基于叶尖定时的风机叶片裂纹故障识别研究

风机叶片作为风电机组的关键部件,其裂纹故障尤为常见。 裂纹的存在会导致叶片或机组出现损坏。 为此,基于叶尖 定时原理和分析方法,提出一种风机叶片裂纹故障的识别方法。 首先,依据叶尖定时原理,分析叶片在载荷作用下裂纹对叶尖 偏移的影响,建立叶尖偏移与叶尖偏移时间之间的数学模型。 其次,通过仿真分析叶片在不同状态下叶尖偏移程度,结合不同 工况参数与叶尖偏移时间之间的数学模型,识别裂纹特征信号。 最后,利用风机模拟试验台实测叶尖信号,结果表明本文所提 的识别方法对裂纹的特征信号的成功提取达到了 92% 以上,并且能够实时完成裂纹信号的提取和分析,说明此方法能够实现 裂纹故障实时识别。     

基于风力机叶片固有频率的裂纹定位方法

针对风力机叶片裂纹定位问题,基于裂纹叶片固有频率差值比参数只与损伤位置相关的关系,提出了固有频率差值比的裂纹位置参数,通过数值仿真计算,建立裂纹位置参数数据库,提出裂纹定位参数及裂纹定位准则,实现了叶片裂纹所属区间定位;同时,研究叶片裂纹定位参数在裂纹区间内的变化规律,建立了裂纹定位参数与区间相对位置间的映射关系,实现了叶片裂纹区间内的精确定位。通过数值仿真分析验证了该方法的有效性,且定位精度较高,为实际的应用提供有力的依据。     

基于叶尖定时的非接触式旋转叶片异步振动分析

基于叶尖定时原理设计一套旋转叶片振动实时检测系统,该系统主要由光纤传感、数据采集、振动分析三个部分组成。光纤传感的核心是叶尖定时传感器和光电转换模块的设计,数据采集实现对转换后的脉冲数据进行高速采集、预处理和与计算机之间的高速通信,振动分析则由计算机软件进行实时处理并显示分析结果。整套系统在现场某大型压气机上进行了原理性验证,同时在高速模拟转子上通过了实时性验证,异步振动分析结果与应变片监测的数据完全吻合,保证了整套系统最终应用于压气机叶片振动的在线实时监测。     

基于键相插值法的叶片振动测量研究

研究了转速波动对叶尖定时测量精度的影响及解决方法,以非接触式叶尖定时测振法为基础,引入键相插值法解决如升(降)速、转速波动等情况下的单键相涡轮机叶片振动测量误差较大的问题,同时对恒速运转下也可自适应测量。首先通过建立仿真模型比较在不同波动频率下键相插值法与单键相法的结果,结果表明在波动周期较大或波动的转速幅值较大等情况下,使用键相插值法计算的结果,其精确度明显提高。最后分别通过模拟叶轮实验台和真实叶轮实验台进行了实验验证。结果表明,笔者所提出的键相插值法可以有效地提高转速波动过程中的叶片振动位移测量,对解决工程实际问题具有较大的参考价值。     

基于叶尖定时的旋转机械叶片振动信号重建

基于叶尖定时原理采集的旋转机械叶片振动信号是离散的欠采样信号,利用插值法对其重建的时域信号能反映叶片振动峰值等参数特征,为故障诊断提供依据.通过分析简谐振动的数学模型和信号采样及重构定理,提出在匀转速下利用若干均匀安装在机匣上的叶尖定时传感器采集叶片振动信息进行振动位移信号重建的新方法.利用高阶B样条函数构建的插值核函数具有快速收敛的特点,在减小信号截断误差的同时降低了算法复杂度,利于工程应用.介绍信号重建误差的来源,其测量精度对转速稳定性有较高要求,通过计算机仿真和模拟振动平台气激试验分析该方法性能,验证其在实践中的有效性.     

