[發明專利]基于葉尖定時原理的動葉片單一激勵源周向位置識別方法

在審

• 申請號: 202110267638.1
• 申請日: 2021-03-11
• 公開（公告）號: CN113049091A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 段發階;支烽耀;牛廣越;劉志博;陳越;傅驍;蔣佳佳
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01H17/00
• 分類號: G01H17/00;G01M13/00
• 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

本發明涉及一種基于葉尖定時原理的動葉片單一激勵源周向位置識別方法，利用若干支安裝在機匣上的葉尖定時傳感器和1支安裝在轉軸上的轉速同步傳感器，測量葉片共振參數；所述葉片共振參數，包括葉片振動初始相位和振動倍頻數；所述單一激勵源，作用在動葉片所在葉盤的圓周范圍內；其特征在于，變速掃頻時，經過不同轉速下葉片同步共振區，利用相鄰共振區的葉片振動初始相位和振動倍頻數，計算激勵源周向位置。

技術領域

本發明涉及基于葉尖定時原理的動葉片單一激勵源周向位置識別方法。

背景技術

動葉片作為航空發動機、燃氣輪機、汽輪機等大型旋轉機械的核心做功元件，直接決定了重大裝備的工作效率和運行安全。旋轉機械運行時，動葉片同時承受著穩定載荷和交變載荷的作用，產生穩定應力和交變應力，進而造成葉片的疲勞損傷。在葉片所受應力中，周期變化的振動應力是引起葉片振動的主要原因，對葉片造成一種高周疲勞損傷，是葉片最主要的失效形式。產生振動應力的動葉片激勵源主要包括機械激勵源、葉片旋轉失速激勵源和氣流激勵源，其中，由上游靜葉尾流造成的尾流激勵源是最主要的一種。旋轉機械設計時常將進口看成均勻流場，而實際工程應用中，非均勻進氣條件(即進口流場畸變)普遍存在。流場周向畸變是影響發動機性能最為嚴重的一種畸變類型，激勵源周向位置的識別能為流場周向畸變中畸變位置的研究提供重要數據支撐，避免發動機性能下降甚至故障造成的巨大損失。

在動葉片振動參數測量方法中，葉尖定時測量方法具有低介入、非接觸的優勢，不影響葉片機械性能，不破壞發動機內部流場分布，可實現旋轉機械全機整級葉片振動信號的頻率、相位等參數的實時在線測量，已成為航空發動機臺架試驗的標配技術。本發明針對大型旋轉機械動葉片激勵源周向位置在線識別的需求，提出一種基于葉尖定時原理的動葉片激勵源周向位置識別方法，旨在解決旋轉機械動葉片激勵源周向位置在線識別問題。

參考文獻；

[1]Peter Russhard.Development of a Blade Tip Timing Based EngineHealth Monitoring System[D].University of Manchester(United Kingdom),2010.

[2]歐陽濤.基于葉尖定時的旋轉葉片振動檢測及參數辨識技術[D].天津大學,2011.

[3]歐陽濤,郭文力,段發階,李孟麟.基于葉尖定時的旋轉葉片同步振動辨識新方法[J].振動與沖擊,2011,30(08):249-252+257.

發明內容

本發明專利提出一種基于葉尖定時原理的動葉片單一激勵源周向位置識別方法。建立了激勵源周向位置與葉片振動位移關系的數學模型，利用變速下多支葉尖定時傳感器測得的葉片同步振動位移數據，辨識同一枚葉片在相鄰共振區的振動參數，可有效實現激勵源周向位置識別。技術方案如下：

一種基于葉尖定時原理的動葉片單一激勵源周向位置識別方法，利用若干支安裝在機匣上的葉尖定時傳感器和1支安裝在轉軸上的轉速同步傳感器，測量葉片共振參數；所述葉片共振參數，包括葉片振動初始相位和振動倍頻數；所述單一激勵源，作用在動葉片所在葉盤的圓周范圍內；其特征在于，變速掃頻時，經過不同轉速下葉片同步共振區，利用相鄰共振區的葉片振動初始相位和振動倍頻數，計算激勵源周向位置，包括如下的步驟：

1)在旋轉機械機匣和轉軸分別安裝G支葉尖定時和1支轉速同步傳感器，葉尖定時傳感器可任意角度安裝。以正北方向為0度，逆時針為正方向，G支葉尖定時傳感器的周向安裝位置分別記為α₀、α₁、α₂、…、α_g、…、α_G-1；

2)獲取變轉速下G支葉尖定時傳感器測得的各葉片振動位移曲線，選定一支葉片，得到該葉片的G支葉尖定時傳感器的振動位移曲線；