[发明专利]一种叶尖间隙静态校准方法和装置

说明书

本发明提供了一种叶尖间隙静态校准方法和装置，方法包括校准叶片与传感器一次对中、校准零点位置获取、信号调理器校准，对校准叶片与传感器二次对中、校准点选择、校准点的电压采集、对采集的电压进行多项式拟合处理等步骤。校准装置包括位移机构、柔性驱动结构、校准叶片夹持结构、传感器、信号调理器、控制系统等部件。本发明设计的方法和装置适用于电容式、电涡流等叶尖间隙测量系统快速静态校准，能实现校准叶片和传感器的快速拆装、及校准叶片和传感器之间位置关系的快速便携式调节、实现静态校准中最大电压和多个校准点的电压的自动获取、校准数据的自动拟合和保存、可在行业内推广应用，具有良好的经济效益和极大的实际工程应用价值。

技术领域

本发明属于发动机领域，涉及旋转件转子叶片间隙测量校准技术，具体为一种叶尖间隙静态校准方法和装置。

背景技术

叶尖间隙是指发动机/燃气轮机等旋转机械转子叶片与机匣内壁之间的距离，它是发动机/燃气轮机设计中一个非常关键的参数，对流场结构、能量传递、旋转失速先兆及损失的生成有着决定性影响，对效率、耗油率和可靠性有很大影响。经研究表明，叶尖间隙减小能够提高发动机/燃气轮机效率（如当叶尖间隙减小0.0254mm，效率可以提高1%），因此在保证发动机全包线内转子叶尖与机匣不发生碰磨，避免危及发动机的安全的情况下，要求叶尖间隙设计得尽可能小。

英﹑美﹑俄等航空技术发达国家对航空发动机间隙测试技术十分重视，国家和各大航空企业投入了大量的人力物力用于开发和完善间隙测试新技术新仪器，并有充足的发动机资源可供试验验证，叶尖间隙测试方法包括放电探针法、电涡流法、高能X射线照相法、超声波测量方法、微波测量方法、电容法、光学法（光学内窥原理法和光学三角法）等，测试人员可以根据不同情况选择适合的测试手段即可实现对压气机﹑涡轮叶尖间隙实施准确测量，在发动机研制试验过程中得到广泛应用并发挥重要作用。

叶尖间隙是通过电容式叶尖间隙测量系统获取的，该系统在试验前都需要对每支传感器进行校准，获取传感器端面与叶尖之间间隙与信号调理器输出电压之间的关系，得到校准系数用于实际测量。目前通常采用校准装置进行静态或动态校准，现有的校准装置具有校准叶片及传感器安装不便、校准叶片及传感器空间位置调节繁琐、容易出现人为误差、校准效率低等问题，给工作带来很多不便。

发明内容

为了解决现有校准装置的安装不便、校准叶片与传感器空间位置调节繁琐、容易出现人为误差、校准效率低等问题，本发明设计了一种叶尖间隙静态校准方法和装置，能够实现快速拆装校准叶片和传感器，可以进行手动和电动两种校准操作，可以通过最大电压、对零、对中等操作提高校准准确度。

实现发明目的的技术方案如下：

第一方面，本发明提供了一种叶尖间隙静态校准方法，包括以下步骤：

校准叶片与传感器一次对中；

获取对中后校准叶片的校准零点位置；

对信号调理器校准，完成校准叶片与传感器二次对中；

定义校准叶片的初始位置，在初始位置与校准零点位置之间选择多个校准点；

基于校准后信号调理器，采集每个校准点的电压；

基于多项式拟合公式，对采集的电压进行多项式拟合处理，获得校准系数，完成静态校准。

本发明设计的校准方法，首先，对校准叶片与传感器之间相对位置进行校准（包括对中和校准零点位置）；其次，对信号调理器校准；最后，采集多个校准点的电压，并通过多项式拟合公式进行拟合处理，完成静态校准。

进一步的，上述校准叶片与传感器一次对中方法包括：

调整校准叶片的位置，使校准叶片上被测位置与传感器的中轴线对齐；

调整校准叶片直至校准叶片上被测位置的端面与传感器的端面平行，完成校准叶片与传感器一次对中。

进一步的，上述校准零点获取方法为：移动对中后校准叶片直至使其与传感器端面接触，对中后校准叶片与传感器端面接触的位置为校准零点。