一种轮机叶片在线评估系统及轮机叶片损伤预警方法技术方案

本发明专利技术公开了一种轮机叶片在线评估系统及轮机叶片损伤预警方法，属于轮机设备技术领域。一种轮机叶片在线评估系统包括叶片监测数据采集系统、叶片监测数据管理模块、叶片状态在线评估模块和显示处理模块；一种轮机叶片的损伤预警方法，包括以下步骤：步骤一：叶片监测数据采集系统安装在轮机上的工作位置，并与叶片监测数据管理模块信号连接。本发明专利技术通过叶片监测数据采集系统对轮机叶片进行在线监测，多种数据综合分析后对轮机叶片进行实时疲劳风险估计、裂纹风险估计和裂纹识别，并通过直观方式对机组人员进行提示，排除了轮机内复杂环境对传感器的影响，大大地提高了对轮机叶片的预警准确度，避免轮机叶片断裂事故的发生，提高轮机使用效率。高轮机使用效率。高轮机使用效率。

【技术实现步骤摘要】
一种轮机叶片在线评估系统及轮机叶片损伤预警方法


[0001]本专利技术涉及一种轮机叶片在线评估系统及轮机叶片损伤预警方法，属于轮机设备


技术介绍

[0002]汽轮机是一种旋转式蒸汽动力装置，高温高压蒸汽穿过固定喷嘴成为加速的气流后喷射到叶片上，使装有叶片排的转子旋转，同时对外做功。汽轮机用于舰船动力装置中，轮机叶片则是汽轮机的关键零件，它在极苛刻的条件下承受高温、高压、巨大的离心力、蒸汽力、蒸汽激振力、腐蚀和振动以及湿蒸汽区水滴冲蚀的共同作用，轮机叶片的工作环境恶劣，轮机叶片在长时间使用后，会产生裂纹，叶片振裂事故也是时有发生，由于汽轮机在使用中，导致裂纹不能够被快速的发现，且为了保证生产效率的最大化，不能频繁对其进行停止操作以进行检修，因此不能准确评估轮机叶片运行状态下的损伤程度，来有效的遏制叶片事故发生，且此种情况导致效率并不能最大化。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题在于：提供一种轮机叶片在线评估系统及轮机叶片损伤预警方法，它解决了不能准确评估轮机叶片运行状态下的损伤程度，来有效的遏制叶片事故发生，同时如果频繁检修会导致效率并不能最大化的问题。
[0004]本专利技术所要解决的技术问题采取以下技术方案来实现：一种轮机叶片在线评估系统，包括叶片监测数据采集系统、叶片监测数据管理模块、叶片状态在线评估模块和显示处理模块；所述叶片监测数据采集系统包括超声波传感模块、电涡流传感模块和放射物质探测模块；所述超声波传感模块，用于监测轮机叶片的宏观缺陷、几何特性、组织结构和力学性能变化，反射改变后的超声波通过超声波传感模块被接收，对其进行处理后发送至叶片监测数据管理模块；所述电涡流传感模块，用于实时监测轮机叶片在旋转时的轴向相对位移变化，对其进行处理后发送至叶片监测数据管理模块；所述放射物质探测模块，用于实时监测轮机叶片运转时，轮机叶片下游处空气的放射性强度和轮机叶片上异常聚集的放射性强度，对其进行处理后发送至叶片监测数据管理模块；所述叶片监测数据管理模块，用于接收和储存来自叶片监测数据采集系统的实时数据，并将数据进行处理整合，处理后发送至叶片状态在线评估模块；所述叶片状态在线评估模块，用于对叶片监测数据管理模块发送来的数据进行分析判断，结果在显示处理模块上显示。
[0005]作为优选实例，还包括显示处理模块，所述显示处理模块将叶片状态在线评估模
块的分析结果以图文报表形式展现。
[0006]作为优选实例，所述叶片状态在线评估模块包括叶片振动数据分析、叶片裂纹程度分析和叶片磨损程度分析。
[0007]作为优选实例，所述电涡流传感模块将轮机叶片轴向相对位移变化转换为脉冲时间模拟信号，并发送至叶片监测数据管理模块。
[0008]一种轮机叶片的损伤预警方法，包括以下步骤：步骤一：叶片监测数据采集系统安装在轮机上的工作位置，并与叶片监测数据管理模块信号连接，叶片监测数据管理模块内存储有轮机叶片的标准仿真数据；步骤二：超声波传感模块检测轮机叶片停转后的数据，并建立该轮机叶片的三维结构模型；步骤三：将轮机叶片轴向相对位移变化产生的脉冲时间模拟信号转化为数字形式的叶片振动位移数据，并进行放大和滤波处理，所述叶片振动位移数据包括振动幅度和振动频率；步骤四：轮机处外接一个检测回路，测定检测回路内气体的放射性强度，并定期向轮机叶片处投放放射性元素，并通过放射物质探测模块检测该放射性元素的分布情况；步骤五：将超声波传感模块、电涡流传感模块和放射物质探测模块测得的数据进行分析和处理，并分别与标准仿真数据进行对比，最后综合各数据拟合成表达数值，并在显示处理模块上显示。
[0009]作为优选实例，所述步骤一中的标准仿真数据为仿真分析和实验所得，为轮机叶片正常状态下的标准数据。
[0010]作为优选实例，所述放射性元素为微米级尺寸。
[0011]作为优选实例，所述步骤五中的权重比为超声波传感模块∶电涡流传感模块∶放射物质探测模块=1∶3∶2。
