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北京化工大學(xué)-渦輪葉片健康監(jiān)測系統(tǒng)

“鍋檢杯”第七屆全國大學(xué)生過程裝備實踐與創(chuàng)新大賽決賽作品

北京化工大學(xué) 北京化工大學(xué) 渦輪葉片監(jiān)測系統(tǒng)

發(fā)布者：陳康

發(fā)布時間：2016-07-21

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“鍋檢杯”第七屆全國大學(xué)生過程裝備實踐與創(chuàng)新大賽決賽作品H5，H5頁面制作工具

指導(dǎo)老師：王維民
項目成員：陳康、王昕、林新智、任三群
北京化工大學(xué)
渦輪葉片
健康監(jiān)測系統(tǒng)

渦輪葉片監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)流程圖

渦輪葉片作為各種大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械的核心部件，保障其工作效率及安全運行具有重大意義，監(jiān)測渦輪葉片的健康狀況是非常必要的，提出葉尖定時非接觸式測量來對葉片的運行狀況進(jìn)行監(jiān)測。葉尖定時測量方法是非接觸式葉片振動及應(yīng)力測量的一種重要方法，主要通過安裝在機(jī)匣上的葉頂傳感器監(jiān)測葉片實際到達(dá)時間與理論到達(dá)時間的差值來獲得葉片的振動情況。
葉尖定時法

數(shù)據(jù)分析
（清晰圖見海報）
用葉尖定時測量方法分析了實際工程應(yīng)用中可能出現(xiàn)對葉片振動測量產(chǎn)生影響的干擾因素，如運轉(zhuǎn)過程中可能存在的轉(zhuǎn)速波動、轉(zhuǎn)子徑向振動、軸向位移三個影響因素。通過各監(jiān)測傳感器探測到的相關(guān)數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)融合的方法來獲得更加準(zhǔn)確的葉片振動情況。

實驗臺整體概貌
(測試渦輪無示出)
1-壓縮機(jī)；2-齒輪箱；3-徑向軸承；4-氣體管線；
5-壓縮機(jī)；6-止推軸承；7-轉(zhuǎn)子；8-潤滑油管線；

數(shù)據(jù)采集分析程序界面

轉(zhuǎn)速波動存在時實驗數(shù)據(jù)處理
由于轉(zhuǎn)速波動的影響，在通過單鍵相法分析葉片振動時可以發(fā)現(xiàn)，葉片的有效振動被轉(zhuǎn)速波動引起的頻率干擾了，隨著葉片編號的變大，后面很難能夠分析出葉片真實的振動情況。但比較而言，引入鍵相插值分析方法后。盡管存在著由于轉(zhuǎn)速波動帶來的影響，但是有效的葉片振動被保留下來，例如圖中頻率在6.4Hz附近處的葉片振動情況很好的保留下來了。

通過分析得到的方法對由于軸向位移對葉片到達(dá)時間的影響進(jìn)行糾正。上圖為校正后的葉片到達(dá)傳感器的時間情況。
上圖為葉頂傳感器監(jiān)測到的葉片編號1的到達(dá)時間，轉(zhuǎn)子運行轉(zhuǎn)速為3000rpm，施加軸向壓力分別為0MPa、0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa；
可以發(fā)現(xiàn)軸向位移對葉片到達(dá)葉頂傳感器的時間影響較大，在不考慮軸向位移對葉片振動測量的影響時，計算的誤差增大，且這種誤差對葉片振動的分析是致命的錯誤。故此，需要根據(jù)監(jiān)測的軸向位移情況對理論到達(dá)時間進(jìn)行校正，以提高測量精度。
軸向位移對葉片振動測量的影響

通過徑向振動傳感器監(jiān)測到轉(zhuǎn)子的振動情況（或者稱為渦動），通過對渦動進(jìn)行正進(jìn)動和反進(jìn)動分解可以獲得正進(jìn)動和反進(jìn)動軌跡的半徑。圖中黃色圓為反進(jìn)動軌跡，藍(lán)色線為正進(jìn)動軌跡圓，但是兩個圓的半徑值比較葉片半徑而言可以忽略不計（微米級），故通過線速度對葉片振動測量的影響較小。
需要說明的一點是在線速度上對葉片振動的影響較小不表示不會對側(cè)片振動測量與分析沒有影響，我們還需要進(jìn)一步分析轉(zhuǎn)子渦動是否會對葉片到達(dá)傳感器的時間有影響。
轉(zhuǎn)子渦動對葉片振動測量的影響實驗分析

立式實驗臺
臥式實驗臺
自主設(shè)計葉片實驗臺圖賞

聯(lián)系方式：wwmbuct@163.com
聯(lián)系人：王維民教授
北京化工大學(xué)
高端機(jī)械裝備健康監(jiān)控與自愈化實驗室

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