[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

CN114167026A - 一种透平叶片裂纹数量在线识别的实验装置 - Google Patents

一种透平叶片裂纹数量在线识别的实验装置 Download PDF

Info

Publication number
CN114167026A
CN114167026A CN202111393779.4A CN202111393779A CN114167026A CN 114167026 A CN114167026 A CN 114167026A CN 202111393779 A CN202111393779 A CN 202111393779A CN 114167026 A CN114167026 A CN 114167026A
Authority
CN
China
Prior art keywords
blade
rotor
cracks
experimental device
turbine blade
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202111393779.4A
Other languages
English (en)
Inventor
陈彬
率志君
王东华
郭宜斌
董烈祎
逯亚坤
赵靓珂
李玩幽
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harbin Engineering University
Original Assignee
Harbin Engineering University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harbin Engineering University filed Critical Harbin Engineering University
Priority to CN202111393779.4A priority Critical patent/CN114167026A/zh
Publication of CN114167026A publication Critical patent/CN114167026A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/20—Metals
    • G01N33/204—Structure thereof, e.g. crystal structure
    • G01N33/2045—Defects
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M13/00—Testing of machine parts

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)

Abstract

本发明提供一种透平叶片裂纹数量在线识别的实验装置，包括如下步骤：首先，分别由驱动电机，弹性联轴器，转子，轴承，叶盘，叶片，测速齿轮组成转子‑轴承‑叶片运动系统；轴承座和底座组成固定支撑系统；光电传感器，磁电传感器，位移传感器，数据采集仪和上位机组成测试系统。然后，根据单一变量原则调整叶片裂纹数量，测量并观察转子在不同裂纹数量下的运行状态。最后，建立不同裂纹数量对应的转子系统运行特征数据库，用于裂纹数量的在线识别。本发明基于单一变量的实验原则，通过测试、分析复杂转子系统的动力学特性，在线识别叶片裂纹数量，具有操作简单，物理映射关系明确，能够准确的识别出复杂转子‑轴承‑叶片系统中叶片裂纹的数量。

Description

一种透平叶片裂纹数量在线识别的实验装置
技术领域
本发明涉及透平故障诊断技术领域，具体为一种用于叶片裂纹数量在线识别的实验装置。
背景技术
透平是将流体介质中蕴有的能量转换成机械功的机器。透平的工作条件和所用介质不同，因而其结构型式多种多样，但基本工作原理相似。透平最主要的部件是旋转元件包括转子和叶轮，被安装在透平轴上，具有沿圆周均匀排列的叶片。它是航空发动机、燃气轮机和蒸汽轮机的主要部件之一，具有重要的经济价值和国防安全属性。透平的工作环境一般是高温高压状态下的燃料气体或者工质气体，因此，透平叶片不仅承受工质膨胀带来的交变应力，还要承受工质气体的腐蚀作用。在交变应力载荷和腐蚀气体的共同作用下，透平叶片极易产生疲劳裂纹。裂纹的产生不仅降低了透平的工作效率，还导致了重大的安全隐患。因此，及早的发现叶片裂纹不仅能够保证机组的安全运行，还能够极大的降低运营成本。然而，由于透平机组的复杂特性，控制变量较多，逻辑关系复杂，不易发掘叶片裂纹的故障机理。此外，如果在透平机组进行叶片破坏性试验的话，容易造成整个机组报废，实验研究成本昂贵。因此，有必要对透平机组进行简化，并搭建逻辑关系清晰的实验台架，用于研究叶片裂纹数量的故障机理，确定叶片裂纹数量对转子动力学的影响。
发明内容
本发明的目的是为了解决转子-轴承-叶片系统对叶片裂纹数量的在线识别问题的一种用于叶片裂纹数量在线识别的实验装置。
本发明的目的是这样实现的：
一种透平叶片裂纹数量在线识别的实验装置，包括驱动电机，弹性联轴器，转子，轴承，轴承座，叶盘，叶片，测速齿轮，底座，位移传感器，光码带，光电传感器，磁电流传感器，电机控制器，数据采集仪，上位机电脑(PC)；所述叶片安装在叶盘上，叶盘固定在转子上，转子两端由球轴承支撑，叶片、转子和轴承组成转子-叶片-轴承系统，转子为细长轴柔性转子，轴承为可调心双列球轴承，叶盘为可调节预紧力紧定叶盘。系统由驱动电机带动旋转，驱动电机和系统通过弹性联轴器连接。
进一步的，所述驱动电机为1PH8107-1DF00-2BA1型同步永磁电机。
进一步的，所述电机控制器为VFD25AMS43ANSAA型11Kw恒定转矩变频器。
进一步的，所述弹性联轴器为高转速膜片联轴器。
进一步的，所述测速齿盘和光码带用于表征转子的瞬时转速。
进一步的，所述光电传感器和磁电传感器用于测量瞬时转速信号。
进一步的，所述位移传感器用于测量转子的位移信号。
进一步的，所述数据采集仪和上位机用于记录传感器的信号。
进一步的，所述叶片为裂纹数量可调的矩形直叶片。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明依据单一变量的原则，通过调整叶片裂纹的数量，测量并观察转子系统在不同裂纹数量下的运行状态，实现在线识别叶片裂纹数量。
附图说明
图1为本发明透平叶片裂纹数量在线识别实验装置示意图；
图2为本发明透平叶片调整裂纹数量示意图；
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
结合附图1，一种叶片裂纹数量在线识别的实验装置，包括驱动电机，弹性联轴器，转子，轴承，轴承座，叶盘，叶片，测速齿轮，底座，位移传感器，光码带，光电传感器，磁电流传感器，电机控制器，数据采集仪，上位机电脑(PC)；所述的叶片安装在叶盘上，叶盘固定在转子上，转子两端由球轴承支撑，叶片、转子和轴承组成转子-叶片-轴承系统。系统由驱动电机带动旋转，驱动电机和系统通过弹性联轴器连接，弹性联轴器为高转速膜片联轴器，驱动电机为1PH8107-1DF00-2BA1型同步永磁电机，电机控制器为VFD25AMS43ANSAA型11Kw恒定转矩变频器，测速齿盘和光码带用于表征转子的瞬时转速，光电传感器和磁电传感器用于测量瞬时转速信号，移传感器用于测量转子的位移信号，数据采集仪和上位机用于记录传感器的信号，叶片为裂纹数量可调的矩形直叶片。
步骤1：驱动电机和两个球轴承分别固定于对应的底座上，底座与大地固定连接；
步骤2：光电传感器通过测量电机输出端的脉冲信号，记录电机的运行状态；
步骤3：磁电传感器通过测量测速齿轮的脉冲信号，记录转子的与运动状态；
步骤4：位移传感器通过测量转子的位移信号，记录转子的挠度状态；
步骤5：数据采集仪和上位机可以实时在线记录及显示传感器采集的数据信号，通过观察信号的幅值判断系统的运行状态；
步骤6：结合附图2，单一变量为调整叶片裂纹的数量，并重复步骤5；最后，分别建立不同裂纹数量对应的转子系统运行特征数据库，用于裂纹数量的在线识别。

