Снижение вибрации в устройстве, содержащем ротор и неподвижные источники возмущений - RU2003132703A

Реферат

1. Способ снижения вибрации в устройстве, содержащем, по меньшей мере, один ротор (101_j) и, по меньшей мере, один статор (100_j), предназначенные для воздействия на них потока (11) текучей среды, причем устройство содержит комплект неподвижных источников (102_j; 14) возмущения, способных вызывать возмущения в потоке текучей среды, приводящие к вибрации ротора, отличающийся тем, что

в процессе проектирования устройства задают (Е5) неравномерное угловое распределение неподвижных источников возмущения таким образом, чтобы снизить амплитуду воспринимаемого ротором возбуждения, по меньшей мере, для одной частоты возбуждения, по существу совпадающей, при частоте V вращения ротора, с собственной частотой ротора, по сравнению с предварительно определенным равномерным угловым распределением неподвижных источников возмущения,

причем способ дополнительно предусматривает этап (Е6), заключающийся в верификации по всему интервалу (ΔV2) частот вращения, предусмотренных для ротора (101_j), включая частоту V вращения, того, что максимальная амплитуда реакции ротора на возбуждение в том случае, когда неподвижные источники возмущения распределены в соответствии с заданным угловым распределением, меньше той, что имеет место в том случае, когда неподвижные источники возмущения распределены в соответствии с предварительно определенным угловым распределением, при этом реакцию ротора на возбуждение в том случае, когда неподвижные источники возмущения распределены в соответствии с заданным угловым распределением, получают путем выполнения следующих этапов:

определяют (Е60-Е64) первый сигнал (ST), для которого преобразование Фурье соответствует частотному спектру возбуждения для случая, когда неподвижные

источники возмущения распределены в соответствии с предварительно определенным угловым распределением,

модифицируют (Е65) первый сигнал (ST) во второй сигнал (SM), адаптированный к заданному распределению неподвижных источников возмущения,

определяют частотный спектр возбуждения, вычисляя (Е66) преобразование Фурье второго сигнала (SM), и

основываясь на частотном спектре возбуждения, вычисляют (Е67-Е68) реакцию ротора на возбуждение.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что неподвижные источники (102_j; 14) возмущения являются идентичными, а, по меньшей мере, одна собственная частота ротора (101_j) при частоте V вращения является, по существу, равной или кратной NV, где N - количество неподвижных источников возмущения в указанном комплекте.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что первый сигнал (ST) содержит идентичные равномерно разнесенные пики (12), причем каждый пик (12) соответствует возмущению, создаваемому одним неподвижным источником возмущения в потоке (11) текучей среды, а расстояние между двумя последовательными пиками (12) соответствует углу между двумя последовательными источниками возмущения в случае, когда источники возмущения распределены в соответствии с указанным равномерным угловым распределением, при этом этап (Е65) модификации заключается в адаптации расстояния между пиками (12) к углам указанного заданного углового распределения.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что комплект неподвижных источников (102_j; 14) возмущения расположен в потоке (11) текучей среды перед ротором (101_j).

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что комплект неподвижных источников возмущения расположен в потоке текучей среды за ротором.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что неподвижные источники (102_j; 14) возмущения занимают по существу одинаковое радиальное положение по отношению

к точке (O_j), которая в потоке (11) текучей среды соответствует центру (О_j^’) вращения ротора.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что неподвижные источники (102,) возмущения являются лопатками статора.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что неподвижные источники (14) возмущения относятся к одному из следующих типов источников: форсунки камеры сгорания, элементы отбора охлаждающего воздуха, разгрузочные клапаны, элементы повторного ввода охлаждающего воздуха, датчики и щупы.

9. Способ проектирования устройства, содержащего, по меньшей мере, один ротор (101j) и, по меньшей мере, один статор, предназначенные для воздействия на них потока (11) текучей среды, причем устройство содержит комплект неподвижных источников (102_j; 14) возмущения, способных вызывать возмущения в потоке текучей среды, приводящие к вибрации ротора, отличающийся тем, что предусматривает следующие этапы:

определяют (Е1) общую компоновку устройства и

осуществляют (Е2-Е8) применительно к этому устройству способ снижения вибрации по любому из пп.1-8.

10. Способ проектирования и изготовления устройства, содержащего, по меньшей мере, один ротор (101_j) и, по меньшей мере, один статор, предназначенные для воздействия на них потока (11) текучей среды, причем устройство содержит комплект неподвижных источников (102_j; 14) возмущения, способных вызывать возмущения в потоке текучей среды, приводящие к вибрации ротора, отличающийся тем, что предусматривает следующие этапы:

определяют (Е1) общую компоновку устройства,

осуществляют (Е2-Е8) применительно к этому устройству способ снижения вибрации по любому из пп.1-8 и

изготавливают (Е9) указанное устройство.

11. Способ по п.1, отличающийся тем, что устройство представляет собой турбомашину.