非接触叶尖振动参数辨识方法验证试验

为检验非接触叶尖振动参数辨识方法在工程上的应用效果,在某航空风扇转子试验器上开展了相关试验研究。首先利用外物撞击试验方法得出不同转速下叶片一阶弯曲振动频率,在3 000 r/min、3 500 r/min、4 020 r/min、4 450 r/min四个稳态转速下测量了风扇叶片叶尖振动数据,利用同步振动和异步振动参数辨识方法对叶尖振动数据进行了分析研究,总结得出不同叶片编号、转速下叶尖振动数据的规律。分析发现:该方法在大部分情况下辨识的振动参数是错误的,进一步分析得出辨识方法出错的主要原因。这些分析结论为非接触叶尖振动参数辨识方法的工程化提供了指导。     

基于虚拟传感器内插法的叶片高倍频振动辨识方法

叶片的振动及其导致的高周疲劳断裂问题是当前高性能透平机械研发与运行中面临的主要问题,高负荷叶片的流动参数在尾迹的干扰下发生周期性脉动造成高倍频振动是造成高周疲劳的主要因素,因此叶片高倍频振动的监测对高周疲劳的诊断预警具有重要意义。提出了基于虚拟传感器内插法的旋转态叶片高倍频信号重构及辨识方法,可实现高倍频的求解。在传感器安装夹角为6°的情况下可实现高达60倍频以内的振动辨识,理论上只需2支传感器即可进行倍频的识别,实际应用中采用4支传感器即可保证辨识精度,且只需一次启车或停车就可实现叶片振动频率的识别,简化了测试步骤。所提出的辨识方法可应用于航空发动机等静叶片数量较多、振动形式为高阶次高倍频的高端旋转机械的振动监测识别,模拟仿真和试验结果验证了该方法的有效性及准确性。     

大型风机叶片模态参数识别的试验研究

为了正确识别大型风机叶片的模态参数,首先将风机叶片的衰减振动等效为自由悬臂梁振动,推导出阻尼比识别关系式。然后,构建一个大型风机叶片模态参数识别试验平台,采用快速脱钩装置实现大载荷力的快速释放,完成对aeroblade3.6-56.4风机叶片的自由衰减试验。根据阻尼比识别关系式,得到不同初始振幅下的阻尼比变化规律。同时对叶片某面的加速度信号进行傅里叶变换,得到其低阶固有频率。     

非接触式异步振动参数辨识仿真研究

简要介绍了叶尖定时测振原理,基于单自由度振动原理,利用三角函数和最小二乘法建立了异步振动重构方法。为提取重构方法中关键参数-相位差,通过分析传统FFT算法和全相位FFT算法的优缺点,建立了融合传统FFT算法与全相位FFT算法的相位差提取方法。数值仿真表明:异步共振频率计算值与真实值的差值为0.06 Hz,误差为0.017%;幅值计算值与真实值的差值为0.1 um,误差为0.05%。建立的异步振动重构方法合理可行,能够满足工程试验的需求。     

工业供水管网远程监测与预警系统研究

在分析了工业供水管网系统特点的基础上，设计了基于GPRS的工业供水管网远程监测与预警系统：系统软件基于组态设计，并可自动识别泄漏故障。研究表明这对提高供水管网管理水平具有重要意义。     

一种利用振动响应非线性估计的叶片裂纹定位方法

对叶片裂纹进行准确定位,对于实现准确维修延长其工作寿命具有重要的意义。针对叶片裂纹定位问题,提出一种高频激励下利用多位置点振动响应非线性估计的叶片裂纹定位方法,并给出了系统非线性估计的定义和相应的计算方法。在叶片上多位置特征点采集非线性振动信号组成矩阵形式信号,再利用正交分解方法求解其线性近似矩阵信号,通过量化两者之间的误差得到叶片各点振动响应信号的非线性程度估计值。计算相同激励输入下健康状态和含裂纹叶片各点振动响应非线性度估计值的误差,寻找误差绝对值最大点实现裂纹的准确定位。通过在有限元软件中建立健康和含裂纹损伤的叶片有限元模型,在多种激励频率下进行瞬态动力学仿真验证,分析结果表明该方法具有很好的裂纹定位效果。     

齿轮裂纹故障的循环矩诊断

介绍了循环平稳信号的二阶循环矩分析和处理方法、循环矩分析的抑噪特性。在给定齿轮裂纹调频信号数学模型的基础上，证明了其二阶循环平稳性。利用二阶循环矩一滞后平面图，分析了裂纹故障信号特征的循环矩提取方法，进行了仿真实验。针对齿轮裂纹故障实例，说明其对故障信号解调的有效性。     