Claims (9)

1.一种透平叶片裂纹数量在线识别的实验装置，其特征是：包括驱动电机，弹性联轴器，转子，轴承，轴承座，叶盘，叶片，测速齿轮，底座，位移传感器，光码带，光电传感器，磁电流传感器，电机控制器，数据采集仪，上位机电脑(PC)；所述叶片安装在叶盘上，叶盘固定在转子上，转子两端由球轴承支撑，叶片、转子和轴承组成转子-叶片-轴承系统，转子为细长轴柔性转子，轴承为可调心双列球轴承，叶盘为可调节预紧力紧定叶盘。系统由驱动电机带动旋转，驱动电机和系统通过弹性联轴器连接。
2.根据权利要求1所述的一种透平叶片裂纹数量在线识别的实验装置，所述驱动电机为1PH8107-1DF00-2BA1型同步永磁电机。
3.根据权利要求1所述的一种透平叶片裂纹数量在线识别的实验装置，所述电机控制器为VFD25AMS43ANSAA型11Kw恒定转矩变频器。
4.根据权利要求1所述的一种透平叶片裂纹数量在线识别的实验装置，所述弹性联轴器为高转速膜片联轴器。
5.根据权利要求1所述的一种透平叶片裂纹数量在线识别的实验装置，所述测速齿盘和光码带用于表征转子的瞬时转速。
6.根据权利要求1所述的一种透平叶片裂纹数量在线识别的实验装置，所述光电传感器和磁电传感器用于测量瞬时转速信号。
7.根据权利要求1所述的一种透平叶片裂纹数量在线识别的实验装置，所述位移传感器用于测量转子的位移信号。
8.根据权利要求1所述的一种透平叶片裂纹数量在线识别的实验装置，所述数据采集仪和上位机用于记录传感器的信号。
9.据权利要求1所述的一种透平叶片裂纹数量在线识别的实验装置，所述叶片为裂纹数量可调的矩形直叶片。
CN202111393779.4A 2021-11-23 2021-11-23 一种透平叶片裂纹数量在线识别的实验装置 Pending CN114167026A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111393779.4A CN114167026A (zh) 2021-11-23 2021-11-23 一种透平叶片裂纹数量在线识别的实验装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111393779.4A CN114167026A (zh) 2021-11-23 2021-11-23 一种透平叶片裂纹数量在线识别的实验装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114167026A true CN114167026A (zh) 2022-03-11

