渦輪泵停穩後,試驗間仍保持隔離。高速轉子哪怕已經斷電,也要等真空、溫度與殘餘轉速全部回到安全區才能開門。
周野先看完整升速瀑布圖。兩條邊帶從每分鐘二萬八千轉開始靠近主頻,在三萬二千轉達到最大,三萬四千轉後又逐漸分開。
這種形狀更像一次被穿過的共振區,而不是固定質量偏心。換軸承無效也說明問題未必來自滾動體本身。
團隊先排除流體激勵。試驗改用不同入口壓力重複升速,若是汽蝕或葉輪流道不穩定,異常轉速應隨工況明顯移動;兩條邊帶仍釘在原區間,只是幅值略有變化。
電機控制器也被替換成外部驅動源。開關頻率改變後,電流頻譜跟著移動,機械振動邊帶卻不動,排除了控制諧波恰好疊加的可能。
最後,他們在轉子上增加一枚已知小試重。主頻響應按預測改變,邊帶間距仍保持十八赫茲。普通不平衡能被試重影響,週期剛度的調變節奏卻沒有因此消失。
三輪排除試驗花掉半天,卻讓後面的拆檢不再像盲人摸象。周野把每一條被否定的假設也寫進故障樹,因為“不是它”同樣是可以複用的結論。
轉子由渦輪、細長軸和葉輪組成,外面還有低溫殼體。任何一個結構模態與旋轉激勵相遇,都可能讓振動只在窄轉速區放大。
工程師的有限元模型顯示,第一彎曲臨界轉速在三萬六千轉,理論上離異常區還有距離。周野問模型是否加入低溫收縮後的葉輪輪轂接觸剛度,會議室頓時安靜。
葉輪透過過盈配合裝在軸上。常溫測得的過盈量合格,降到液氫溫區後,葉輪與軸材料收縮率不同,接觸壓力會重新分佈。
歷史記錄顯示,這隻葉輪在常溫低速驗收時振動一直優秀,進一步證明問題不是裝配後立刻存在的固定偏心,而是溫度與轉速共同改變了接觸狀態。
如果輪轂一側貼得更緊、另一側略松,轉子不是簡單變重,而是彎曲剛度每轉一圈都在兩個方向間變化。這種週期剛度會在主頻兩側長出邊帶。
拆檢發現,輪轂沒有明顯滑移,接觸面卻有兩塊顏色更亮的扇區。亮區相隔近一百八十度,像一根軸只靠兩邊肩膀扛著葉輪。
藍油接觸檢查在常溫下仍顯示整圈均勻。問題只在低溫出現,回溫後金屬重新膨脹,接觸印跡又會把證據蓋住。
團隊在輪轂外圓佈置低溫應變片,用慢速旋轉加側向載荷反推接觸剛度。冷態資料表明,最大與最小方向相差百分之十四。
為什麼加工合格的圓柱面會變成兩個硬點?三座標複測給出一個容易被忽略的結果:軸頸圓度誤差只有零點零零三毫米,單獨看完全合格,但誤差形狀不是橢圓,而是輕微三瓣形。
輪轂內孔也有四瓣波紋,來自磨削時的支撐節奏。常溫過盈較大,兩種微小波形被壓平;低溫接觸壓力下降後,三瓣與四瓣疊加成不斷變化的區域性支撐。
每轉一圈,接觸剛度按一個低頻包絡變化。計算出的調變頻率正接近邊帶間距十八赫茲。
林浩把三瓣與四瓣相位旋轉後重算。只差十五度,臨界轉速便能前後移動上千轉。難怪兩隻尺寸都合格的輪轂,在冷態表現可能完全不同。
有人提議把過盈量整體加大,用更高壓力把波形壓平。周野拒絕。過盈過大會在低溫下把輪轂脹裂,也會增加拆裝與葉輪變形風險。
另一個方案是把軸頸與內孔都磨到更高圓度。可以改善,卻不能保證兩種材料在全溫區始終保持理想接觸,製造成本也會迅速上升。
周野提出分割槽等剛度配合:不追求整圈同樣大的壓力,而是在輪轂內表面設定連續漸變的微補償層,讓低溫收縮後各方向的等效剛度接近一致。
補償層厚度最大隻有幾微米,不能變成離散墊片,否則高速下會產生新的質量偏心。材料還要耐液氫、抗微動磨損,並能與輪轂基體牢固結合。
系統掃描了庫房裡一隻因葉片邊緣磕傷報廢的同型葉輪。輪轂主體完整,材料批次與在役件一致,適合作為重構基體。
【檢測到可重構低溫高速葉輪元件】
【目標:分割槽等剛度輪轂與抗微動配合層】
【預計消耗重構點:】
【當前重構點:】
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