射水抽气器不同固定方式的安装影响？ 

      射水抽气器不同固定方式的安装影响？对电厂用射水抽气器进行了有限元计算，得到了抽气器在七种不同固定方式下的前六阶固有频率与振型，并分析了不同固定方式对于抽气器各阶固有频率及振型变化的影响。分析发现，抽气器的固定方式对其各阶固有频率及振型均有影响，随着各固定方式牢固程度的增加，对应的各阶固有频率数值也随之增加；但每阶振型对应的变形方式与抽气器的固定方式之间并不存在较为固定的对应关系；不论在何种固定方式下，随着阶数的增大，其振型对应的变形状况将变得越为复杂。
     射水抽气器是用水射流抽吸气体的装置，广泛用于较大型的汽轮机中，将漏入凝汽器的空气不断抽出，以维持凝汽器中的正常真空。对射水抽气器的大抽吸气量进行计算，认为喉管内液气两相混合的位置和流动状态是影响大吸气流量的重要因素；讨论长喉管射水抽气器的结构设计方法；分别分析喉管长度、喉管数量、喷嘴位置等因素对于射水抽气器工作效率的影响；对射水抽气器发生蚀损的机理作了分析与研究，并在此基础上提供了一些有效防止蚀损的经验和技术措施；针对国产大型机组射水抽气器的振动问题，提出一种在凝汽器与抽气器之间的抽气管路加装冷却器来实现将水蒸汽从气-汽混合物中凝结并疏出的方法，有效解决了抽气器的振动问题。以上文献为射水抽气器的设计、制造及改进提供了基础，但没有考虑抽气器的动特性及一些变动性因素(如固定方式不同)对抽气器动特性的影响。将研究不同固定方式对于射水抽气器各阶固有频率与振型的影响。
1模型建立与处理
     射水抽气器在结构上主要由工作水室(工作喷嘴)、混合室、喉管、扩压管、固定板等组成，如图1所示。一些射水抽气器没有设立单独的固定板，抽气器的固定是通过进水口与进气口部位的法兰连接来实现。
图1射水抽气器结构组成
     射水抽气器三维模型(图2)采用通用的CAD软件SolidEdgeV20进行建立，先分别建立工作喷嘴、混合室、喉管等组成构件，后进行整体装配。
图2射水抽气器模型
     本文后续研究将分析射水抽气器不同固定方式对其动特性如模态、振型等的影响，需要将SolidEdge中所建立的模型导入有限元分析软件中。采用ANSYS进行分析，模型导入的具体方法为：从SolidEdge中将建立的三维模型另存为后缀.sat的文件，保存至不带有汉字路径的本地磁盘中；然后打开有限元软件，通过File>Import>.Sat将另存好的模型导入。
模型导入后，在进行动特性分析前需要对模型进行前处理，主要包括以下几个方面：
     (1)体合并：由于抽气器是通过将若干个体模型进行装配得到的整体，故应先对所有的体进行布尔加操作，形成一个总的体模型；
     (2)定义单元与材料属性：选取Solid186单元，该单元为含有20个节点的砖形单元，定义材料的弹性模型为2.1E11Pa,泊松比为0.3,密度为7800kg/m3;
     (3)模型剖分：采用智能剖分，剖分精度为8,终得到抽气器有限元模型如图3所示。
图3有限元模型
2不同射水抽气器固定方式对动特性的影响
2.1射水抽气器固定方式及其等效处理
     现有射水抽气器的固定方式主要有几种：
     ①通过固定板固定；
     ②通过进水口与进气口处的法兰联接实现固定；
     ③通过固定板、进水口或进气口法兰固定；
     ④同时通过固定板、进水口以及进气口处的法兰三处实现固定。
     对于射水抽气器固定等效处理方法为：先是选中对应固定部位的螺栓安装孔,然后选中安装孔上的所有节点,后约束沿X、Y、Z方向平动以及沿X、Y及Z轴转动的六个自由度。
2.2不同固定方式下的模态与振型
     采用有限元软件中的“BlockLanczos”法对几种不同固定方式下的射水抽气器进行模态分析，提取得到抽气器的前六阶的阶固有频率，结果如表1所示。取固定板与进水口、进气口法兰三处固定的情况为例，对应的前六阶模态如图4所示，各阶振型对应的形变向量图如图5所示。结合射水抽气器的各阶模态及其各振型对应的形变向量图即可分析得到抽气器各阶振型的变形情况，结果如表2所示。
     由表1可知，不论何种固定方式，射水抽气器各阶固有频率均较低，在抽气器工作时，只需注意使得抽气的激振源(如水泵等)的激振频率避开这些低频段即可保证抽气器处于正常的振动范围内工作。而事实上，一般激振源的激振频率大多要远远高于这些数值，例如水泵的激振频率为水泵转速乘以叶片数，一般都是上千赫兹，这就有利于射水抽气器将振动控制在一个较小的范围之内，也有利于抽气器的长期稳定运行。
