[发明专利]一种叶轮运转状态识别方法及装置

说明书

本发明公开了一种叶轮运转状态识别方法及装置，方法包括：采集叶轮的距离数据及图像；根据所述距离数据绘制时程图；根据所述的时程图，计算各个叶轮运转状态参数并对运转状态参数进行第一偏差计算；绘制激光测距传感器光束扫过的叶轮剖面的轮廓线，并对叶轮剖面轮廓线进行第二偏差计算；当激光测距传感器采集到的距离数据小于距离阈值，且上一个采集到的距离大于距离阈值时，采集若干张叶轮的图像；对所述图像进行轮廓提取；根据每个叶轮轮廓图像的像素，对叶轮轮廓进行图像像素层面上的第三偏差计算；根据第一偏差、第二偏差和第三偏差，计算总偏差，将总偏差与叶轮流体动力学模型试验或仿真模拟的结果进行对比，完成叶轮运转状态的识别。

技术领域

本发明属于无损检测领域，尤其涉及一种叶轮运转状态识别方法及装置。

背景技术

叶轮作为一种重要的机械组件，常见于风力发电机、引风机、离心泵、汽轮机等众多旋转机械设备中，叶轮的运转状态对于整体机械的健康工作有着至关重要的作用，但往往由于制造工艺不精、工作环境恶劣等因素，使得叶轮存在变形过大、运转不对称等不安全的运转状态。因此，为了能够尽早发现、排除叶轮运转故障，布设有效的叶轮运转状态检测识别装置具有显著的工程意义。

目前常见的叶轮运转状态识别方法主要有基于物理模型的方法和基于监测传感信号的方法。由于制造工艺的特殊性以及工作环境的不确定性，难以获得较为精确的物理模型，且模型的通用性较差。而最常用的基于监测传感信号的方法是基于加速度传感器的机械振动信号分析方法，但这种方法主要存在以下缺点：1、接触式布置可能对设备本身的工作存在影响，且布置技术较为复杂；2、振动信号分析难以直观反映运转状态；3、信号噪声影响较大。

发明内容

本发明的目的是提出一种叶轮运转状态识别方法及装置，以解决相关技术中存在的通用性较差、需要接触式测量、难以直观反映运转状态、信号噪声影响较大的问题。

为了达到上述目的，本发明实施例所采用的技术方案是：

第一方面，本发明实施例提供一种叶轮运转状态识别方法，包括：

采集叶轮的距离数据及图像，其中所述距离通过激光测距传感器采集，所述图像通过相机采集；

根据所述距离数据绘制时程图；

根据所述的时程图，计算各个叶轮运转状态参数并对运转状态参数进行第一偏差计算；

绘制激光测距传感器光束扫过的叶轮剖面的轮廓线，并对叶轮剖面轮廓线进行第二偏差计算；

当激光测距传感器采集到的距离数据小于距离阈值，且上一个采集到的距离大于距离阈值时，采集若干张叶轮的图像；

对所述图像进行轮廓提取；

根据每个叶轮轮廓图像的像素，对叶轮轮廓进行图像像素层面上的第三偏差计算；

根据第一偏差、第二偏差和第三偏差，计算总偏差，将总偏差与叶轮流体动力学模型试验或仿真模拟的结果进行对比，完成叶轮运转状态的识别。

进一步地，所述叶轮运转状态参数包括旋转角速度、叶轮偏转角度以及叶轮与叶轮安装支架的距离。

进一步地，旋转角速度的计算，包括：

由时程图分别得出激光测距传感器激光束扫过第i对相邻叶轮的时间，记为t_i，则旋转角速度θ为第i对相邻叶轮间的夹角；

叶轮偏转角度以及叶轮与叶轮安装支架的距离的计算，包括：

根据叶轮流体动力计算，得到不同L_i距离下的叶轮偏转角度及叶轮距离规律，然后利用该规律，输入实测距离L_i，得到叶轮偏转角度Φ及叶轮与叶轮安装支架的距离d。