临界转速计算 困难 ，但设计 阶段可采取
刘建华 等 ：升压 式涡轮振动原 因分析及采取措施
经验
依据 ，主要转子零件涡轮盘和压气机 叶轮结构设
计 还要 考 虑 便 于 以后去 除重 量 ，以对 临界 转 速 进 行 调 整 ，表 １ 给 出 了 已生 产 的升 压 式 涡 轮 临 界 转
以下 措施 有助 于减 轻共 振 的危 害 。 （ １ ） 产 品 固定 应 牢 固 可 靠 。在 Ｋ Ｐ Ｚ一 ３调 试 中 ，曾发 现 由于 产 品 固定 不 紧 ，导 致 产 品在 共 振
匿噩
Ｇ交 流
避 免 相 同或 成 倍 数 关 系 ，有 条 件 的应 选 成 质 数 ， 如１ １ 、１ ３ 、１ ７ 等。 其 中 ，（ ２ ） 、（ ３ ）两项 对减 小压 气机 喘振 同样 有利 。
欧 美 发 达 国家 对 共 振 问 题 的 研 究 要 深 入 的 多 ，所 采 取 的方 法 也 比较 独特 。如 图 ２ 所 示 为 国
减 重 是 为 了 将 临界 转 速 调 高 到产 品运 行 范 围
外 ，减重的优点是 ：转子重量减轻后 ，即使某个 运行点发生共振 ，对产 品冲击也会 比较小 。另外 减重比较易于操作 ，无需重新加工零件。 减重一般是减 涡轮盘和压气机 叶轮重量 ，因 该 两 零 件 占转 子 重 量 比例 较 大 ，且 离 轴 承最 远 ， 因此 效果 最 好 。确 定去 重 部 位 的 原则 为 ：既 不 能 降低产品性能 ，也不能影响 叶轮强度 。减重后 的 零 件应 进 行 强
（ ２ ）保证空气介质干燥 。由于升压式 涡轮 出 口温度一般低 于 ０ ℃，若 空气露 点温度过高 ，当
空气 通 过 涡 轮 膨胀 降温 后 ，一部 分 水 分 就会 从 空 气 中析 出 ，形 成游 离 水 甚 至 冰粒 ，不 仅对 试 验 数 据产 生 误 差 ，且 冰粒 对 涡 轮 盘形 成 冲击 ，加 剧 产 品振 动 。更 严 重 的 ，冰 粒 逐渐 积 聚 在 出 口管 路 调 节 阀 门上 ，造成 涡轮 出 口反压 逐 渐 升 高 ，试 验 人