表1不同固定方式下射水抽气器的前六阶固有频率
固有频率/×103Hz固定方式1阶 2阶 3阶 4阶 5阶 6阶
固定板固定 3.793 9.692 42.602 46.52 79.625 97.95
进水口法兰固定 10.378 10.965 66.085 66.708 124.62 143.86
进气口法兰固定 13.731 14.617 67.242 79.996 107.45 120.4
固定板与进水口法兰固定 14.807 14.839 93.554 98.757 158.2g 232.41
进水口与进气口法兰固定 14.941 15.298 100.38 102.58 124.85 173.65
固定板与进气口法兰固定 14.837 15.647 102.9 107.07 215.15 273.31
固定板及进水口、进气口法兰固定 15.326 15.671 105.78 107.12 222.09 292.32
(a)一阶振型(b)二阶振型(c)三阶振型
(d)四阶振型(e)五阶振型(f)六阶振型
图4三处固定方式下抽气器各阶振型
(a)一阶形变向量图(b)二阶形变向量图(c)三阶形变向量图
(d)四阶形变向量图
(e)五阶形变向量图
(f)六阶形变向量图
图5三处固定方式下抽气器各阶振型对应的形变向量图
表2不同固定方式下射水抽气器的前六阶振型对应的变形情况
变形情况
固定方式1阶2阶 3阶 4阶 5阶 6阶
固定板固定 沿X轴旋转沿X轴平动 沿Z轴旋转 沿X轴旋转、沿X轴平动 沿Y轴旋转、沿z轴旋转
沿X轴平动 沿X轴平动、沿Z轴平动、沿X轴旋转
进水口法兰固定 沿Y轴旋转沿X轴旋转 沿X轴旋转
沿Y轴旋转 沿X轴旋转沿Z轴旋转 沿X轴旋转、沿Y轴平动 沿X轴旋转、沿Z轴旋转、沿Z轴平动
进气口法兰固定 沿X轴旋转沿Y轴旋转 沿γ轴旋转沿X轴平动、沿X轴旋转 沿X轴旋转、沿γ轴旋转 沿z轴旋转、沿X轴平动 沿X轴旋转、
沿Y轴平动
固定板与进水口法兰固定 沿γ轴旋转沿z轴平动 沿X轴旋转、沿γ轴旋转 沿Y轴旋转沿Z轴旋转 沿X轴旋转、沿Z轴平动 沿X轴旋转、沿Y轴旋转、沿Z轴旋转
进水口与进气口法兰固定 沿Y轴旋转沿X轴旋转 沿γ轴旋转、沿X轴平动 沿X轴旋转沿Y轴平动 沿X轴旋转、沿Z轴平动 沿X轴旋转、沿Z轴旋转
固定板与进气口法兰固定 沿Y轴旋转沿X轴旋转 沿Y轴旋转、沿Z轴旋转 沿X轴旋转、沿Y轴平动 沿X轴旋转、沿Z轴平动 沿X轴旋转、沿Y轴旋转、沿X轴平动
固定板及进水口进气口法兰固定 沿Y轴旋转沿X轴旋转 沿Y轴旋转、沿X轴平动 沿X轴旋转、沿γ轴平动 沿X轴旋转、沿Z轴平动 沿γ轴旋转、
沿X轴平动、沿Z轴平动
2.3射水抽气器固定方式对动特性的影响
     观察表1可知，在不同的固定方式下，射水抽气器对应的各阶固有频率不同，对应的主要规律为，随着各固定方式牢固程度的增加，对应的各阶固有频率数值也随之增加。用动力学原理解释为，不同固定方式下对应的射水抽气器的等效刚度不同，对应固定效果越牢固的固定方式，其等效刚度便越大，又因系统固有频率与其等效刚度的二分之一次方成正比，故固定方式的固定效果越好，其固有频率也越大。
观察表2可知，不同的固定方式对应的各阶振型不同，但每阶振型对应的变形方式与抽气器的固定方式之间并不存在较为固定的对应关系。一个较为明显的规律为，不论在何种固定方式下，随着阶数的增大，其振型对应的变形状况将变得越为复杂。
     采用有限元计算了电厂凝汽器用射水抽气器在不同固定方式下的前六阶固有频率及振型，并分析了不同固定方式对于抽气器动特性的影响。得到的主要结论如下：
     (1)射水抽气器的前六阶固有频率较低，远低于水泵等激振源的激振频率，有利于抽气器在工作时将振动维持在一个较小范围内；
     (2)抽气器的固定方式对其各阶固有频率有影响，随着各固定方式牢固程度的增加，对应的各阶固有频率数值也随之增加；
     (3)不同的固定方式所对应的抽气器的各阶振型有所不同，但是每阶振型所对应的变形方式与抽气器的固定方式间并不存在较为固定的对应关系；
     (4)不论在何种固定方式下，随着阶数的增大，其振型对应的变形状况将变得越为复杂。