[發明專利]基于改進葉尖定時原理的帶冠葉片測振方法及標定系統

在審

• 申請號: 201910628047.5
• 申請日: 2019-07-12
• 公開（公告）號: CN110307894A
• 公開（公告）日: 2019-10-08
• 發明（設計）人: 段發階;葉德超;周琦;李楊宗;程仲海;蔣佳佳;牛廣越;單鵬;張佳敏;邢琛;何赒
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01H11/06
• 分類號: G01H11/06
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程毓英

本發明涉及一種用于帶冠葉片測振的標定系統，包括電器部分和機械部分，所述的電器部分包括電渦流傳感器、信號調理模塊、信號采集模塊、數據分析模塊，所述的機械部分包括帶冠葉片安裝臺、三維位移臺，帶冠葉片安裝臺固定于三維位移臺上，帶冠葉片固定于帶冠葉片安裝臺上，電渦流傳感器固定于帶冠葉片上方。所述的標定系統還包括固定于所述三維位移臺上的標定標志位，所述的標定標志位為金屬導體，固定于帶冠葉片的前方，其寬度大于帶冠葉片寬度，高度根據帶冠葉片的高度而定。本發明同時給出基于所述標定系統實現的基于改進葉尖定時原理的帶冠葉片測振方法。

技術領域

本發明屬于電渦流式精密測量技術領域，尤其涉及一種帶冠葉片測振方法及標定裝置。

背景技術

隨著電廠往大功率、智能化、安全可靠的方向發展，汽輪機葉片作為做功核心部件承受的負荷越來越復雜。尤其是在目前的靈活性電力調峰應用中，葉片的工作狀態不穩定，如負荷、轉速、壓力、濕度等，導致葉片故障發生機率增多。因此對汽輪機葉片進行實時振動測量顯得尤為重要。

當前，非接觸葉片振動測量廣泛采用葉尖定時測振技術。典型的葉尖定時測振系統是由葉尖定時傳感器(包括多個測振用傳感器和1個鍵相傳感器)、信號調理模塊、信號采集模塊和數據處理模塊4部分組成。其基本原理是將測振用傳感器的探頭安裝在汽輪機外缸上，感受汽輪機葉片經過探頭的到達時間，將其與無振動狀態相比，如果葉片葉尖沿旋轉方向(周向)發生振動，則葉片會“提前”或“延遲”到達，通過算法可對到達時間進行數據分析還原出葉片振動參數。

當前葉尖定時測振技術可采用光纖式傳感器，電容式傳感器，微波式傳感器和電渦流式傳感器，主要應用于航空發動機、燃氣輪機中的自由葉片監測中。光纖式傳感器探頭體積小，結構比較簡單，分辨力與靈敏度較高，頻帶寬，動態響應好，但其測量結果易受被測葉片反射系數、傳感器的安裝角度、安裝位置以及傳感器工作環境的影響；電容式傳感器基于平行平板電容原理，通過測量傳感器電極與轉子葉尖間的電容實現葉尖間隙的測量，通常間隙電容值在1pF以內，因此需要高信噪比的信號處理電路，同時易受傳感器工作環境的影響；微波式傳感器能夠測量非金屬葉片，對介質不敏感，具有很好的耐高溫性能，但該方法的測量精度隨激勵頻率的提高而提高，同時易受空間濾波效應的影響，電路要求很高，處理算法復雜，成本昂貴。

電渦流式傳感器和上述相比，克服了光纖式、電容式和微波式傳感器的各種局限，具有結構簡單，信噪比高，頻率響應快，能在較污染的環境下工作的優點，因此非常適合電廠汽輪機帶冠葉片狀態監測，具有較高的工程實踐價值。

上述的各類方法通常都應用在自由葉片的振動測量中，而對于當前電廠廣泛應用的帶冠葉片的振動測量，國內外文獻還鮮有報道。

葉片沿旋轉方向高速旋轉時，會受到自身質量產生的離心力、氣流的橫向氣體力和熱負荷的作用，其中來自氣流的擾動是葉片產生振動的主要原因。帶冠葉片由于葉冠的存在，整圈葉片的剛性增強，在葉冠碰撞和滑移的聯合作用下，周向振動能量被大量消耗，軸向振動變為主導。經典葉尖定時測振技術只能測量葉片周向方向的振動情況，不適用于以軸向振動為主導的帶冠葉片的振動測量，因此如何改進現有技術使其能夠測量帶冠葉片的軸向振動是本發明的重點。

發明內容

本發明為了克服現有技術在汽輪機帶冠葉片振動測量中的不足，提出一種基于改進葉尖定時原理的帶冠葉片測振方法及標定裝置。技術方案如下：

一種用于帶冠葉片測振的標定系統，包括電器部分和機械部分，所述的電器部分包括電渦流傳感器、信號調理模塊、信號采集模塊、數據分析模塊，所述電渦流傳感器所檢測的信號依次經過信號調理模塊、信號采集模塊被送入數據分析模塊，所述的機械部分包括帶冠葉片安裝臺、三維位移臺，帶冠葉片安裝臺固定于三維位移臺上，通過三維位移臺的移動，實現帶冠葉片安裝臺在x軸、y軸、z軸三個方向的移動，根據汽輪機葉片的真實咬合位置，將帶冠葉片固定于帶冠葉片安裝臺上，電渦流傳感器固定于帶冠葉片上方，其特征在于，