[实用新型]一种将叶片振动信号和轴振信号融合的旋转实验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种将燃气轮机压气机动叶片振动信号和轴振信号融合的实验装置，尤其涉及叶片振动信号测量装置和轴振信号测量装置，属于旋转机械振动信号监测技术领域。

背景技术

重型燃气轮机是燃气—蒸汽联合循环发电机组的核心设备，是能源高效转换与洁净利用系统的核心动力装备。燃气轮机的压气机是实现燃气轮机热力循环中的空气压缩过程，以求连续不断地向燃烧室提供高压空气，是燃气轮机的一个重要组成部件。压气机动叶片的叶型设计及整机运行的平稳性是国际上各大研究机构和制造商最为关注的问题，同时也涉及到了电厂用户的核心利益。压气机动叶片的叶型设计很大程度决定了压气机转子的振动情况，从而影响整机运行的平稳性。在压气机动叶片初始设计阶段，很难将压气机动叶片在实际运行工况下的各种情况考虑周全。实时在线监测压气机动叶片运行的振动情况，有利于在动叶片叶型优化设计和整机运行平稳性提高方面寻求突破。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题，就是提供一种便于进行动叶片运行工况实时在线监测和失速工况、喘振工况模拟，同时考虑了动叶片振动与转轴振动耦合关系的实验装置。

本实用新型通过如下技术方案解决其技术问题：一种将叶片振动信号和轴振信号融合的旋转实验装置，包括用于模拟压气机的机体模拟组件、用于获取转轴、动叶片振动信息的监测组件和用于控制压气机运行工况的节流组件；

所述机体模拟组件包括壳体、转轴、动叶片组件、静叶片组件、电机、导流器，所述壳体为具有圆柱形空腔、两端开口的筒体，一端为进气端，另一端为排气端，所述转轴转动安装在所述壳体内，中轴线与所述壳体的中轴线重合，所述动叶片组件安装在所述转轴上，与所述转轴连为一体，所述静叶片组件静叶片径向地安装在所述壳体内壁上，所述静叶片组件相比于所述动叶片组件，更靠近于所述壳体的排气端，所述电机安装在所述壳体的进气端，输出轴与所述转轴相连，以便驱动所述转轴转动，所述导流器安装在所述电机的迎风面，用于来流空气导流，所述导流器的迎风面呈流线型；

所述节流组件安装在所述壳体的端部，用于控制压气机进口流量；

所述监测组件包括用于监测动叶片振动情况的叶尖定时传感器、用于监测所述转轴x、y、z三个方向的振动情况的轴振传感器、用于监测所述转轴转速的转速同步传感器，所述叶尖定时传感器正对着所述动叶片的叶尖安装在所述动叶片旁，所述轴振传感器、转速同步传感器均安装在所述转轴附近。

本实用新型设置机体模拟组件，模拟动叶片的运行环境，通过节流组件调节压气机的进口流量，从而模拟压气机的各种运行工况，如失速工况、喘振工况，以便真实再现动叶片的实际运行工况，再通过监测组件采集转轴、动叶片的振动数据，可为压气机动叶片的叶型设计及整机运行的平稳性研究提供可靠的实验数据。本实验装置可以同时测量叶尖振动信号和转轴振动信号，为研究叶片与转轴之间的耦合提供参考数据，对优化压气机动叶片叶型设计具有重要意义。

所述电机为变频电机，以便实现在不同转速下压气机失速工况和喘振工况的模拟。

作为本实用新型的优选实施方式：所述叶尖定时传感器偏离所述动叶片的中线设置，以便可以监测到动叶片扭振的情况。

所述节流组件安装在所述壳体的排气端，所述节流组件包括直线往复运行机构和节流阀门，所述节流阀门安装在所述直线往复运行机构上，所述直线往复运行机构平行于所述壳体的中轴线设置，并使所述节流阀门的中线与所述壳体的中轴线重合，所述节流阀门的迎风面正对着所述壳体的排气口，所述节流阀门的迎风面呈流线型，所述节流阀门随所述直线往复运行机构在所述壳体的中轴线上作靠近或远离所述壳体以控制进口流量的运动。

本实用新型通过直线往复运行机构带动节流阀门，在所述壳体的中轴线上作靠近或远离所述壳体的运动，来调节压气机的进口流量，简化了现有技术中通过阀门开度控制进口流量的复杂机械结构。

所述监测组件还包括信调系统、数据采集卡、计算机；所述信调系统与所述叶尖定时传感器、轴振传感器、转速同步传感器分别相连，接收各所述传感器采集到的信号并为各所述传感器提供能源驱动，所述信调系统与所述数据采集卡相连，输出脉冲信号到所述数据采集卡，所述数据采集卡与所述计算机相连，输出数字信号到所述计算机，所述计算机还与所述直线往复运行机构相连，控制所述直线往复运行机构的往复运动。