[實(shí)用新型]葉尖定時(shí)測(cè)振系統(tǒng)標(biāo)定裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201821420750.4
• 申請(qǐng)日: 2018-08-31
• 公開（公告）號(hào): CN209372216U
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 段發(fā)階;程仲海;傅驍;葉德超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): G01H17/00
• 分類號(hào): G01H17/00;G01M13/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 劉國(guó)威

本實(shí)用新型涉及非接觸式葉尖定時(shí)測(cè)振領(lǐng)域，為實(shí)現(xiàn)葉尖定時(shí)測(cè)振系統(tǒng)的標(biāo)定，驗(yàn)證葉尖定時(shí)測(cè)振系統(tǒng)測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性與可靠性，本實(shí)用新型，葉尖定時(shí)測(cè)振系統(tǒng)標(biāo)定裝置和方法，包括信號(hào)發(fā)生器，振動(dòng)臺(tái)，電容傳感器，旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)臺(tái)，包含葉尖定時(shí)傳感器的葉尖定時(shí)測(cè)振系統(tǒng)，葉尖定時(shí)傳感器固定于振動(dòng)臺(tái)，信號(hào)發(fā)生器發(fā)出的信號(hào)控制振動(dòng)臺(tái)產(chǎn)生模擬葉片振動(dòng)，安裝在振動(dòng)臺(tái)上的電容傳感器將振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)情況進(jìn)行反饋；初始時(shí)，旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)臺(tái)及安裝在上面的葉片不運(yùn)動(dòng)，信號(hào)發(fā)生器發(fā)出的信號(hào)控制振動(dòng)臺(tái)產(chǎn)生模擬葉片振動(dòng)；然后振動(dòng)臺(tái)不運(yùn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)臺(tái)上面的葉片運(yùn)動(dòng)。本實(shí)用新型主要應(yīng)用于非接觸式葉尖檢測(cè)場(chǎng)合。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及非接觸式葉尖定時(shí)測(cè)振領(lǐng)域，具體講,涉及葉尖定時(shí)測(cè)振系統(tǒng)標(biāo)定裝置。

背景技術(shù)

在航空發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、汽輪機(jī)、煙氣輪機(jī)等大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械中，動(dòng)葉片作為核心做功元件，其運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)直接影響設(shè)備的工作性能及運(yùn)行安全，高溫下葉片振動(dòng)參數(shù)的在線測(cè)量是保證設(shè)備工作性能和運(yùn)行安全的關(guān)鍵。

葉尖定時(shí)測(cè)振技術(shù)是目前葉片振動(dòng)參數(shù)在線測(cè)量方面研究的熱點(diǎn)。葉尖定時(shí)原理如圖1所示，葉尖定時(shí)傳感器1安裝于機(jī)匣2上，在定子上安裝轉(zhuǎn)速同步傳感器3，當(dāng)葉片4掃過葉尖定時(shí)傳感器1時(shí)測(cè)量電路產(chǎn)生脈沖信號(hào)記錄葉片相對(duì)轉(zhuǎn)速同步傳感器3的到達(dá)時(shí)間。根據(jù)測(cè)得的葉片到達(dá)時(shí)間與無振動(dòng)情況下葉片理論上的到達(dá)時(shí)間進(jìn)行比較，結(jié)合當(dāng)前轉(zhuǎn)速，即可獲得葉片的振動(dòng)位移。然后通過上位機(jī)程序和相關(guān)辨識(shí)算法即可計(jì)算得到葉片振動(dòng)頻率、幅值等振動(dòng)參數(shù)。常用的測(cè)量同步振動(dòng)的葉尖定時(shí)相關(guān)辨識(shí)算法有：?jiǎn)螀?shù)法[1]、雙參數(shù)法[2]、自回歸法[3]，基于任意角的葉片同步振動(dòng)參數(shù)辨識(shí)算法[4]，去OPR的葉片同步振動(dòng)參數(shù)辨識(shí)算法[5]等。常用的測(cè)量異步振動(dòng)的葉尖定時(shí)相關(guān)辨識(shí)算法有：Prony譜估計(jì)法、傳感器均布法、差頻法、“5+2”法[6]，恒速下葉片異步振動(dòng)參數(shù)辨識(shí)算法[4],變速激勵(lì)下葉片異步振動(dòng)參數(shù)辨識(shí)算法[7]等。

一方面，基于葉尖定時(shí)的葉尖定時(shí)測(cè)振系統(tǒng)主要由傳感器、傳感器驅(qū)動(dòng)與信號(hào)調(diào)理模塊、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和上位機(jī)軟件四個(gè)部分組成。葉尖定時(shí)測(cè)振系統(tǒng)在發(fā)動(dòng)機(jī)葉片振動(dòng)測(cè)量中的成功應(yīng)用已近10年，經(jīng)過不斷地改進(jìn)，在產(chǎn)品化、工程化、功能、算法、軟件方面的主要技術(shù)已經(jīng)被證明能夠滿足航空發(fā)動(dòng)機(jī)的測(cè)試需求。傳感器主要是感受葉片和軸上基準(zhǔn)到來時(shí)的物理量變化，目前國(guó)內(nèi)外已經(jīng)研制出不同種類和參數(shù)的多種傳感器，主要有光纖式、電渦流式和微波式等。傳感器驅(qū)動(dòng)與信號(hào)調(diào)理模塊主要是對(duì)傳感器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，對(duì)傳感器信號(hào)進(jìn)行降噪、放大等。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)前置電路模塊輸出的多路并行脈沖信號(hào)進(jìn)行識(shí)別、計(jì)數(shù)，濾波等數(shù)字化處理，然后按照通訊協(xié)議將數(shù)字化的葉尖定時(shí)信號(hào)傳送給上位機(jī)。上位機(jī)軟件采用多種算法從數(shù)據(jù)采集模塊上傳的葉尖定時(shí)信號(hào)中提取出葉片振動(dòng)信息，辨識(shí)出位移、振幅、頻率、相位等振動(dòng)參數(shù)，并提供實(shí)時(shí)采集、數(shù)據(jù)回放、離線分析等功能。

另一方面，工程試驗(yàn)中多通過葉尖定時(shí)測(cè)振法與應(yīng)變片法數(shù)據(jù)結(jié)果對(duì)比分析，相互驗(yàn)證。但應(yīng)變片法是通過在葉片表面粘貼應(yīng)變片來測(cè)量，屬于接觸式測(cè)量，會(huì)改變?nèi)~片的振動(dòng)特性，其測(cè)量結(jié)果只能驗(yàn)證說明葉尖定時(shí)測(cè)振系統(tǒng)測(cè)量結(jié)果的正確性，其準(zhǔn)確度難以滿足葉尖定時(shí)測(cè)振系統(tǒng)標(biāo)定的需求。目前尚無成熟的葉尖定時(shí)測(cè)振系統(tǒng)標(biāo)定方法。

[1]I.Y.Zablotsky and Yu.A.Korostelev,Measurement of resonancevibrations of turbine blades with the ELURAdevice[J].Energomashinostroneniye1970(2):36-39.

[2]Heath S.ANew Technique for Identifying Synchronous ResonancesUsing Tip-Timing[C]//1999:219-225.