[發明專利]流體機械葉片多裂紋的聲發射檢測方法

有效

• 申請號: 201710866467.8
• 申請日: 2017-09-22
• 公開（公告）號: CN107478729B
• 公開（公告）日: 2019-12-17
• 發明（設計）人: 周勃;俞方艾;陳長征
• 申請（專利權）人: 沈陽工業大學
• 主分類號: G01N29/14
• 分類號: G01N29/14;G01N29/44
• 代理公司: 21107 沈陽亞泰專利商標代理有限公司
• 代理人: 史力伏

本發明公開了一種流體機械葉片多裂紋的聲發射檢測方法，首先在機組葉片的多裂紋附近安裝聲發射傳感器，采用美國PAC公司的PCI?2聲發射采集系統進行信號采集，確定信號的采樣頻率、采樣長度、濾波頻率等采集參數；應用小波分析和盲分離結合技術對所提取的裂紋聲發射信號進行特征分析，從而對葉片和設備進行多裂紋檢測，識別出主裂紋。本發明能夠以簡單、高效、準確的方式來識別多裂紋復合材料損傷，從而保證機組的安全性和高效性，延長葉片使用壽命、減少維護成本；并且能夠明晰裂紋狀態與特征參數的評價機制，從而解決流體機械設備多裂紋的檢測問題，避免由于葉片的裂紋故障而引起的事故發生。

技術領域

本發明屬于設備狀態監測及故障診斷技術領域，具體地是涉及一種流體機械葉片多裂紋的聲發射檢測方法。

背景技術

流體機械廣泛應用于水利、發電、石油、化工、冶金、礦山、鋼鐵、軍工等重要行業中，常用的流體機械包括風力機、水輪機、汽輪機、燃氣輪機、膨脹機、通風機、壓縮機等。在流體機械中，葉片在能量轉換中起到的作用十分重要，是離心式流體機械的主要過流部分，所以葉片是否能穩定運轉，直接決定了離心式流體機械機組的工作效率與成本。在常見的流體機械設備故障中，由于葉片裂紋故障難以檢測、初期隱蔽性好不易察覺，導致在檢測過程中常被忽略，從而造成設備安全隱患。葉片裂紋故障現已成為流體機械中十分常見的隱患問題，以簡單、高效、準確的方式對葉片裂紋故障進行檢測，研究葉片裂紋損傷，盡可能的避免經濟損失，是目前國內外設備故障診斷的主要難題。

由于流體機械機組葉片上的裂紋為非均勻分布的多裂紋組合，各個裂紋之間的相互作用也因其方向與分布的不同而形成不同的應力場，從而導致結構的剩余強度通常與以單一裂紋模型確定的剩余強度結果并不相同。裂紋分布較近時，裂紋之間的互相影響使得裂紋偏離各自的擴展方向，并且在達到一定條件時發生合并，形成新的主裂紋擴展，葉片裂紋的擴展速率會突然加快乃至發生瞬時斷裂，對結構的壽命產生非常大的影響。因此，多裂紋檢測是結構壽命評估的關鍵問題。但是，一直以來，對于葉片裂紋的研究主要集中在單裂紋上，對于多裂紋的定量辨識問題較少研究。

目前廣泛應用的葉片裂紋檢測技術包括振動測試、油液監測、熱成像采樣等，但是都不適合大型流體機械機組的現場監測。聲發射技術現在已成為材料領域和工程研究的一種常用手段，聲發射檢測儀器的靈敏性得到許多研究成果的肯定。應用聲發射信號監測機組葉片，不但能定位裂紋故障還能監測故障發生過程。可是聲發射儀也會受到外界的擾動，比如儀器的激勵和夾具碰撞，以及噪音等因素，導致很難區分真正的裂紋擴展信號和其他噪聲信號。

聲發射信號的提取與去除噪聲的問題一直以來都是在不斷地完善中，而普遍采用的聲發射參數分析方法沒有利用到聲發射的全部信息，缺少對聲發射信號自身處置和對信號波形識別的技術研究。對于流體機械機組葉片這類特殊的桿狀構件，采集到的是多模態混疊信號，常規的信號處理技術很難提取出真正有用的信息，這也為如何區分多裂紋損傷的信號特征，進而檢測裂紋狀態提升了難度。

發明內容

本發明的目的就是針對流體機械機組葉片多裂紋的故障特點和現有多裂紋故障檢測方法存在的上述不足之處，提供一種能夠提高流體機械機組葉片裂紋的故障檢測能力、有效提取聲發射信號特征、能夠識別出主裂紋、具有良好應用前景的小波消噪和盲源分離技術相結合的新的流體機械葉片多裂紋的聲發射檢測方法。本發明的檢測方法首先通過小波分析手段來對測試信號進行消噪,再利用盲去卷積MBLMS算法來分離盲源信號并提取裂紋聲發射信號特征參數，進而根據提取的特征量來定量診斷裂紋的發展趨勢，并由此明確裂紋狀態與聲發射信號特征參數的關聯機制，既避免了復雜力學計算求解的難題，也克服了傳統信號處理方法無法提取多耦合信號微細特征的問題，并且能夠明晰裂紋狀態與特征參數的評價機制，從而解決流體機械設備多裂紋的檢測問題，避免由于葉片的裂紋故障而引起的事故發生。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案。

本發明一種流體機械葉片多裂紋的聲發射檢測方法，其特征在于包括以下步驟：