葉頂間隙測(cè)量常用指南 善測(cè)天津科技

善測(cè)（天津）科技有限公司位于天津市西青學(xué)府工業(yè)區(qū)，于 2015年 7 月份成立，公司注冊(cè)資本 500 萬(wàn)，是一家集研發(fā)生產(chǎn)一體的高科技公司。公司提供旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)和健康管理。等產(chǎn)品和服務(wù)。

基于PLL載頻跟蹤的電容式葉尖間隙測(cè)量技術(shù)

針對(duì)電容調(diào)頻式葉尖間隙測(cè)量中存在的雜散電容問(wèn)題和葉尖間隙信號(hào)的在線檢測(cè)需求,設(shè)計(jì)了基于鎖相環(huán)(PLL)載頻跟蹤的測(cè)量方案.方案中PLL無(wú)差載頻跟蹤環(huán)路能夠有效地抑制雜散電容造成的緩慢載頻漂移;選擇1,MHz的中頻頻率將信號(hào)帶寬提高到200,kHz,并設(shè)計(jì)了峰值采集控制時(shí)序以提高系統(tǒng)測(cè)量效率;理論推導(dǎo)出并用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了信號(hào)的非線性模型.模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,測(cè)量系統(tǒng)靈敏度高,具備了高速在線檢測(cè)能力.

基于葉尖定時(shí)的旋轉(zhuǎn)葉片振動(dòng)檢測(cè)及參數(shù)辨識(shí)技術(shù)

大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械主要包括航空發(fā)動(dòng)機(jī)、煙氣輪機(jī)、汽輪機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)等,是航空、艦船、電力、石化、冶金等工業(yè)系統(tǒng)廣為應(yīng)用的關(guān)鍵設(shè)備。葉片作為大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械的核心部件,是設(shè)備安全運(yùn)行和提高其效率的重要保障。葉片振動(dòng)是導(dǎo)致葉片工作失效的主要原因之一。由于葉尖定時(shí)測(cè)振屬于嚴(yán)重的欠采樣方法,振動(dòng)參數(shù)辨識(shí)相對(duì)困難?；诙喙馐~尖定時(shí)原理的葉尖間隙測(cè)量技術(shù)針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)葉尖間隙測(cè)量的復(fù)雜應(yīng)用環(huán)境,設(shè)計(jì)了基于多光束葉尖定時(shí)原理的葉尖間隙測(cè)量方案,通過(guò)提取葉片到達(dá)按一定夾角排布的不同光束時(shí)間差計(jì)算間隙值。本文在課題組多年研究基礎(chǔ)上,主要致力于葉尖定時(shí)振動(dòng)參數(shù)辨識(shí)算法的研究。建立了葉尖定時(shí)測(cè)振模型,通過(guò)理論和仿zhen分析振動(dòng)信號(hào)特點(diǎn),提出了新的葉片振動(dòng)參數(shù)辨識(shí)方法,并通過(guò)大量現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證,取得滿(mǎn)意的結(jié)果。主要內(nèi)容如下:

1、對(duì)旋轉(zhuǎn)葉片進(jìn)行受力分析,建立了整個(gè)葉尖定時(shí)測(cè)振系統(tǒng)模型,包括葉片組模型、激振力模型以及葉尖定時(shí)傳感模型等,是葉尖定時(shí)算法理論研究和仿zhen分析的基礎(chǔ)。通過(guò)仿zhen對(duì)比了恒速和變速下的同步振動(dòng)和異步振動(dòng)信號(hào)特點(diǎn)。

 2、討論了不同條件下葉尖定時(shí)振動(dòng)信號(hào)分析處理的難點(diǎn)。對(duì)典型的葉尖定時(shí)算法進(jìn)行了理論推導(dǎo),包括速矢端跡法、雙參數(shù)法、自回歸方法等,分析對(duì)比了各算法優(yōu)缺點(diǎn),為探索欠采樣下的新算法指明方向。

 3、提出了基于任意角分布的多傳感器葉片振動(dòng)參數(shù)辨識(shí)新方法。主要針對(duì)變速下同步振動(dòng)、恒速下同步振動(dòng)以及恒速下異步振動(dòng)三種情況分別提出了三種不同的振動(dòng)參數(shù)辨識(shí)方法,并獲得國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利兩項(xiàng)。對(duì)各方法進(jìn)行了詳細(xì)的理論推導(dǎo)及仿zhen分析,其中運(yùn)用了二乘、曲線擬合、全相位FFT以及振動(dòng)倍頻遍歷等算法,能夠準(zhǔn)確辨識(shí)出不同條件下葉片振動(dòng)幅值、頻率、倍頻等參數(shù)。改變射流噴氣角度時(shí),90度射流孔氣動(dòng)效率很高、泄漏流量和總壓損失系數(shù)小,但隨著射流角度增加,葉尖氣膜冷效降低,即射流的冷效效果變差。解決了因欠采樣引起的振動(dòng)參數(shù)辨識(shí)不全、不確定性問(wèn)題。

 4、討論了傳感器布局對(duì)不同葉尖定時(shí)振動(dòng)參數(shù)辨識(shí)算法的影響。建立傳感器采樣點(diǎn)分布范圍DR這一函數(shù)對(duì)傳感器布局優(yōu)劣進(jìn)行評(píng)價(jià);利用明顯度(ΔS%)對(duì)振動(dòng)倍頻遍歷結(jié)果進(jìn)行判定。結(jié)合實(shí)際條件,擬出了基于任意角分布的多傳感器布局擇優(yōu)選取方法。

 5、在多種旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備上完成了葉片振動(dòng)檢測(cè)實(shí)驗(yàn),通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),對(duì)各種葉尖定時(shí)振動(dòng)參數(shù)辨識(shí)算法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果表明了算法的可行性和有效性。

正則比例實(shí)模態(tài)葉片阻尼識(shí)別方法

借助具有黏性阻尼的n自由度系統(tǒng)振動(dòng)微分方程，推導(dǎo)了正則比例實(shí)模態(tài)葉片阻尼識(shí)別方法，并分析了該方法的識(shí)別誤差。隨后，借助西門(mén)子LMS Test.Lab測(cè)試軟件，通過(guò)建模、通道設(shè)置、錘擊示波、錘擊設(shè)置、測(cè)試、數(shù)據(jù)驗(yàn)證及模態(tài)識(shí)別等步驟，獲得了某靜止葉片的前十階模態(tài)振型。并借助高斯擬合得到了測(cè)試葉片的頻率-阻尼比特性曲線，且具有較好的擬合效果。在發(fā)動(dòng)機(jī)工作中,保持良好的葉尖間隙配合可以減少工作介質(zhì)泄露,減小端壁損失從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能。最后，分析了入口氣體擾流激振法、壓電陶瓷激勵(lì)法、電磁激勵(lì)法及聲波激勵(lì)法等幾種旋轉(zhuǎn)葉片激振方案的優(yōu)劣，并基于真實(shí)機(jī)組葉尖間隙測(cè)量與主動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)臺(tái)制定了相應(yīng)的葉片阻尼識(shí)別實(shí)驗(yàn)方案。