生物安全预警系统在印染废水监控中的应用

现行的废水监测仅能对有限的几个理化指标进行在线监控,无法全面反映废水中有毒污染物的排放情况。本文引进用于水源安全预警的生物安全预警系统,并通过试验将其对印染废水出水复合污染物的监控进行了分析。结果表明:1.该印染废水进水含多种有毒物质,有较强生物毒性,而经处理的出水正常情况下无明显急性生物毒性。2.当出水中含有一定量有毒物质时,系统能进行及时有效的预警;3.系统可实现较长时间的在线监测需要,能很好地反映企业有毒废水的排放情况。     

埋地管道光纤周界振动监测与预警技术

对管道第三方活动进行振动监测和预警可以显著提高管道安全性。遵循“数据采集?样本分割?特征提取?识别模型训练?识别策略”框架,建立了基于随机森林算法的埋地管道光纤周界振动监测系统。通过长度为5.35 km的相位敏感光时域反射计（phase?sensitive optical time?domain reflectometer,简称φ?OTDR）光纤传感系统,采集了鹤嘴锄、铲子、锤子和电锤4种典型周界入侵活动的振动信号和85 h时长的环境振动信号。依据信号对比分析结果,选择合理的样本分割尺度和特征提取方法,并训练随机森林识别模型。提出了时空矩阵识别策略用于识别模型的结果修正,减少了99.59%的系统误报。在测试中,光纤周界振动监测系统的识别率为94.87%,误报率仅为0.013 9%,这说明该系统能够抵抗城市中常见的环境振动干扰。     

煤矿电网重大灾害监控预警系统的应用

分析了煤矿供电系统发生用电事故的几种原因和现象．介绍了“煤矿电网灾害监控预警”系统的结构、数据传输流程和系统的功能。该系统在生产应用中能及时修改整定方案使各级保护配合更合理可靠。并具有远程保护、故障准确指示、预警预报功能。     

大型机组润滑安全在线监控与智能预警系统研究

石化行业中的大型机组实时润滑数据是设备在线监测、智能诊断和预警的关键信息.为实现石化行业大型机组润滑状态的在线监测、智能诊断和预警,融合传感技术、网络通信、大数据和故障诊断技术,设计基于机电液一体化的油液在线安全监控与智能预警系统;应用多传感器采集的润滑油温度、水分、黏度、介电常数和污染度等实时数据,实现润滑系统的在线...     

基于监测数据的油气管道预警技术

对油气管道实施在线监测并进行安全预警是确保其长期安全运行的重要措施。综述了目前基于监测数据的油气管道实时预警技术,包括基于信号处理的预警技术、基于时间序列的预警技术以及基于人工智能的预警技术,并分别归纳分析了各种技术中的常用方法及其发展现状,并指出在油气管道应用中存在的问题及其展望。     

A Quantitative Intelligent Diagnosis Method for Early Weak Faults of Aviation High-speed Bearings

An intelligent diagnosis method based on support vector machine (SVM) is proposed to quantitatively diagnose early weak faults of high-speed aero-engine’s bearings. In order to achieve a better performance in contrast with conventional kernel function, a mixed kernel function is constructed and particle swarm optimization (PSO) is used to optimize kernel coefficients and other parameters. Experimental raw data is preprocessed by sparse decomposition and reconstruction method to remove noise in original signals, which can provide effective and reliable samples for SVM. In order to verify the validity of the proposed method, experiments on different fault types with different defect sizes of high-speed bearings working at 30000rpm are carried out. The results show that the accuracy of the proposed method is greatly improved compared with traditional SVM. The proposed method can not only distinguish different types of failure but also distinguish different degrees of the same fault pattern, which achieves a quantitative intelligent diagnosis of early weak faults in aviation’s high-speed bearings.     

超薄圆盘锯片的加工

针对高速钢超薄圆盘金属切割锯片加工过程中极易产生变形、加工难度大的特点，在现有生产条件的基础上，运用机加工工艺和热处理工艺两方面措施，较好地解决了高速钢圆盘金属切割锯片生产中的变形问题。