【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于叶轮能带结构控制，涉及一种离心叶轮。
技术介绍
1、随着人们对工业效率以及环保标准的要求不断提高，建材、冶金、石化、油气输送、环境工程、航空等工业都在不断地向高流量、高压比、高耐久、低噪音等方向发展。为了满足生产要求，叶轮机械作为相关流程中的关键重大设备，往往需要进一步提高压比、增加负荷，这使得其中转子转速不断提高、设备尺寸不断增加、叶轮装置结构更加复杂。在这种发展趋势下，叶轮机械性能得以不断提高的同时，一些新的问题也凸显出来。例如，随着叶轮尺寸的增大，流体的激振力更加严重，这对叶轮机械的可靠性提出了更高的要求，而传统的静强度分析和材料性能分析已不能保障机组能够长期安全稳定地运行。
2、其中，振动能量传递的局部化是叶轮失效破损的一大重要诱因。对于循环周期结构的叶轮而言，因其具有不同于非周期结构的许多独特的动力学性质，如存在频率通带和禁带现象，故对其能带结构的分析控制不失为一种可行的叶轮优化设计途径。如当激振频率处于禁带区域内时，振动幅值和能量主要限制在结构的某一局部区域内，使得该部位的响应幅值及应力过大，此时叶轮往往处于危险工况，而当激振频率处于通带区域内时，其振动模态和能量在整个结构内均匀分布，叶轮得以安全运行。
3、弹性波是扰动或外力作用引起的应力和应变在弹性介质中传递的形式。弹性介质中质点间存在着相互作用的弹性力，某一质点因受到扰动或外力的作用而离开平衡位置后，弹性恢复力使该质点发生振动，从而引起周围质点的位移和振动，于是振动就在弹性介质中传播，并伴随有能量的传递。
4、当
5、弹性波传播速度公式：
6、
7、其中：e为介质弹性模量，ρ为介质密度，ν为泊松比；
8、对于同一频率的弹性波，局部介质泊松比的变化会造成局部波速的变化，该弹性波在该局域单元的折射率进而发生变化，弹性波在界面间的折射及反射情况随之改变，对应禁带频率得以调控。
9、另外，由于制造误差和使用中磨损出现的不均匀等多种因素，叶轮的循环周期对称特性不可避免地遭到破坏，从而易造成结构失谐。在一定条件下(如系统具有高密集模态、弱耦合特性)，很小的失谐量便可造成结构振动模态发生急剧变化，出现振动模态局部化和能量积聚现象，导致叶轮发生疲劳破坏。这进一步促使人们日渐关注能带理论的研究以及相关的应用技术发展。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种离心叶轮，从而解决现有技术中由于叶片的结构失谐而导致的振动模态局部化和能量积聚的技术问题。
2、本专利技术是通过以下技术方案来实现：
3、一种离心叶轮，包括转轴以及若干叶片；
4、所述转轴上连接有第一交变电源，所述交变电源用于对转轴提供周期性交变电流；
5、沿所述转轴的周向设有若干组电容对，任意一组所述电容对包括设置在叶片两侧的第一电容以及第二电容；
6、所述第一电容以及第二电容之间连接有第二交变电源，所述第二交变电源用于对任意一组电容对提供周期性交变电流；
7、任意一组所述电容对上均连接有控制单元，当叶片发生局部振动时，靠近所述发生局部振动叶片的控制单元控制与其连接的电容对工作，产生指向或者背向所述转轴的安培力。
8、优选的，所述转轴上设有轴承，若干组所述电容对通过所述轴承与转轴连接。
9、优选的，所述第一交变电源对转轴提供的交变电流变化周期与第二交变电源对任意一组电容对提供的交变电流的变化周期一致。
10、优选的，所述控制单元包括第一对比电阻r1、第一热敏电阻rf1、第二对比电阻r2、第二热敏电阻rf2、保护电阻rm、比较器m以及交流开关s；
11、所述第一对比电阻r1与第二热敏电阻rf2串连，所述第一热敏电阻rf1与第二对比电阻r2串连，所述保护电阻rm与第一对比电阻r1以及第二热敏电阻rf2的串连电路、第一热敏电阻rf1以及第二对比电阻r2的串连电路并联；
12、所述比较器m的反相输入端设置在第一对比电阻r1与第二热敏电阻rf2之间，所述比较器m的正相输入端设置在第一热敏电阻rf1与第二对比电阻r2之间，比较器m的输出端接入交流开关s的控制端；
13、所述保护电阻rm经交流开关s1与第一电容相连；
14、所述第二交变电源u的一端与相互并联的第一对比电阻r1、第一热敏电阻rf1及保护电阻rm连接，另一端与第二电容连接；
15、第二热敏电阻rf2与第二对比电阻r2接地。
16、优选的，所述第一热敏电阻rf1以及第二热敏电阻rf2相同，其温度系数小于-3000ppm/℃。
17、优选的，所述第一热敏电阻rf1在叶片发生局部振动化时阻值降低，其降低后的电阻值不大于第一对比电阻r1阻值的50％；所述第二热敏电阻rf2在在叶片发生局部振动化工况时阻值降低，其降低后的电阻值也不大于第二对比电阻r2阻值的50％。