Family

ID=80480603

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111393779.4A Pending CN114167026A (zh) 2021-11-23 2021-11-23 一种透平叶片裂纹数量在线识别的实验装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114167026A (zh)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100030493A1 (en) * 2007-02-02 2010-02-04 The Secretary, Department Of Atomic Energy, Govt. Of India Method for non-intrusive on-line detection of turbine blade condition
JP2013061224A (ja) * 2011-09-13 2013-04-04 Toshiba Corp 翼振動計測装置
CN103592365A (zh) * 2013-11-14 2014-02-19 西安交通大学 一种转子裂纹快速检测方法
CN104267097A (zh) * 2014-09-15 2015-01-07 北京工业大学 一种风机叶片裂纹位置确定方法
CN104595112A (zh) * 2013-10-30 2015-05-06 通用电气公司 风力涡轮机及评估其上叶片健康状态的方法
CN108956075A (zh) * 2018-08-31 2018-12-07 天津大学 动叶片裂纹在线诊断方法
CN109541028A (zh) * 2018-12-26 2019-03-29 湖南科技大学 一种风力机叶片裂纹位置定位检测方法及系统
JP2019100210A (ja) * 2017-11-29 2019-06-24 三菱日立パワーシステムズ株式会社 動翼監視システム、動翼監視装置、動翼監視方法、プログラム
CN110926771A (zh) * 2019-11-20 2020-03-27 佛山科学技术学院 一种基于模态曲率误差法的叶片裂纹区域确定方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100030493A1 (en) * 2007-02-02 2010-02-04 The Secretary, Department Of Atomic Energy, Govt. Of India Method for non-intrusive on-line detection of turbine blade condition
JP2013061224A (ja) * 2011-09-13 2013-04-04 Toshiba Corp 翼振動計測装置
CN104595112A (zh) * 2013-10-30 2015-05-06 通用电气公司 风力涡轮机及评估其上叶片健康状态的方法
CN103592365A (zh) * 2013-11-14 2014-02-19 西安交通大学 一种转子裂纹快速检测方法
CN104267097A (zh) * 2014-09-15 2015-01-07 北京工业大学 一种风机叶片裂纹位置确定方法
JP2019100210A (ja) * 2017-11-29 2019-06-24 三菱日立パワーシステムズ株式会社 動翼監視システム、動翼監視装置、動翼監視方法、プログラム
CN108956075A (zh) * 2018-08-31 2018-12-07 天津大学 动叶片裂纹在线诊断方法
CN109541028A (zh) * 2018-12-26 2019-03-29 湖南科技大学 一种风力机叶片裂纹位置定位检测方法及系统
CN110926771A (zh) * 2019-11-20 2020-03-27 佛山科学技术学院 一种基于模态曲率误差法的叶片裂纹区域确定方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
吴琪强等: "基于固有频率的风力机叶片裂纹精确定位与程度识别", 《振动与冲击》 *
王燕等: "矿用通风机叶片裂纹诊断方法的研究", 《同煤科技》 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102507205B (zh) 一种检测航空发动机风扇叶片颤振故障的方法
EP2259033B1 (en) Angular and torsional vibration monitoring of rotordynamic systems
US4955269A (en) Turbine blade fatigue monitor
CN104792526B (zh) 风电齿轮箱动力学响应多参数检测装置
CN106441760A (zh) 低压涡轮轴盘连接螺栓防松脱特性试验方法
JP2824523B2 (ja) 振動部材の疲れ測定方法および装置
CN104048595A (zh) 一种旋转机械角度不对中故障定量化检测系统及方法
CN110686764A (zh) 基于全相位差分原理的恒速叶片异步振动频率测量方法
CN110763444A (zh) 基于高速旋转试验台的叶片疲劳曲线测定方法
CN202417987U (zh) 风机故障诊断与试验装置
Fan et al. Research on running status monitoring and rotating blade crack detection of large-scale centrifugal compressor based on blade tip timing technique
CN107702854B (zh) 一种满足火箭发动机涡轮泵装配及使用的高速动平衡方法
Dorfman et al. Torsional monitoring of turbine-generators for incipient failure detection
CN113063343B (zh) 一种基于应变信号波形失真评价的转轴裂纹检测方法
CN1316236C (zh) 涡轮增压器摩擦功率测量试验台
CN114167026A (zh) 一种透平叶片裂纹数量在线识别的实验装置
Václavík et al. Torsion vibrations monitoring of turbine shafts
CN117028299B (zh) 一种磁悬浮分子泵涡轮蠕胀测试工装
CN110441054B (zh) 联轴器连接状态下旋转机械轴系不对中故障状态检测方法
CN212254562U (zh) 汽轮机动叶片振动监测系统
CN113533529B (zh) 单个或均布叶端定时传感器提取叶片间固有频率差值方法
CN115047161A (zh) 一种涡轮机械叶片裂纹长度参数在线识别的实验装置
CN212645751U (zh) 转矩转速测量装置动态校准系统
CN114184763A (zh) 一种透平叶片裂纹位置在线识别的实验装置及方法
CN207894602U (zh) 一种液力变矩器端盖扭转疲劳强度测试装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20220311