葉片通過頻率振動是流體機械的流道內(nèi)產(chǎn)生壓力脈動所誘發(fā)的高頻振動，其頻率是整圈葉片數(shù)與轉(zhuǎn)速頻率的乘積，即每根葉片通過流道突變或不連續(xù)處就產(chǎn)生一次壓力脈動，如果流道有多個突變或不連續(xù)處，則可能產(chǎn)生葉片通過頻率的多倍頻振動。

①泵的葉片；②風機葉片

一、葉片通過頻率振動的機理分析

　　葉片通過頻率的振動故障通常出現(xiàn)在泵或風機上，但更常見于泵類，這主要是由于傳送介質(zhì)的差別，風機傳送的介質(zhì)為氣體，屬于可壓縮流體，因此作用在結(jié)構(gòu)上的壓力脈動相對較小，不易激發(fā)葉片通過頻率振動。

　　現(xiàn)場出現(xiàn)葉片通過頻率的振動故障，一般有兩方面原因：一是動剛度不足，即設備或與其相連管道的動剛度不足，在壓力脈動作用下，出現(xiàn)振動放大效應，甚至共振，表現(xiàn)為葉片通過頻率振動十分劇烈，這在現(xiàn)場是最為常見的;二是運行環(huán)境惡化，使得流體壓力脈動的幅度增大，激發(fā)了較大的葉片通過頻率振動。

　　現(xiàn)場由于運行壞境惡化，引發(fā)葉片通過頻率振動的常見故障通常由3種：

　　1、由于流體機械與其進出管線形成一個封閉的流動空間，如果管線設計不合理，導致流體在管線中的壓力或速度產(chǎn)生突變，就可能激發(fā)葉片通過頻率的振動。

　　2、葉片未在設計工況下運行。由于葉輪、導葉等過流部件均是基于工況而進行設計的，即在最優(yōu)工況下，流體離開葉輪時的切向速度分量較小，激發(fā)的壓力脈動也較小;當設備運行偏離工況時，葉輪出口的流速分布就含有一定的切向速度分量，這些切向速度分量可能會產(chǎn)生旋渦或脫流現(xiàn)象，而設備在該狀況下運行就會產(chǎn)生較大的壓力脈動，并可能誘發(fā)葉片通過頻率的振動。

　　3、設備安裝偏差或運行磨損將可能導致流道內(nèi)的壓力脈動劇烈，引發(fā)了葉片通過頻率振動。

二、葉片通過頻率振動案例

　　案例1：偏離最優(yōu)工況所誘發(fā)的葉片通過頻率振動

　　某電動消防泵為臥式離心泵，額定轉(zhuǎn)速為2965dmin，轉(zhuǎn)子葉輪有4根葉片，軸系結(jié)構(gòu)及測點布置。該泵振動特征如下：

　　1、當電機空轉(zhuǎn)時，振動良好，帶泵運行后，在額定流量下水泵的振動超過8mm/s，超過了現(xiàn)行國標(GB/T 6075.3—2011)規(guī)定的泵振動值不應超過4.5mm/s，電機振動值不應超過2.8mm/s。

　　2、振動頻率為葉片通過頻率(4X)及其倍頻(8X)。

　　3、現(xiàn)場采取一系列振動治理措施，比如：研磨設備底腳，增大接觸面;對基礎框架進行灌漿處理;對泵體進行解體檢查、重新調(diào)整葉輪口環(huán)與密封間隙;對水泵轉(zhuǎn)子進行高速動平衡等，但振動仍然超標。

　　經(jīng)咨詢制造廠家(美國Peerless Pump Compa—ny)，該泵是按照《固定消防泵安裝標準》(NFPA20)進行設計選型的，其工況并不是額定工況(100%流量)，而應在150%流量以上。為此，現(xiàn)場測試了150%和180%流量下的振動數(shù)據(jù)，結(jié)果顯示葉片通過頻率大幅下降。

　　案例2：運行磨損所誘發(fā)的葉片通過頻率振動

　　某亞臨界600 MW機組鍋爐的雙級、動葉可調(diào)軸流式一次風機在運行中出現(xiàn)了振動爬升，由3mm/s左右爬升至10 mm/s以上，嚴重影響了風機的安全運行。該風機工作轉(zhuǎn)速為1490r/min。

　　現(xiàn)場對一次風機進行了詳細的振動測試，結(jié)果如下：

　　1、由于風機的支撐軸承包裹在風道內(nèi)，為測試軸承座振動，先關閉了動葉片的開度，并揭開風機的上蓋運行，結(jié)果表明3、4號軸承座振動基本穩(wěn)定在3.5mm/s左右。

　　2、安裝風機上蓋后帶負荷運行，把振動傳感器臨時固定在風機外殼體中分面上，測量風機外殼體的振動。當風機升速至額定轉(zhuǎn)速時，風機振動約為4.0mm/s左右，然后逐漸增大動葉的開度，風機振動也隨之迅速爬升。當動葉開度超過60%時，振動已在7.0—14.0mm/s的范圍內(nèi)大幅波動，且主要表現(xiàn)為葉片通過頻率振動(546 Hz左右，22倍頻)。

　　3、風機振動的波動具有周期性，大約15min左右完成一次波動;另外，與一級葉輪相比，風機的二級葉輪處的振動更為劇烈，且葉片通過頻率更為明顯，比如：在動葉開度60%工況下，現(xiàn)場測得二級葉輪處殼體中分面的振動速度達到13.20mm/s左右，其中葉片通過頻率振動(22X)就達到9.88mm/s。

　　考慮到振動與動葉開度關聯(lián)明顯，分析該風機激振源在流場上，而振動速度是在長期運行中逐漸爬升起來的，這就可以排除風道流阻的設計問題。因此決定對風機進行解體檢查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在液壓執(zhí)行機構(gòu)中，一、二級執(zhí)行機構(gòu)的銅襯套磨損嚴重，與中心軸之間的間隙變大超標，造成一、二級葉片的開度不一致而引起風機振動異常。隨后對相關部件進行更換、處理，風機振動速度降至2.6mm/s左右，從而消除了該振動故障。

三、結(jié)語

　　葉片通過頻率是泵或風機由于流體的壓力脈動，產(chǎn)生的常見振動頻率成分之一。誘發(fā)劇烈的葉片通過頻率振動的常見原因有葉片通過頻率共振、管路或風道設計不合理、葉片未在設計工況下運行、安裝偏差或運行磨損等�，F(xiàn)場可采用結(jié)構(gòu)調(diào)頻處理、運行方式優(yōu)化、檢修安裝調(diào)整等措施，來消除該振動故障。