Автоколебания на работни лопатки на парни турбини (измервания, анализи, контролни мерки)
Когато лопатките са свързани чрез връзки, затворени в кръг, се появяват две различни групи собствени честоти и форми [5]. Първата група съответства на синфазни колебания, при които амплитудите на всички лопатки на короната са равни една на друга, втората група съответства на вътрешнопакетни колебания, при които амплитудите на лопатките около обиколката на колелото в определен момент от време се различават както по величина, така и по знак. В случай на вътрешнопакетни вибрации на лопатки, свързани с връзки, затворени в кръг, отклоненията около обиколката се променят според закона cos mj (където m е броят на възловите диаметри), а различните групи от форми на вътрешнопакетни колебания с еднакъв брой възлови диаметри са ортогонални една на друга и се различават по броя на промените на знака по височината на лопатката, т.е. броя на възловите кръгове. На практика технологичните отклонения, които са неизбежни при производството и монтажа на лопатките и връзките, водят до малки промени в собствените честоти и формата на отклонението по височината на лопатката и обиколката на колелото, както и до появата на две близки собствени честоти с еднакъв брой диаметри на възлите (в идеална циклично симетрична система тези две честоти съвпадат една с друга [5]).
Синфазните честоти се оказват относително близки до „съответстващите“ честоти на отделните лопатки, тъй като масата на връзките води до намаляване на честотите и твърдостта на връзките до увеличаване, а противоположният ефект на тези два фактора частично се компенсира един друг. Честотите на вътрешнопакетните трептения, като правило, са много по-високи от „съответстващите“ честоти на отделните лопатки, тъй като промяната в амплитудите на трептене по обиколката на колелото е възможна само при условие на опън-компресия, усукване и огъване на колана на връзките на лопатките илиприплъзване по цялата площ на контактните повърхности. Трябва обаче да се има предвид, че силите, които предотвратяват взаимното изместване на съседни лопатки или лопатки и връзки, са пропорционални на центробежните сили и силите, възникващи по време на монтажа, и следователно са крайни стойности, а усилията, които са склонни да причинят взаимни измествания, са пропорционални на амплитудите на вибрациите. Поради тази причина няма да има приплъзване по цялата контактна повърхност, поне при ниски амплитуди, и промяната в отклоненията на различни лопатки в тангенциална посока ще бъде възможна само поради напрежението-компресия на свързващия ремък. Тъй като твърдостта на напрежение и натиск по правило е много по-голяма от твърдостта на огъване на лопатките [5], в случай на най-възбудимата първа група режими на трептене в рамките на пакета (наричани още дискови или трептения с диаметри на възлите, но без кръгове на възлите), отклоненията на различни напречни сечения на лопатките се появяват главно в аксиална посока, монотонно нарастващи от корена нагоре, и компонентът на тангенциалната деформация се завърта Оказва се, че е много малък поради втвърдяването на влиянието на връзките.
При най-вероятните смущаващи натоварвания в работни условия, причинени от неравномерността на полетата на скоростите, наляганията и ъглите на потока по обиколката, опасността от възбуждане на интензивни синфазни трептения практически липсва дори при условия на резонанс (разбира се, те могат да възникнат с различен характер на възбуждане, например поради торсионни колебания на ротора в режим на внезапно късо съединение ). Това се дължи на ортогоналността на диаграмите на смущаващи натоварвания под формата на отклонение около обиколката на колелото по време на синфазни трептения. Числено намаляване на работата на смущаващи товари поради наличието на фазово изместване между силите искоростта на трептене на различни лопатки на етап се характеризира със стойността на така наречения пакетен умножител, който при определеното възбуждане се оказва равен на нула за всички форми на синфазни трептения (с изключение на много високочестотните, които нямат практическо значение за лопатките на последните етапи на мощни турбини) [5]. Ниският риск от резонансни синфазни колебания на лопатките, свързани с връзки, затворени в кръг, се взема предвид от настоящите стандарти, според които тези колебания не подлежат на вибрационна настройка. За вътрешнопакетни трептения умножителят на пакета се оказва различен от нула само в случай, че броят на възловите диаметри съвпада с множествеността на трептенията (броя трептения на оборот) и следователно само тези собствени модове са обект на вибрационна настройка (както в случай на синфазни трептения, умножителят на пакета може да се окаже ненулев за някои много високи fr еквивалентни форми на вътрешнопакетни трептения, които нямат практическо значение).