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。     

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。     

旋转叶片振动参数检测方法

论述了一种高精度旋转叶片振动参数叶尖定时检测方法.设计一套叶尖定时传感系统;利用叶尖经过非接触测头的时间进行测量,与传统接触测量方法相比,具有实时性强、精度高、适用于高转速等优点.通过多个叶尖定时传感器实现对叶片振动的实时、全面监测;利用叶根同步传感器减小了由于转速不稳定造成误差的影响.论述了系统原理和叶尖定时信号的处理方法,并做出了讨论.     

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。     

基于总体最小二乘准则旋转不变子空间法的叶尖定时欠采样信号分析

考虑到传统的应变法无法同时测量所有叶片的振动且存在一定的安全隐患,故利用叶尖定时技术对叶片振动进行监测。由于该方法得到的信号属于严重欠采样信号,且实际获得的信号存在噪声干扰,传统的傅里叶分析无法得到叶片的真实振动频率。研究基于总体最小二乘准则(TLS)的旋转不变子空间法(Esprit)对存在噪声干扰的欠采样信号进行频率估计,并以估计结果作为先验知识对欠采样信号进行重构。通过仿真信号分析及高速旋转叶片试验台验证方法的有效性。结果表明,所提方法可以有效地对含噪欠采样信号进行处理并估计出叶片的真实频率信息,具有很好的工程应用价值。     

旋转叶片异步振动参数辨识方法及试验验证

基于叶尖定时原理和单自由度振动理论,利用全相位FFT(apFFT)和最小二乘法建立了叶片异步振动参数辨识算法,通过数值仿真验证了参数辨识算法的正确性,给出了传感器布置合理性的检验参数及经验值.采用高压氮气冲击叶片使叶片产生某一单频绝对占有的振动,在风扇转子试验器上开展了1 971 r/min、2 326 r/min两个...     

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。     

旋转叶片振动测量新的技术方案研究

压气机的旋转叶片必须能够承受非常高的静应力动应力。静态应力可通过测量或理论计算确定，静态应力的理论计算与测量结果相当吻合；但动态应力主要靠试验测量来确定，其理论计算尚未能满足应用的需求。叶片的振动测量因而成为涡轮机械的一个重要研究领域。介绍了旋转叶片传统的测量技术，以及近几年来欧美国家正在研究的非接触式旋转叶片振动测量技术－叶定时测量技术，并针对某应用对象进行了测量方案的研究。     

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。     

基于神经网络的旋转机械振动故障诊断

介绍了一种通过神经网络算法进行故障诊断的方法,神经网络的输入为通过对转子模拟信号进行傅里叶变换得到的典型频谱特征,将旋转机械不对中、不平衡、碰摩、涡动四种典型的故障作为网络的输出.首先用传统的BP网络算法进行诊断,得到故障诊断的精度,再将模糊理论与神经网络相结合,取长补短,组成模糊神经网络,对故障进行识别,从而得出模糊神经网络在模式识别方面具有更大的优越性的结论.     

回转圆盘的振动主动控制研究

针对工业中应用广泛的悬臂回转圆盘 ,推导了悬臂回转圆盘的横向运动方程 ,并将之演化为实模态状态空间的动态方程。在比例微分控制下 ,分对位与不对位两种情况 ,得到系统极点分布图 ,说明不对位是系统不稳定的根源。并对传感器作动器的最佳位置作了分析 ,控制的仿真结果说明了对位反馈控制时可以得到很好的控制效果。     

TRIZ理论技术矛盾的实践应用——风力发电叶片的分析与改进

为解决风车叶片的断裂问题,实现对其改进,以TRIZ理论技术矛盾为基础,通过39个工程参数对风车叶片断裂问题建立了问题模型,并利用矛盾矩阵表得出了解决问题的创新原理,据此进行了改进。     

TRIZ理论技术矛盾的实践应用——风力发电叶片的分析与改进

为解决风车叶片的断裂问题,实现对其改进,以TRIZ理论技术矛盾为基础,通过39个工程参数对风车叶片断裂问题建立了问题模型,并利用矛盾矩阵表得出了解决问题的创新原理,据此进行了改进。     

基于外筒旋转与叶片振动的新型干混砂浆混合设备设计

目前干混砂浆混合设备均是采用叶片旋转运动来实现物料混合,这种单一的工作方式很难达到对物料的高均匀度和高效混合。针对该现状,采用定轴轮系结构引起外筒旋转和偏心质量引起强迫振动的复合作用原理设计了基于外筒旋转和叶片振动的新型干混砂浆混合设备,实现了生产过程中对物料的高均匀度和高效率混合。     

基于LANCE的5000mm轧机液压系统回油管振动的分析

宝钢厚板厂精轧机HGC液压站内的回油管振动剧烈,严重影响设备的正常运行。为解决该问题,利用LANCE振动测试系统来测量管路的振动情况,分析了管路的振动频率和振源,为解决管路振动提供了理论依据。     

基于单目离面视觉的结构振动检测

针对常规视觉测量中光学系统复杂、计算量大等问题,提出了一种离面视觉测量方法。讨论了离面振动成像的基本原理,结合模态分析理论,研究了常规成像条件下单相机结构振动特征参数的识别及无激励振型分析。悬臂梁的离面视觉振动测试实验、传统传感器测量实验及ANSYS仿真的对比结果表明,所提出方法可以准确识别低阶固有频率、阻尼和振型等模态信息。最后分析了该方法的后续研究方向。     

基于谐波平衡法的非线性低频隔振系统振动特性研究

针对非线性低频隔振系统振动响应和振动传递率进行理论研究。基于非线性弹性元件的载荷－位移试验数据建立了非线性低频隔振系统的动力学模型和动力学方程。借助谐波平衡法对该非线性动力学方程进行近似求解,得到该非线性低频振动系统的一次谐波位移响应和振动传递率的近似表达式。分析了不同系统参数对振动传递率和曲线族骨架形状的影响,并对这种影响产生的原因进行了解释。理论结果与试验结果对比显示,当该非线性低频隔振系统工作在有效隔振频段内时,两者吻合良好。