大学生创新实验项目申请书.doc

项目类别
项目编号

沈阳工程学院
大学生创新实验项目
申　请　书

项目名称： 汽轮机叶轮振动分析实验装置研发
申 请 人： 易东来
所在系部： 能源与动力工程系
专业年级： 集控本101
联系电话： [phone]
指导教师: 潘宏刚 职称： 工程师
申报日期： 2012 年 3 月 26 日

沈阳工程学院
大学生创新实验项目管理办公室 制

填 表 说 明

一、填写立项申请书前，请先咨询指导教师或有关专业教师。申请书的各项内容要求实事求是，逐条认真填写，表达明确、严谨。
二、申请书一律要求用A4纸打印，左侧装订成册。一式五份（至少一份原件），由指导教师和所在系（部）审查并签署意见后报送大学生创新实验项目管理办公室。
三、“项目编号”不填，由学校统一编号。
四、“项目组成员”原则上不超过3人。
五、如表格不够，可以另加附页。

一、简表
项
目
简
况
项目名称
汽轮机叶轮振动分析实验装置研发
项目类别
理工类
经费资助情况
学校资助
申请经费
3500元
起止年月
2012．3.26~2013.3.26
项
目
组成员
姓 名
性
别
出生年月
专业班级
所在
系部
上学年综合测评分
项目中的
分工
本人签字
易东来
男
1991．1
集控本101
能动系
73.67
整体负责

张春明
男
1990.2
集控本101
能动系
80.22
实验装置的安装与调试

杜彭飞
男
1989.10
集控本101
能动系
74.22
实验装置的安装与调试

孙竞超
男
1992.1
集控本101
能动系
78.11
数据分析和指导书编制

指导教师情况
姓名
潘宏刚
性别
男
学位
　硕士
职称
工程师
研究方向
汽轮机振动及故障诊断
航空发动机振动及噪声分析

授课名称
《汽轮机振动》、《汽轮机安装与检修》、《电厂汽轮机》、《热力发电厂》、《工业通风》

项目简介　
汽轮机叶轮，是汽轮机主要部件之一，对于一些刚性不足的叶轮，常因激振力频率与叶轮固有频率相等或接近时产生强烈地共振而引起叶轮的损坏。在叶轮振动的同时，往往会引起镶嵌在叶轮外缘的叶片振动，这对叶片又是极大的威胁。因此，对叶轮振动特性的研究不容忽视。
本项目主要通过《汽轮机原理》和《机械振动基础》课程，结合现场汽轮发电机组的振动情况研制汽轮机叶轮振动分析实验装置，该实验装置可以作为《汽轮机原理》课程中汽轮机本体结构关于叶轮部分的实验教学，也可以作为对汽轮机叶轮振动乃至汽轮机振动的科学研究。
   本实验采用模拟静止不动的叶轮。主要利用共振法的原理，通过信号发生器的输出功率经功率放大器的放大处理，通过安装在叶轮上的激振器对叶轮进行激振，信号发生器的输出功率可调节，从而能够控制对叶轮激励的大小，叶轮的振动情况可以通过安装在叶轮附近的拾振器通过示波器来显示。用激振器以一定的频率激发叶轮振动，这时叶轮的振动波由激振力作用点沿圆周向反向传播，两波传到激振点对径处相遇，若激振力频率不同于叶轮自振频率时，则两波在相遇时相位不等，其振幅不会变大，也就不会出现共振现象，不会出现稳定不振的节径(线)。当激振力频率等于叶轮自振频率，两波在激振点对经处相遇时，两波相位相同，各自再继续传播时，均与原振动同相，使各处振幅相互叠加达最大值，这时叶轮沿圆周方向上各处振幅相等，最大振幅处恒为最大、不振处亦然一直基本不振，即形成节径(线)。叶轮同样是弹性体，具有多个自由度，即对应多个自振频率。随着激振力频率的增加叶轮节径(线)增加、其对应自振频率升高。利用共振原理，即可测出叶轮不同振型及对应自振频率。节径（线）在叶轮上的表现可以通过细沙的运动来体现。最后，根据实验装置的研制，编制相应的实验指导书，可作为《汽轮机原理》的课内实验，也可作为研究叶轮振型和振动特性的研究性实验平台。根据所测得的实验数据，整理发表论文。