12. Устройство, содержащее: по меньшей мере, один ротор (101_j), по меньшей мере, один статор и по меньшей мере, один комплект, состоящий из N неподвижных источников (102_j; 14) возмущения, причем

ротор и комплект неподвижных источников возмущения предназначены для протекания через них по существу перпендикулярно им потока (11) текучей среды, в котором комплект неподвижных источников возмущения способен вызывать возмущения, воспринимаемые далее ротором,

комплект источников возмущения образует в плоскости (PL_j), по существу перпендикулярной направлению потока (11) текучей среды, совокупность N смежных углов (от α₁ до α_N), сумма которых равна 360°, при этом каждый угол определяется смежными лучами (А_i, A_i+1), которые исходят из одной точки (O_j, О), соответствующей в потоке (11) текучей среды центру (О_j^’) вращения ротора, и проходят соответственно через геометрические центры (C_i, C_i+1) двух источников возмущения,

отличающееся тем, что совокупность смежных углов содержит, по меньшей мере, одну группу смежных углов, называемых увеличенными, каждый из которых больше 360°/N, и, по меньшей мере, одну группу смежных углов, называемых уменьшенными, каждый из которых меньше 360°/N.

13. Устройство по п.12, отличающееся тем, что совокупность смежных углов содержит, по меньшей мере, один угол, называемый номинальным, который равен 360°/N.

14. Устройство по п.13, отличающееся тем, что совокупность смежных углов содержит одну группу смежных увеличенных углов и одну группу смежных уменьшенных углов.

15. Устройство по п.12, отличающееся тем, что совокупность смежных углов образована:

одной группой смежных увеличенных углов,

первым номинальным углом или первой группой смежных номинальных углов, примыкающим или примыкающей к указанной группе смежных увеличенных углов,

одной группой смежных уменьшенных углов, примыкающей к указанному первому номинальному углу или к первой группе смежных номинальных углов, и

вторым номинальным углом или второй группой смежных номинальных углов, примыкающим или примыкающей к указанной одной группе смежных уменьшенных углов.

16. Устройство по п.12, отличающееся тем, что совокупность смежных углов образована одной группой смежных увеличенных углов и одной группой смежных уменьшенных углов.

17. Устройство по п.13, отличающееся тем, что совокупность смежных углов содержит несколько групп смежных увеличенных углов и несколько групп смежных уменьшенных углов.

18. Устройство по п.17, отличающееся тем, что совокупность смежных углов содержит несколько номинальных углов или несколько групп смежных номинальных углов, при этом каждый номинальный угол или группа смежных номинальных углов примыкает одновременно к группе смежных увеличенных углов и к группе смежных уменьшенных углов.

19. Устройство по п.12, отличающееся тем, что совокупность смежных углов образована несколькими группами смежных увеличенных углов и несколькими группами смежных уменьшенных углов, причем каждая группа смежных уменьшенных углов примыкает к двум группам смежных увеличенных углов.

20. Устройство по п.12, отличающееся тем, что все увеличенные углы совокупности смежных углов являются увеличенными на одну и ту же предварительно

определенную величину, а все уменьшенные углы совокупности смежных углов являются уменьшенными на ту же самую предварительно определенную величину.

21. Устройство по п.12, отличающееся тем, что, по меньшей мере, два увеличенных угла и/или, по меньшей мере, два уменьшенных угла совокупности смежных углов отличны друг от друга.

22. Устройство по п.12, отличающееся тем, что совокупность смежных углов содержит столько же увеличенных углов, сколько в ней содержится уменьшенных углов.

23. Устройство по п.12, отличающееся тем, что каждый увеличенный угол и каждый уменьшенный угол совокупности смежных углов отличается от величины 360°/N максимум на 10%.

24. Устройство по п.12, отличающееся тем, что каждый увеличенный угол и каждый уменьшенный угол совокупности смежных углов отличается от величины 360°/N максимум на 5%.

25. Устройство по п.12, отличающееся тем, что неподвижные источники (102_j; 14) возмущения занимают по существу одинаковое радиальное положение по отношению к указанной точке (O_j; О), соответствующей центру вращения ротора.

26. Устройство по п.12, отличающееся тем, что комплект источников (102_j; 14) возмущения расположен в потоке (11) текучей среды перед ротором (101_j).

27. Устройство по п.12, отличающееся тем, что комплект неподвижных источников возмущения расположен в потоке текучей среды за ротором.

28. Устройство по п.12, отличающееся тем, что представляет собой турбомашину.

29. Устройство по п.12, отличающееся тем, что неподвижные источники (102_j) возмущения являются лопатками статора.

30. Устройство по п.12, отличающееся тем, что неподвижные источники (14) возмущения относятся к одному из следующих типов источников: форсунки камеры

сгорания, элементы отбора охлаждающего воздуха, разгрузочные клапаны, элементы повторного ввода охлаждающего воздуха, датчики и щупы.

31. Способ по п.10, отличающийся тем, что угловое распределение неподвижных источников возмущения выбирают таким образом, чтобы получить устройство по любому из пп.12-24.