一种旋转叶片振动测量方法与系统技术方案

本发明专利技术公开了一种旋转叶片振动测量方法与系统，主要包括叶片振动测量方案和基于谱分析的振动参数识别方法，通过单个激光传感器和2‑4个光纤传感器分别同步并行采集转速和振动位移，完成振动测量方案；利用最小方差谱分析法对非均匀叶片振动数据进行分析，再通过不同转速位置处的振动峰谱图对比确定叶片振动阶次和频率；最后通过具体叶片转子试验台验证振动测量系统，方案简单易行，方法正确可靠。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于机械测试领域，具体涉及一种旋转叶片振动测量方法与系统。
技术介绍
目前，旋转机械广泛应用于各行各业，如航空发动机、烟气机、叶轮机，它是主要由涡轮机及其驱动工作机组成的动力机械，其中叶片作为关键部件之一，具有数量多、易损坏等特点。保证叶片的安全运行能够很大程度降低旋转机械发生故障的概率，因此叶片的安全受到越来越多的关注。目前测量叶片振动的方法采用非接触测量的叶尖定时方法，叶尖定时测振技术是将叶尖定时传感器沿径向安装在旋转机械相对静止的壳体上，根据叶片到达传感器的脉冲时间t与理论到达时间的不同，获得叶片振动的欠采样序列，因此准确得到叶片振动数据是叶尖定时技术的关键部分，研究更加精确、更加方便的测振方案有重要意义。而目前对同步和异步叶尖定时参数识别方法中，谱分析的方法发展较慢，然而谱分析在快速确定振动频率和阶次方面具有优势，因此有必要对谱分析方法进行研究。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述
技术介绍
的不足，提供一种简单易行、准确可靠的旋转叶片振动测量方法与系统。本专利技术提供的旋转叶片振动测量方法，包括以下步骤：1)将激光转速传感器安装于旋转机械叶片转子转轴的一侧，用于采集叶盘的转速；将若干光纤传感器固定在机匣的径向位置，用于采集叶片到来的时间；2)采用同步并行采集卡接收转速与叶片到来时间的信号；3)将采集到的信号传输到控制器中，控制器实现在线数据采集、叶片角度标定、振动数据位移计算、数据存储和基本分析功能；4)基于最小方差滤波及自相关矩阵的迭代完成对振动峰位移数据的谱分析，对比不同转速处各振动峰的谱分析结果，确定振动阶次和频率。进一步的，所述光纤传感器设有两至四个。其中，步骤3)具体为：3.1通过占空比得到某一圈叶片的振动位移；3.2在转子低速状态下采集叶片的相对于转速同步信号的初始角度值亦即叶片不产生振动时到达光纤传感器的位置。更进一步的，步骤3.1具体指：a.采用划分区间的方法，在两个转速脉冲之间划分若干区间，并保证每个区间中只有一个叶尖定时脉冲信号；然后利用波形最大值最小值函数对该区间进行最大值点的求取，同时将该最大值点所对应的X轴的坐标时间求取出来，再求得相对于转速信号的时间tnbs；b.光纤传感器在第n圈输出的叶片的信号相对转速同步信号转过的角度为αnbs＝2πtnbs/Tn，Tn表示第n圈周期；该叶片的振动角度Δαb＝αnbs-αnbs0，αnbs0为叶片没有振动时该光纤传感器输出的该叶片的信号相对转速同步信号转过的角度；假设转子的旋转半径为R，该叶片的振动位移yb＝Δαb·R，转子旋转n圈后，得到该叶片的振动位移序列{yb本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种旋转叶片振动测量方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1)将激光转速传感器安装于旋转机械叶片转子转轴的一侧，用于采集叶盘的转速；将若干光纤传感器固定在机匣的径向位置，用于采集叶片到来的时间；2)采用同步并行采集卡接收转速与叶片到来时间的信号；3)将采集到的信号传输到控制器中，控制器实现在线数据采集、叶片角度标定、振动数据位移计算、数据存储和基本分析功能；4)基于最小方差滤波及自相关矩阵的迭代完成对振动峰位移数据的谱分析，对比不同转速处各振动峰的谱分析结果，确定振动阶次和频率。

【技术特征摘要】
1.一种旋转叶片振动测量方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1)将激光转速传感器安装于旋转机械叶片转子转轴的一侧，用于采集叶盘的转速；将若干光纤传感器固定在机匣的径向位置，用于采集叶片到来的时间；2)采用同步并行采集卡接收转速与叶片到来时间的信号；3)将采集到的信号传输到控制器中，控制器实现在线数据采集、叶片角度标定、振动数据位移计算、数据存储和基本分析功能；4)基于最小方差滤波及自相关矩阵的迭代完成对振动峰位移数据的谱分析，对比不同转速处各振动峰的谱分析结果，确定振动阶次和频率。2.根据权利要求1所述的一种旋转叶片振动测量方法，其特征在于，所述光纤传感器设有两至四个。3.根据权利要求1所述的一种旋转叶片振动测量方法，其特征在于，步骤3)具体为：3.1通过占空比方法得到每圈叶片的振动位移；3.2在转子低速状态下采集叶片的相对于转...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳林，杨彬，梁安阳，时辰，刘豪，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32