[实用新型]叶尖定时测振系统标定装置

说明书

本实用新型涉及非接触式叶尖定时测振领域，为实现叶尖定时测振系统的标定，验证叶尖定时测振系统测量结果的准确性与可靠性，本实用新型，叶尖定时测振系统标定装置和方法，包括信号发生器，振动台，电容传感器，旋转试验台，包含叶尖定时传感器的叶尖定时测振系统，叶尖定时传感器固定于振动台，信号发生器发出的信号控制振动台产生模拟叶片振动，安装在振动台上的电容传感器将振动台振动情况进行反馈；初始时，旋转试验台及安装在上面的叶片不运动，信号发生器发出的信号控制振动台产生模拟叶片振动；然后振动台不运动，旋转试验台上面的叶片运动。本实用新型主要应用于非接触式叶尖检测场合。

技术领域

本实用新型涉及非接触式叶尖定时测振领域，具体讲,涉及叶尖定时测振系统标定装置。

背景技术

在航空发动机、燃气轮机、汽轮机、烟气轮机等大型旋转机械中，动叶片作为核心做功元件，其运行状态参数直接影响设备的工作性能及运行安全，高温下叶片振动参数的在线测量是保证设备工作性能和运行安全的关键。

叶尖定时测振技术是目前叶片振动参数在线测量方面研究的热点。叶尖定时原理如图1所示，叶尖定时传感器1安装于机匣2上，在定子上安装转速同步传感器3，当叶片4扫过叶尖定时传感器1时测量电路产生脉冲信号记录叶片相对转速同步传感器3的到达时间。根据测得的叶片到达时间与无振动情况下叶片理论上的到达时间进行比较，结合当前转速，即可获得叶片的振动位移。然后通过上位机程序和相关辨识算法即可计算得到叶片振动频率、幅值等振动参数。常用的测量同步振动的叶尖定时相关辨识算法有：单参数法[1]、双参数法[2]、自回归法[3]，基于任意角的叶片同步振动参数辨识算法[4]，去OPR的叶片同步振动参数辨识算法[5]等。常用的测量异步振动的叶尖定时相关辨识算法有：Prony谱估计法、传感器均布法、差频法、“5+2”法[6]，恒速下叶片异步振动参数辨识算法[4],变速激励下叶片异步振动参数辨识算法[7]等。

一方面，基于叶尖定时的叶尖定时测振系统主要由传感器、传感器驱动与信号调理模块、数据采集系统和上位机软件四个部分组成。叶尖定时测振系统在发动机叶片振动测量中的成功应用已近10年，经过不断地改进，在产品化、工程化、功能、算法、软件方面的主要技术已经被证明能够满足航空发动机的测试需求。传感器主要是感受叶片和轴上基准到来时的物理量变化，目前国内外已经研制出不同种类和参数的多种传感器，主要有光纤式、电涡流式和微波式等。传感器驱动与信号调理模块主要是对传感器进行驱动，对传感器信号进行降噪、放大等。数据采集系统前置电路模块输出的多路并行脉冲信号进行识别、计数，滤波等数字化处理，然后按照通讯协议将数字化的叶尖定时信号传送给上位机。上位机软件采用多种算法从数据采集模块上传的叶尖定时信号中提取出叶片振动信息，辨识出位移、振幅、频率、相位等振动参数，并提供实时采集、数据回放、离线分析等功能。

另一方面，工程试验中多通过叶尖定时测振法与应变片法数据结果对比分析，相互验证。但应变片法是通过在叶片表面粘贴应变片来测量，属于接触式测量，会改变叶片的振动特性，其测量结果只能验证说明叶尖定时测振系统测量结果的正确性，其准确度难以满足叶尖定时测振系统标定的需求。目前尚无成熟的叶尖定时测振系统标定方法。

[1]I.Y.Zablotsky and Yu.A.Korostelev,Measurement of resonancevibrations of turbine blades with the ELURAdevice[J].Energomashinostroneniye1970(2):36-39.

[2]Heath S.ANew Technique for Identifying Synchronous ResonancesUsing Tip-Timing[C]//1999:219-225.