高速旋转叶片振动实时监测系统研究

高速旋转叶片振动的非接触测量是叶片振动测量中极具发展前景的技术。研究了高速旋转叶片振动实时监测系统 ,叶端定时传感器、传感器脉冲信号采集电路和叶片振动信号的实时分析和处理。

离心叶轮高速旋转叶片振动测量与特性分析

为了解离心叶轮高速旋转叶片的振动特性,对其进行振动应力测量与叶尖振幅测量,并将两种方法的测量结果进行对比分析。在介绍振动应力测量与叶尖振幅测量基本原理及数据处理方法的基础上,对离心叶轮高速旋转叶片进行了振动测量与分析。分析结果表明,两种方法均能有效识别叶片的5个共振转速区以及相应的激励源(转速的4,8和17倍频)。振动应力测量与叶尖振幅测量识别的叶片最大共振转速差异为0.56%,识别的叶片最大共振频率差异为1.78%。以振动应力测量结果为参考,验证了叶尖振幅测量结果的准确性和有效性。

叶尖定时联合相位切线的旋转叶片阻尼测定

针对高速旋转叶片阻尼识别难的问题,提出了一种利用叶尖定时技术获取叶片振动响应,进而由相频曲线在共振点的切线斜率求取模态阻尼比的新方法——相位切线斜率法。对原始相频数据进行拉格朗日插值后,再由中心差分得到共振点处的切线斜率。介绍了叶尖定时理论,阐述了相位切线斜率法原理,并将其应用于仿真阻尼与实际高速旋转离心叶片阻尼的识别当中。结果表明,相位切线斜率法在满足频率比间隔足够小(例如1×10-6)时,误差可达到1×10-4%数量级,远小于半功率带宽法的最大误差53.68%。在旋转叶片模态阻尼识别中,相位切线斜率法、半功率带宽法和Hood软件识别结果存在数量级上的可比性;不同叶片的模态阻尼比呈现一定的分散性,但总体落在8.0×10-4~1.2×10-3的范围内。由此说明,相位切线斜率法识别结果可靠可信。

叶片叶尖间隙测量的光纤传感器

根据叶尖间隙测量的要求,设计了一种新型的光纤传感器。它采用了单光纤传光、多组光纤束接收散射光的结构。发射光纤位于中心,周围均布多组接收光纤。通过各组接收光纤光强的比值运算,消除了叶尖表面反射率变化对测量结果的影响,也可减小叶尖表面与传感器端面夹角给测量结果带来的影响。在转速同步传感器的配合下,该传感器可以实时测量所有叶片的叶尖间隙。当叶片转速在0-12000r/min之间变化时,叶尖间隙的测量范围为0-3mm,测量精度为25μm。