渦輪機(jī)葉片振動(dòng)非接觸檢測(cè)原理及應(yīng)用技術(shù)研究.pdf

1、本文依托解放軍總裝備部國(guó)防預(yù)研項(xiàng)目“非接觸式旋轉(zhuǎn)葉片振動(dòng)檢測(cè)技術(shù)研究”以及國(guó)家自然科學(xué)基金“旋轉(zhuǎn)葉片振動(dòng)參數(shù)葉尖定時(shí)測(cè)量的關(guān)鍵技術(shù)研究”，致力于渦輪機(jī)高速旋轉(zhuǎn)葉片振動(dòng)非接觸檢測(cè)技術(shù)的研究。渦輪機(jī)是航空、艦船及能源工業(yè)系統(tǒng)廣泛應(yīng)用的重要換能設(shè)備，而高速旋轉(zhuǎn)葉片的振動(dòng)會(huì)造成整機(jī)斷裂失效，因此葉片的實(shí)時(shí)振動(dòng)檢測(cè)至關(guān)重要，目前國(guó)內(nèi)外都已開展相關(guān)技術(shù)的研究工作。本文采用基于葉尖定時(shí)原理的非接觸式振動(dòng)檢測(cè)技術(shù)，在傳感器、處理電路和分析算法方面進(jìn)行了

2、深入研究。設(shè)計(jì)的系統(tǒng)樣機(jī)，已經(jīng)成功在中國(guó)燃?xì)鉁u輪研究院某大型壓氣機(jī)設(shè)備上通過(guò)驗(yàn)收，實(shí)現(xiàn)了葉片振動(dòng)的實(shí)時(shí)頻譜分析、位移顯示以及異步振動(dòng)的頻率辨識(shí)，性能指標(biāo)與同時(shí)監(jiān)測(cè)的應(yīng)變片系統(tǒng)比對(duì)結(jié)果幾近一致。本文主要工作包括如下幾個(gè)方面： ⑴設(shè)計(jì)了高性能、全光纖葉尖定時(shí)傳感器，建立了強(qiáng)度反射型光纖傳感器模型，并設(shè)計(jì)了配套的多路穩(wěn)功率激光光源和跨阻型大帶寬的光電轉(zhuǎn)換器，成功應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了nW級(jí)的弱光檢測(cè)，工作距離可達(dá)5mm； ⑵設(shè)

3、計(jì)了高速數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理板卡，采用CPLD可編程預(yù)處理技術(shù)與PCI高速總線傳輸技術(shù)相融合，實(shí)現(xiàn)16路固定頻率脈沖填充葉尖定時(shí)信號(hào)的高速鎖存計(jì)數(shù)、海量采集與預(yù)處理； ⑶完善了“5+2”雙采樣速率方式下，葉片異步振動(dòng)的頻率辨識(shí)技術(shù)以及間斷相位法的同步共振幅值分析算法，奠定了葉片振動(dòng)分析的理論基礎(chǔ)，保證了葉片位移、頻率、幅值等參數(shù)的實(shí)時(shí)分析； ⑷設(shè)計(jì)了系統(tǒng)樣機(jī)，進(jìn)行了低速、高速模擬轉(zhuǎn)子以及某大型壓氣機(jī)臺(tái)車實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了振動(dòng)幅值的