[实用新型]基于频率特征变化的轴流压气机失速喘振预测装置

说明书

基于频率特征变化的轴流压气机失速喘振预测装置，其中，入口动态压力/流量传感器安装在压气机入口机匣壁处，出口动态压力/流量传感器安装在压气机出口机匣壁周，同时入口动态压力/流量传感器、出口动态压力/流量传感器分别与信号采集卡连接，信号采集卡与建立有频谱特征数据库的单片机连接，并在频谱特征数据库设有噪声能量比阈值，单片机与压气机出口端辐射噪声能量比达到所设噪声能量比阈值时进行喘振预警的控制器连接；通过建立频谱特征数据库，可实时测定监测气压机工作过程中的压力波动频率变化，并对比入口气压与出口气压的频谱特征，尽早在喘振发生前对喘振的发生进行有效预警，可靠性高。

技术领域

本实用新型涉及喘振预测技术领域，尤其涉及一种基于频率特征变化的轴流压气机失速喘振预测装置。

背景技术

压气机在进入失速和喘振之前存在有一定的先兆扰动，但这一先兆是什么，不同学者有不同看法。对理想信号，Moore与Greitzer于1986年采用压缩系统稳定性理论模型预测到失速先兆，Tryfonidis采用行波能量法、Bright 采用相关积分法、Hoss采用小波分析、Methling采用人工神经网络法以及Tahara采用自相关算法分析压气机转子叶顶动态压力信号，均能检测到压气机在进入失速和喘振之前的早期扰动。但针对含有噪声和实际系统受轴流风机的叶片结构特性等影响，这些方法还不能可靠预测。失速区的旋转速度、脱流的起始点、消失点等，均有规律，不受风机系统的容积和形状的影响。喘振是轴流风机性能与管道装置耦合后振荡特性的一种表现形式，它的振幅、频率等基本特性受风机管道系统容积的支配，其流量、压力功率的波动是由不稳定工况区造成，具有混沌特征；喘振的发生易造成压气机气流紊乱，进而导致整个压气机的轴向低频振动加剧，频率特征将发生巨变；同时喘振不仅影响压气机的正常工作，严重时甚至会造成发动机的停机甚至损坏。因此如何有效地预测喘振现象的发生，是保证发动机安全稳定运行所面临的重大问题。

在现有的压气机喘振预测方法中，美国通用公司在中国申请的实用新型专利“自动检测和避免发动机上涡轮增压器喘振的装置和方法”(专利号： 200410045240.X)通过测量增压器转速以判断是否发生喘振，并且该方法只是在喘振发生时对喘振现象进行判断，不能在喘振未发生前对喘振现象进行预测；王银燕等的实用新型专利“相继增压系统喘振预测控制装置及控制方法” (专利号：201410571424.3)通过压气机的转速和气流量预测喘振的发生，然而转速传感器和流量计的布置需要在压气机内部或在压气机外壁上开孔，这样不可避免对压气机原有流场状态造成影响，同时这类预测主要针对柴油机的喘振现象进行了预测。

实用新型内容

本实用新型所解决的技术问题在于提供一种基于频率特征变化的轴流压气机失速喘振预测装置，以解决上述背景技术中的问题。

本实用新型所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

基于频率特征变化的轴流压气机失速喘振预测装置，包括入口动态压力/ 流量传感器、出口动态压力/流量传感器、信号采集卡、单片机及控制器，其中，入口动态压力/流量传感器安装在压气机入口机匣壁处，出口动态压力/ 流量传感器安装在压气机出口机匣壁周，同时入口动态压力/流量传感器、出口动态压力/流量传感器分别与信号采集卡连接，信号采集卡与建立有频谱特征数据库的单片机连接，并在频谱特征数据库设有噪声能量比阈值，单片机与压气机出口端辐射噪声能量比达到所设噪声能量比阈值时进行喘振预警的控制器连接。

在本实用新型中，压气机上设置有与单片机连接的喘振警报灯。

在本实用新型中，控制器内设置有语音播报器。

在本实用新型中，入口动态压力/流量传感器与出口动态压力/流量传感器为小型高灵敏度压力传感器。

在本实用新型中，信号采集卡为16路PRESTON8300AU数字信号放大器。

在本实用新型中，单片机为STM32F745ZGT6芯片，其核心处理器为ARM Cortex-M7。