18、优选的，所述第一对比电阻r1以及第二对比电阻r2的电阻值相等，且温度系数的绝对值不大于100ppm/℃；所述第一对比电阻r1的电阻值与叶片未发生局部振动化时第一热敏电阻rf1的阻值相等，所述第二对比电阻r2的电阻值与叶片未发生局部振动化时第二热敏电阻rf2的阻值相等。
19、优选的，所述第一电容以及第二电容的电容量不小于5μf。
20、优选的，所述保护电阻rm的阻值为1～10kω。
21、优选的，所述第一交变电源产生的传导电流i(s1)为0～3000ma，产生的位移电流id对应的电场峰值强度不小于800v/m，频率为50hz。
22、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
23、本专利技术公开一种离心叶轮，该叶轮设置的第一交变电源在转轴的旋转下，可以产生沿叶轮切向的磁场，当叶片的局部位置发生振动时，设置的第二交变电源可以在控制单元的控制下控制至少一组第一电容以及第二电容的通断，当任意组第一电容以及第二电容工作时，在叶片的振动区域产生轴向的电流，通过调控电流的方向，可以在叶片的振动区域产生指向或者背向轴心的安培力，该安培力可以使得弹性模量变化，同时使得泊松比失谐，实现了对振动局部化区域禁带频率的调控，使其与激励频率错开，使能量局部化现象减弱或消失。该叶轮结构简单，设计合理，可以根据振动的位置精准调控振动区域的禁带频率。
24、进一步的，转轴上设有轴承，若干组所述电容对通过所述轴承与转轴连接，轴承的设置使得若干组所述电容对与转轴的连接更加便捷。
25、进一步的，所述第一交变电源对转轴提供的交变电流变化周期与第二交变电源对任意一组电容对提供的交变电流的变化本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种离心叶轮，其特征在于，包括转轴(1)以及若干叶片(2)；
2.根据权利要求1所述的一种离心叶轮，其特征在于，所述转轴(1)上设有轴承(4)，若干组所述电容对(3)通过所述轴承(4)与转轴(1)连接。
3.根据权利要求1所述的一种离心叶轮，其特征在于，所述第一交变电源对转轴(1)提供的交变电流变化周期与第二交变电源对任意一组电容对提供的交变电流的变化周期一致。
4.根据权利要求1所述的一种离心叶轮，其特征在于，所述控制单元包括第一对比电阻R1、第一热敏电阻Rf1、第二对比电阻R2、第二热敏电阻Rf2、保护电阻Rm、比较器M以及交流开关S；
5.根据权利要求4所述的一种离心叶轮，其特征在于，所述第一热敏电阻Rf1以及第二热敏电阻Rf2相同，其温度系数小于-3000PPM/℃。
6.根据权利要求4所述的一种离心叶轮，其特征在于，所述第一热敏电阻Rf1在叶片发生局部振动化时阻值降低，其降低后的电阻值不大于第一对比电阻R1阻值的50％；所述第二热敏电阻Rf2在在叶片发生局部振动化工况时阻值降低，其降低后的电阻值也不大于第二
7.根据权利要求4所述的一种离心叶轮，其特征在于，所述第一对比电阻R1以及第二对比电阻R2的电阻值相等，且温度系数的绝对值不大于100PPM/℃；所述第一对比电阻R1的电阻值与叶片未发生局部振动化时第一热敏电阻Rf1的阻值相等，所述第二对比电阻R2的电阻值与叶片未发生局部振动化时第二热敏电阻Rf2的阻值相等。
8.根据权利要求4所述的一种离心叶轮，其特征在于，所述第一电容(31)以及第二电容(32)的电容量不小于5μF。
9.根据权利要求4所述的一种离心叶轮，其特征在于，所述保护电阻Rm的阻值为1～10kΩ。
10.根据权利要求1所述的一种离心叶轮，其特征在于，所述第一交变电源产生的传导电流i(s1)为0～3000mA，产生的位移电流id对应的电场峰值强度不小于800V/m，频率为50Hz。
...【技术特征摘要】
1.一种离心叶轮，其特征在于，包括转轴(1)以及若干叶片(2)；
2.根据权利要求1所述的一种离心叶轮，其特征在于，所述转轴(1)上设有轴承(4)，若干组所述电容对(3)通过所述轴承(4)与转轴(1)连接。
3.根据权利要求1所述的一种离心叶轮，其特征在于，所述第一交变电源对转轴(1)提供的交变电流变化周期与第二交变电源对任意一组电容对提供的交变电流的变化周期一致。
4.根据权利要求1所述的一种离心叶轮，其特征在于，所述控制单元包括第一对比电阻r1、第一热敏电阻rf1、第二对比电阻r2、第二热敏电阻rf2、保护电阻rm、比较器m以及交流开关s；
5.根据权利要求4所述的一种离心叶轮，其特征在于，所述第一热敏电阻rf1以及第二热敏电阻rf2相同，其温度系数小于-3000ppm/℃。
6.根据权利要求4所述的一种离心叶轮，其特征在于，所述第一热敏电阻rf1在叶片发生局部振动化时阻值降低，其降低后的电阻值不大于第一对比电...
【专利技术属性】
技术研发人员：张家忠，汪新宇，周国龙，黄腾龙，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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