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

1、本文依托解放軍總裝備部國防預(yù)研項目“非接觸式旋轉(zhuǎn)葉片振動檢測技術(shù)研究”以及國家自然科學(xué)基金“旋轉(zhuǎn)葉片振動參數(shù)葉尖定時測量的關(guān)鍵技術(shù)研究”，致力于渦輪機(jī)高速旋轉(zhuǎn)葉片振動非接觸檢測技術(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)葉片的振動會造成整機(jī)斷裂失效，因此葉片的實時振動檢測至關(guān)重要，目前國內(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原理的非接觸式振動檢測技術(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)計的系統(tǒng)樣機(jī)，已經(jīng)成功在中國燃?xì)鉁u輪研究院某大型壓氣機(jī)設(shè)備上通過驗收，實現(xiàn)了葉片振動的實時頻譜分析、位移顯示以及異步振動的頻率辨識，性能指標(biāo)與同時監(jiān)測的應(yīng)變片系統(tǒng)比對結(jié)果幾近一致。本文主要工作包括如下幾個方面： ⑴設(shè)計了高性能、全光纖葉尖定時傳感器，建立了強(qiáng)度反射型光纖傳感器模型，并設(shè)計了配套的多路穩(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)場實驗，實現(xiàn)了nW級的弱光檢測，工作距離可達(dá)5mm； ⑵設(shè)

3、計了高速數(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，實現(xiàn)16路固定頻率脈沖填充葉尖定時信號的高速鎖存計數(shù)、海量采集與預(yù)處理； ⑶完善了“5+2”雙采樣速率方式下，葉片異步振動的頻率辨識技術(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)的實時分析； ⑷設(shè)計了系統(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)臺車實驗，實現(xiàn)了振動幅值的