动静干涉

动静干涉

水轮机动静干涉(Rotor–stator interaction),简称RSI,是指水轮机的转动系统(转轮)与静止系统(导叶)之间的相互影响。

动静干涉在无叶区形成强烈的压力脉动会在水轮机的过流部件中传播,此时它会使得固定部件发生破坏。

    • 中文名:动静干涉
    • 外文名:Rotor–stator interaction
    • 简称:RSI

1. 产生机理

由于导叶与水流的相互作用以及边界层的影响,导叶出口处的速度是不均匀的。又由于导叶的出口速度分布就是转轮叶片的进口条件,所以,每一个转轮叶片在转动一个导叶间距的过程中,其进口边界条件发生周期性的变化。这样,作用于这个叶片上的力(包括径向、切向和轴向力)也会发生一个周期性的变化。对于单个转轮叶片来说,这个力的变化频率等于转频与导叶叶片数的乘积。即

其中,

是叶片上动静干涉脉动频率,

是转轮转动频率,

是导叶叶片数。

反过来,对单个导叶,作用在其上的力的频率等于转频与转轮叶片数的乘积。即

其中,

是导叶上动静干涉脉动频率,

是转轮转动频率,

是转轮叶片数。

2. 动静干涉的危害

由于动静干涉的作用,在水轮机无叶区形成的压力脉动会向两个方向传播:沿流动方向向尾水管传播,这种轴向传播,并不会产生异常高频振动;反水流方向,沿导叶、蜗壳的这种径向传播,会引起水力振动。

动静干涉频率如果和机组自振频率相同或接近将造成系统共振,严重危害机组运行稳定。

一般情况下,对于正常工作的水轮机,幅度不大的动静干涉是正常的,如图中所示。对于多级泵或水泵水轮机,将在

处产生峰值。

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