[發明專利]變速下高速旋轉葉片同步振動參數檢測方法

有效

• 申請號: 200910070000.8
• 申請日: 2009-07-31
• 公開（公告）號: CN101625260A
• 公開（公告）日: 2010-01-13
• 發明（設計）人: 段發階;歐陽濤;李孟麟;葉德超
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01H13/00
• 分類號: G01H13/00;G01H1/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所
• 代理人: 劉國威

技術領域

本發明是關于旋轉機械葉片振動的檢測方法，更具體地說，本發明是關于基于葉尖定時原理變速條件下多傳感器任意分布的高速旋轉葉片同步振動參數檢測方法。

背景技術

葉尖定時測振技術在旋轉機械實時監測及故障診斷領域中占有重要地位，特別是航空發動機、電站發電機、煙氣輪機等旋轉機械的葉片振動在線監測應用中，對葉尖定時測振技術提出了更高的要求，促使其向高精度、全面參數檢測方向發展。葉尖定時測振技術是一種非接觸檢測方法，其基本原理是將葉尖定時傳感器安裝在旋轉機械相對靜止的殼體上，利用傳感器測量葉片通過時產生的脈沖信號來記錄葉片到來的時間，葉片到達時間t隨著葉片的振動而變化，通過一定算法對時間序列{t}進行處理即可辨識出葉片振動信息。由于葉尖定時測振技術屬于一種嚴重欠采樣方法，辨識葉片振動信息相對困難。針對葉片異步振動已提出并研究了差頻法、三均布、五均布、延時采樣等多種檢測方法。葉片同步振動頻率與轉速成整數倍關系，從而增加了同步振動信息辨識難度，目前已被研究的檢測方法主要有速矢端跡法、雙參數法、二等夾角法等等。各種檢測方法各有利弊，需在特定條件下才能獲取部分振動參數，辨識精度有待提高，算法有待改善。

發明內容

為克服現有技術的前述不足，本發明的目的是提供一種辨識精度高，適應性強的變速下高速旋轉葉片同步振動參數檢測方法。

本發明采用的技術方案是，變速下高速旋轉葉片同步振動參數檢測方法，包括下列步驟：

第一步是確定葉尖定時測振的多傳感器分布方案：

首先根據實際被測旋轉機械性能預估被測葉片可能發生的同步振動倍頻Ne，其次，根據旋轉機械實際要求確定可安裝葉尖定時傳感器的數量、分布情況及確定傳感器間安裝夾角αij，i、j為傳感器標號；

第二步是根據以上確定方案進行同步振動測量；

第三步是采用遍歷方法準確獲得葉片共振倍頻Ne、固有頻率fn等參數：

選取包含葉片實際共振倍頻Ne的一段倍頻遍歷范圍，把葉尖定時傳感器實際安裝夾角αij和所選倍頻依次代入公式1計算出不同傳感器的振動相位差并規整到0~360°：

其中N_ek∈(N_e1～N_e2)????????(1)

通過比較實際各傳感器測得的振動相位差，以計算值與測得值的誤差方和根判定二者的相近程度，倍頻遍歷中使得誤差方和根取最小的倍頻Nek為葉片實際振動的倍頻值，即Ne＝Nek，從而葉片固有頻率f_n＝N_e·f_r0。

在葉片轉子升速或降速運行條件下，所述變速下高速旋轉葉片同步振動參數檢測方法是將葉尖定時傳感器和轉速同步傳感器測得信號經過處理模塊和采集模塊提取所有葉片通過同步共振區時的振動信息，在計算機中采用處理算法處理后得到測量結果。

所述確定傳感器間安裝夾角αij是，通過傳感器分布優化方法，根據同步振動預期辨識效果的評價函數確定葉尖定時多傳感器的分布方案，即采用安裝角的平均值E(Ne)和標準差D(Ne)兩個評價函數對安裝方案進行評估，確定傳感器安裝夾角和數量。

所述的倍頻遍歷是選取一段振動倍頻值，依次算出每一倍頻值下的各傳感器理論測得振動相位差，與各傳感器實際測量的振動相位差相比較，最相近的結果所對應的倍頻值即為實際振動的倍頻值。

本發明提供的可以帶來如下效果：

本發明通過比較實際各傳感器測得的振動相位差，采用遍歷方法準確獲得葉片共振倍頻Ne、固有頻率fn，因而本發明不需要測量的特定前提條件，適應性強。

通過比較實際各傳感器測得的振動相位差，以計算值與測得值的誤差方和根判定二者的相近程度，倍頻遍歷中使得誤差方和根取最小的倍頻Nek為葉片實際振動的倍頻值，因而本發明測量結果準確可靠。

附圖說明

圖1示出本發明的同步振動檢測方法系統框圖。

圖2示出本發明的同步振動傳感器分布優化方法圖。

圖3示出本發明的實施例中葉片振動位移和轉速曲線圖。

圖4示出本發明的實施例中葉片共振區振動位移曲線擬合圖。

圖5示出本發明的實施例中葉片共振倍頻遍歷分析圖。

圖1中：1為旋轉機械機殼；2為轉子葉片；3為葉尖定時傳感器；4為轉速同步傳感器；5為信號處理模塊；6為信號采集模塊；7為計算機處理軟件。

具體實施方式