[0012]作为优选实例，所述步骤五中的表达数值为百分比形式。
[0013]本专利技术的有益效果是：本专利技术通过叶片监测数据采集系统对轮机叶片进行在线监测，多种数据综合分析后对轮机叶片进行实时疲劳风险估计、裂纹风险估计和裂纹识别，并通过直观方式对机组人员进行提示，排除了轮机内复杂环境对传感器的影响，大大地提高了对轮机叶片的预警准确度，避免轮机叶片断裂事故的发生，提高轮机使用效率。
附图说明
[0014]图1为本专利技术的结构示意图；图2为拟合出的疲劳/裂纹风险度与时间的关系示意图。
具体实施方式
[0015]为了对本专利技术的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本专利技术。
[0016]如图1所示，一种轮机叶片在线评估系统，包括叶片监测数据采集系统、叶片监测数据管理模块、叶片状态在线评估模块和显示处理模块；叶片监测数据采集系统包括超声波传感模块、电涡流传感模块和放射物质探测模
块；超声波传感模块，用于监测轮机叶片的宏观缺陷、几何特性、组织结构和力学性能变化，反射改变后的超声波通过超声波传感模块被接收，对其进行处理后发送至叶片监测数据管理模块；该超声波传感模块主要是基于超声波在轮机叶片中的传播特性，采用发生器将超声波进入轮机叶片，超声波在轮机叶片中传播并与其中的缺陷相互作用，使其传播方向或特征被改变，改变后的超声波通过检测设备被接收，并可对其进行处理和分析，根据接收的超声波的特征，评估轮机叶片本身及其内部是否存在缺陷及缺陷的特性；在超声波传感模块的工作过程中，多数超声波的工作频率为40
‑
45Khz，远远高于人类能够听到的频率，但是也会受到周围类似频率噪音的干扰，如轮机转子高速旋转时的高频噪音、轮机内部气流高速流动产生的噪音、轮机叶片本身的振动噪音等，这些都会降低超声波传感模块的检测精度，甚至是收到错误信号，为此应用低频探头(2MHz)对轮机叶片进行超声波探伤，并对发射的超声波进行编码，只有接收到带有编码的超声波反馈才进行处理分析。
[0017]电涡流传感模块，用于实时监测轮机叶片在旋转时的轴向相对位移变化，对其进行处理后发送至叶片监测数据管理模块；电涡流传感器常用于高速旋转机械和往复式运动机械的状态分析测量，对非接触的高精度振动、位移信号，能连续准确地采集到转子振动状态的多种参数。
[0018]放射物质探测模块，用于实时监测轮机叶片运转时，轮机叶片下游处空气的放射性强度和轮机叶片上异常聚集的放射性强度，对其进行处理后发送至叶片监测数据管理模块；在制造轮机叶片的材料中掺入放射性同位素，根据轮机内部其它部分的放射性强度，即可确定轮机叶片的磨损程度，并且不会受其它非放射性的因素干扰。
[0019]叶片监测数据管理模块，用于接收和储存来自叶片监测数据采集系统的实时数据，并将数据进行处理整合，处理后发送至叶片状态在线评估模块；叶片状态在线评估模块，用于对叶片监测数据管理模块发送来的数据进行分析判断，结果在显示处理模块上显示。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轮机叶片在线评估系统，其特征在于：包括叶片监测数据采集系统、叶片监测数据管理模块、叶片状态在线评估模块和显示处理模块；所述叶片监测数据采集系统包括超声波传感模块、电涡流传感模块和放射物质探测模块；所述超声波传感模块，用于监测轮机叶片的宏观缺陷、几何特性、组织结构和力学性能变化，反射改变后的超声波通过超声波传感模块被接收，对其进行处理后发送至叶片监测数据管理模块；所述电涡流传感模块，用于实时监测轮机叶片在旋转时的轴向相对位移变化，对其进行处理后发送至叶片监测数据管理模块；所述放射物质探测模块，用于实时监测轮机叶片运转时，轮机叶片下游处空气的放射性强度和轮机叶片上异常聚集的放射性强度，对其进行处理后发送至叶片监测数据管理模块；所述叶片监测数据管理模块，用于接收和储存来自叶片监测数据采集系统的实时数据，并将数据进行处理整合，处理后发送至叶片状态在线评估模块；所述叶片状态在线评估模块，用于对叶片监测数据管理模块发送来的数据进行分析判断，结果在显示处理模块上显示。2.根据权利要求1所述的一种轮机叶片在线评估系统，其特征在于：还包括显示处理模块，所述显示处理模块将叶片状态在线评估模块的分析结果以图文报表形式展现。3.根据权利要求1所述的一种轮机叶片在线评估系统，其特征在于：所述叶片状态在线评估模块包括叶片振动数据分析、叶片裂纹程度分析和叶片磨损程度分析。4.根据权利要求1所述的一种轮机叶片在线评估系统，其特征在于：所述电涡流传感模块将轮机叶片轴向相对位移变化转换为脉冲时间模拟信号，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆雨轩，
申请(专利权)人：陆雨轩，
类型：发明
国别省市：