[發明專利]恒速下高速旋轉葉片同步振動參數檢測方法

有效

• 申請號: 200910070001.2
• 申請日: 2009-07-31
• 公開（公告）號: CN101629846A
• 公開（公告）日: 2010-01-20
• 發明（設計）人: 段發階;李孟麟;歐陽濤;孔祥洪
• 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恒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，目前已被研究的同步振動檢測方法主要有速矢端跡法、雙參數法、二等夾角法等等。以上同步振動檢測方法需要以旋轉機械勻變速運行為前提條件，具有一定的局限性。實際中旋轉機械正常運行時為恒速運行，為滿足實時在線監測的需要，有待研究一種恒速下葉片同步振動檢測方法。

發明內容

為克服現有技術的前述不足，解決恒速下高速旋轉葉片同步振動參數檢測以勻變速運行為前提條件的局限性，本發明的目的是提供一種恒速下高速旋轉葉片同步振動參數檢測方法，滿足實時在線監測的需要。

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

基于葉尖定時測振原理，將葉尖定時傳感器檢測到的某一葉片同步振動位移y_i表示為：

y_i＝Asin(N_eα_i+φ₀)+C????(i＝0、1、2…)????????????(1)

i表示不同葉尖定時傳感器編號，α_i為不同葉尖定時傳感器相對0號葉尖定時傳感器的安裝夾角，編號為0的葉尖定時傳感器安裝夾角α₀＝0，φ₀為0號葉尖定時傳感器測得葉片的振動相位，A為葉片同步振動幅值，C為振動常偏量；

選取包含葉片實際共振倍頻N_e的一段倍頻遍歷范圍，把葉尖定時傳感器實際安裝夾角α_i和所選倍頻N_ej代入公式(1)，構成超定方程組，由最小二乘方法解出不同倍頻對應多傳感器理論測得的振動位移；

將計算出的振動位移與實際測量的振動位移進行比較，求得兩者間誤差的方和根，倍頻遍歷過程中使得前述誤差方和根取最小值的倍頻N_ek為葉片實際振動的倍頻值，即N_e＝N_ek，從而葉片固有頻率f_n＝N_e·f_r0，f_r0為恒速下頻率平均值。

在葉片轉子恒速運行條件下，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，再在計算機中采用處理算法處理后得到測量結果。

所述的傳感器間安裝夾角αi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，計算出每一倍頻值下的各傳感器理論測得振動位移值，與各傳感器實際測量的振動位移值相比較，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：

本發明采用葉尖定時傳感器分布設置及倍頻遍歷過程的方法，因而不需要勻變速運動等測量前提條件，簡化了測量過程，滿足實時在線監測的需要。

采取葉尖定時傳感器安裝夾角的平均值E(Ne)和標準差D(Ne)兩個評價函數對測量方案進行評估，使得測量結果更為準確。

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預期辨識效果的評價函數圖。

圖3示出本發明的實施例中某傳感器測得的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所有傳感器獲得的葉片振動位移圖。