二、立项依据（项目的意义、现状分析）
随着火力发电厂高参数、大容量机组兴建，汽轮发电机组的振动问题显得尤为关键，微弱的振动会使汽轮发电机组发生短时的疲劳变形，使机组发生动静碰磨，影响机组的使用寿命，但是强烈的振动（共振）会使机组在短时间内发生剧烈的强振，使振幅迅速增加，严重的将使转子失去平衡，甚至发生“飞车”现象。所以，汽轮发电机组的振动问题已成为保证机组正常安全运行的主要工作。
汽轮发电机组的振动主要是由于转子的不平衡所引起，转子的上的主要部件就是叶轮和叶片，我们学校实验室已有叶片测频的实验装置，可对叶片的固有频率进行测试。实际上叶轮的振动问题也是不容忽视的，因为叶轮是起到连接转子和叶片的主要部件，它的振动将直接影响到叶片和主轴，会使整个转子发生不平衡，造成严重事故。
本项目可以利用所学的振动基础知识和叶片测频实验，通过共振法对汽轮机叶轮进行激振，使其在不同激振频率下发生振动，通过调节激振频率的大小来找出叶轮的不同频率下得振型，振型的判断可以帮助我们分析叶轮振动的产生原因。可以利用汽轮机振动实验室现有叶轮、信号发生器、示波器和自制电磁拾振器，购买激振器和功率放大器，通过不断的试验研究可以设计出汽轮机叶轮振动分析实验装置。通过实验装置的建立，结合汽轮机课程教学，编写出汽轮机叶轮振动分析实验指导书，配合理论教学。利用实验测得数据，具体分析影响汽轮机叶轮振动的主要因素。
三、项目研究的基本内容与实施方案
1.模拟叶轮的加工
模拟叶轮的加工应尽量与现场的实体叶轮相近，主要考虑叶轮的几何形状、大小、应力、形式等主要问题。按照现场的实体叶轮进行设计加工，可以符合要求。但是实体叶轮的材质和加工工艺很难用较低的价钱来完成，同时如果该模拟叶轮的刚度太强的话，要求激励的功率很大，同时振型很难出现。综合以上因素，进行设计加工叶轮，从而满足我们的需要。
2.实验装置的安装与调试
该实验装置主要利用共振原理来实现的。可以利用汽轮机振动实验室现有的信号发生的作为激励的发生源，通过购置功率放大器对信号进行放大处理，送往购置的激振器，信号发生器的输出频率就是对叶轮的激振频率。模拟叶轮就会在激振力的作用下发生振动，利用汽轮机振动实验室现有的自制电磁拾振器和示波器，可以观察叶轮的振动情况。通过调节信号发生器的输出频率，在叶轮上放一些细沙，就可以观察出叶轮的振动节径或节圆。具体的激振位置的改变和对叶轮的调整，可以作为对比实验来讨论影响叶轮振动的主要原因。
3.实验指导书的编制
该实验装置的研制成功，可以作为《汽轮机原理》课程的课内实验，来辅助汽轮机本体结构中叶轮的学习。通过实验装置的搭建和调试成功，编写实验指导书，主要包括：实验目的、实验原理、实验设备、实验步骤、实验数据、结果分析等内容。可以加到现有的《汽轮机实验指导书》中，作为实验教学的主要内容。
4.汽轮机叶轮振动原因分析及论文发表
结合实验测量数据，对实验装置进行调整，分析影响汽轮机叶轮振动的主要因素。根据分析的影响因素，通过调节叶轮的质量和刚度，确定避免振动产生的方法。根据上述内容，整理资料，发表论文。

四、预期成果

1. 完成汽轮机叶轮振动分析实验装置的研制与安装调试工作；
2. 完成汽轮机叶轮振动分析实验指导书一份，并作出相应的测试数据；
3. 分析影响汽轮机叶轮振动的主要因素；
4. 公开发表论文1篇。
五、本项目的特色与创新之处
特色：自主研制汽轮机叶轮振动实验教学装置，填充汽轮机实验教学中叶轮振动分析的空白，可以把该实验列入汽轮机的实验教学中，有助于学生掌握叶轮振型及振动的分析。通过分析汽轮机叶轮振动的特点，得出影响汽轮机叶轮振动的主要因素，从而可以有针对性的进行调整，避免叶轮振动的产生，减少汽轮机振动事故。
创新：针对《汽轮机原理》理论教学中汽轮机叶轮相关知识的学习，结合机械振动学理论知识，联系现场实物，开发《汽轮机原理》课程的课内实验。采用激励的方式，对叶轮进行激振作用，使其在不同激振频率下产生不同的振型，利用细沙体现振动的结线及结圆，进而分析汽轮机叶轮振动特性。实现产学研一体化研究，该实验装置既可以完成课内的实验内容，也可以作为科研课题进行汽轮机振动的深入研究，同时对现场机组的振动问题有一定的指导性。
六、经费来源及预算（要有计算依据）

1. 设备购买：1500元
激振器：500元；信号放大器：800元；屏蔽线：200元。
2. 模拟叶轮加工费：800元
3. 办公用品费：200元
4. 论文发表费：1000元

总计：3500元

七、指导教师对学生申报、项目开展及经费预算的具体意见

该项目理论学习与实践研究相结合，具有一定的可行性。结合我系汽轮机实验室现有资源，项目可以顺利开展。根据实施方案，能按要求完成所设计的基本内容。经费的预算切合实际。同意其开展该项目的研究工作。

签字：

年 月 日
八、项目所在系（部）评审意见

单位盖章 系（部）负责人签字：

年 月 日
九、项目领导小组审核意见

负责人签字：

年 月 日

5