[發明專利]汽輪機葉片裂紋評估系統及汽輪機葉片裂紋預警方法

有效

• 申請號: 201810840201.0
• 申請日: 2018-07-26
• 公開（公告）號: CN109186744B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 張宏濤;李宇峰;翁振宇;馬義良;關淳;初世明;薛海亮;李央;梁天賦;郭魁俊;馬小樂
• 申請（專利權）人: 哈爾濱汽輪機廠有限責任公司
• 主分類號: G01H11/06
• 分類號: G01H11/06
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 岳泉清

1.汽輪機葉片裂紋評估系統，其特征在于，該系統包括葉片振動數據采集系統(1)、葉片振動數據管理系統(2)和葉片裂紋評估模塊(3)；

葉片振動數據采集系統(1)包括電渦流傳感器(11)、信號轉換電路(12)和信號調理電路(13)；

電渦流傳感器(11)，用于實時采集汽輪機運行狀態下整圈葉片和單只葉片的振動脈沖時間模擬信號；并將汽輪機的整圈葉片和單只葉片振動的脈沖時間模擬信號發送至信號轉換電路(12)；所述電渦流傳感器(11)的位置通過實驗結合有限元仿真計算分析確定；

信號轉換電路(12)，用于接收汽輪機整圈葉片和單只葉片振動的脈沖時間模擬信號數據，對接收的振動脈沖時間模擬信號數據進行模數轉換，獲得數字形式的振動數據，并結合汽輪機葉片的轉速和鍵相信號，對數字形式的振動數據進行時間-位移轉換，獲得數字形式的汽輪機整圈葉片和單只葉片的振動位移數據；并將數字形式的振動位移數據發送至信號調理電路(13)；

信號調理電路(13)，用于接收數字形式的汽輪機整圈葉片和單只葉片的振動位移數據，并對所接收的振動相位數據進行放大和濾波處理，并將放大濾波后的振動位移數據發送至葉片振動數據管理系統(2)；

葉片振動數據管理系統(2)，用于接收放大濾波后的汽輪機整圈葉片和單只葉片振動位移數據，并對振動位移數據進行存儲；同時接收葉片裂紋評估模塊(3)發送的特征數據，對特征數據進行存儲；并將接收的放大濾波后的汽輪機整圈葉片和單只葉片振動位移數據發送至葉片裂紋評估模塊(3)；

葉片裂紋評估模塊(3)包括葉片振動數據分析模塊(31)、疲勞評估預警模塊(32)和裂紋評估模塊(33)；

葉片振動數據分析模塊(31)，用于接收葉片振動數據管理系統(2)發送的放大濾波后的汽輪機整圈葉片和單只葉片振動位移數據，對所接收的振動位移數據進行處理獲取葉片振動的特征數據；并將汽輪機運行時整圈葉片的特征數據發送至裂紋評估模塊(33)，將將汽輪機運行時單只葉片的特征數據發送至疲勞評估預警模塊(32)；

所述特征數據包括汽輪機運行時單只葉片模態振動幅值和模態振動頻率的和汽輪機運行時整圈葉片的模態振動幅值和模態振動頻率；

疲勞評估預警模塊(32)，用于接收汽輪機單只葉片的模態振動幅值，并利用幅值-動應力關系模型，獲得汽輪機單只葉片所受的動應力，并根據葉片高周疲勞的應力壽命考核方法獲得汽輪機運行狀態下單只葉片的疲勞損傷量；

還用于判斷汽輪機單只葉片疲勞損傷量是否大于葉片疲勞預警值，汽輪機單只葉片疲勞損傷量大于葉片疲勞預警值時，發出葉片疲勞預警信號，實現單只葉片疲勞損傷的評估預警；

裂紋評估模塊(33)，用于接收汽輪機整圈葉片的模態振動頻率信號和單只葉片的模態振動頻率信號，利用電廠數據庫中汽輪機整圈葉片的固有頻率與葉片裂紋狀態的對應關系，獲得整圈葉片的裂紋狀態，利用電廠數據庫中汽輪機單只葉片的固有頻率與葉片裂紋狀態的對應關系，獲得單只葉片的裂紋狀態；

所述電廠數據庫包括葉片振動幅值-動應力關系模型和汽輪機整圈葉片節徑振動特性與葉片裂紋狀態的對應關系，以及汽輪機單只葉片振動特性與葉片裂紋狀態對應關系；汽輪機整圈葉片的節徑振動特性數據包括1至10階各節徑振動下的固有頻率和1至10階各節徑振動下的固有頻率所對應的整圈葉片振動幅值,汽輪機單只葉片的振動特性數據包括1至10階振動下的固有頻率和1至10階振動下的固有頻率所對應的單只葉片振動幅值。

2.根據權利要求1所述汽輪機葉片裂紋評估系統，其特征在于，該系統還包括圍帶，所述圍帶用于將汽輪機位于同一平面的一圈葉片連接為一體結構。

3.根據權利要求1或2所述汽輪機葉片裂紋評估系統，其特征在于，葉片振動數據管理系統(2)采用完全覆蓋對數字形式的振動位移數據進行存儲，采用稀釋式存儲方式對特征數據進行存儲。

4.根據權利要求1或2所述汽輪機葉片裂紋評估系統，其特征在于，汽輪機整圈葉片和單只葉片的模態振動幅值均通過最大值篩選方法從數字形式的振動位移數據中直接提取。

5.根據權利要求1或2所述汽輪機葉片裂紋評估系統，其特征在于，汽輪機整圈葉片和單只葉片的模態振動頻率通過對接收的數字形式的振動位移進行離散傅立葉轉換后獲取。