针对管道、发电等行业使用的燃气轮机转子叶片断裂故障问题,开展了叶片断裂故障诊断方法研究。首先,基于燃气轮机叶片尾流激振力产生机理和转子叶片断裂进一步引发的突发不平衡振动机理,提出了基于转子叶片通过频率(BPF)成分振动幅值、转子工频振动幅值及同截面不同方向的转子工频振动相对相位的燃气轮机叶片断裂故障敏感特征集。然后,以各级BPF振动幅值为输入参数,基于单分类支持向量机(OCSVM)建立了叶片故障识别模型;进一步地,将该识别模型与叶片断裂引发的突发不平衡故障诊断规则结合,构建了一种燃气轮机叶片断裂故障诊断方法。最后,利用某型燃气轮机叶片断裂故障案例数据,验证了提出的特征参数和叶片断裂故障诊断方法的有效性。

针对多排叶片旋转机械气动声源的复杂性,本文研究了一种预测多排叶轮气动噪声的数值模拟方法。基于混合计算方法研究了燃气轮机1.5级压气机的气动噪声特性,采用剪切应力传输湍流模型对1.5级轴流压气机的三维非定常流场进行全通道计算并获得声源,基于变分形式的Lighthill声类比耦合声源信息预测了压气机噪声,并在压气机动态实验台开展了流场和噪声实验研究。结果表明非定常压力脉动傅里叶变换后峰值主要出现在叶片通过频率及其谐波处,且压力幅值随着叶频阶数的升高而降低;前传噪声有明显的声学指向性,具有明显的偶极子特征,离散噪声包含可传播的高阶模态;数值仿真的结果与实验吻合较好,本文研究的数值计算方法对多排叶轮的气动噪声预测具有较高的精度。

方家山核电厂SEC泵自调试以来,多次出现振动大的故障,通过频谱分析确定原因在于叶轮通过频率,经过多次设备解体,发现振动大的泵在口环部位发生严重磨损并有多处汽蚀坑,而振动较弱的泵口环处则磨损轻微且没有汽蚀坑,从而确定口环处发生严重磨损并有汽蚀是引起SEC泵振动大的主要原因。针对该问题,增加了控制口环与泵壳轴向间隙尺寸要求,同时调整了泵运行工况,成功解决了SEC泵振动大的故障问题。

动静干涉现象是流体机械中由于流体流动所产生的旋转部件与固定部件之间的流动干涉现象,这一现象在水泵水轮机中表现尤为突出。针对某抽水蓄能电站动静干涉所产生的厂房振动问题进行了试验观测,获得了不同负荷下动静干涉在厂房楼板各层间的传播情况及强度。针对测试电站,采用频谱分析方法对无叶区压力脉动及厂房振动进行了分析,研究结果表明：厂房各层楼板的振动以动静干涉频率100 Hz为主频;动静干涉频率自无叶区向厂房各层传播存在延迟;水轮机工况下,无叶区与厂房振动中动静干涉频率幅值之间呈正相关,随着负荷的增大有增大的趋势;水泵工况下,无叶区动静干涉强度弱于发电工况。