基于叶尖定时的旋转叶片振动检测及参数辨识技术

发布时间：2023-04-18 19:05

　　大型旋转机械主要包括航空发动机、烟气轮机、汽轮机、鼓风机等,是航空、舰船、电力、石化、冶金等工业系统广为应用的关键设备。叶片作为大型旋转机械的核心部件,是设备安全运行和提高效率的重要保障。叶片振动是导致叶片工作失效的主要原因之一。由于叶尖定时测振属于严重的欠采样方法,振动参数辨识相对困难。本文在课题组多年研究基础上,主要致力于叶尖定时振动参数辨识算法的研究。建立了叶尖定时测振模型,通过理论和仿真分析振动信号特点,提出了新的叶片振动参数辨识方法,并通过大量现场实验数据验证,取得满意的结果。主要内容如下: 1、对旋转叶片进行受力分析,建立了整个叶尖定时测振系统模型,包括叶片组模型、激振力模型以及叶尖定时传感模型等,是叶尖定时算法理论研究和仿真分析的基础。通过仿真对比了恒速和变速下的同步振动和异步振动信号特点。 2、讨论了不同条件下叶尖定时振动信号分析处理的难点。对典型的叶尖定时算法进行了理论推导,包括速矢端迹法、双参数法、自回归方法等,分析对比了各算法优缺点,为探索欠采样下的新算法指明方向。 3、提出了基于任意角分布的多传感器叶片振动参数辨识新方法。主要针对变速下同步振动、恒速下同步振动以...

【文章页数】：135 页

【学位级别】：博士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 旋转叶片振动检测技术研究背景及意义
        1.1.1 航空发动机叶片失效
        1.1.2 汽轮机叶片失效
        1.1.3 烟气轮机叶片失效
    1.2 旋转叶片振动检测技术发展状况
        1.2.1 旋转叶片振动检测方法
        1.2.2 叶尖定时测振技术发展现状
    1.3 本文主要研究内容及创新点
        1.3.1 本文主要研究内容
        1.3.2 关键技术与创新点
    1.4 本章小结
第二章 叶片振动及叶尖定时系统综述
    2.1 叶片的基本理论知识
        2.1.1 叶片的结构
        2.1.2 叶片受力分析
        2.1.3 叶片振动分类与振型
        2.1.4 叶片的固有频率
        2.1.5 坎贝尔图
    2.2 叶尖定时测振系统
        2.2.1 叶尖定时传感器
        2.2.2 前置处理电路
        2.2.3 高速PCI 采集卡
        2.2.4 叶片振动检测软件
    2.3 本章小结
第三章 叶尖定时测振模型建立及仿真
    3.1 叶片振动理论模型
    3.2 叶尖定时测振系统仿真模型建立
    3.3 叶尖定时振动信号仿真分析
        3.3.1 恒速下同步振动仿真分析
        3.3.2 变速扫频同步振动仿真分析
        3.3.3 异步振动仿真分析
    3.4 本章小结
第四章 叶尖定时振动参数辨识算法研究
    4.1 典型叶尖定时算法
        4.1.1 速矢端迹法
        4.1.2 双参数法
        4.1.3 自回归法
    4.2 基于任意角分布的多传感器振动参数辨识新方法
        4.2.1 恒速下同步振动参数辨识
        4.2.2 变速扫频同步振动参数辨识
        4.2.3 恒速下异步振动参数辨识
    4.3 本章小结
第五章 传感器布局方案分析
    5.1 叶尖定时算法中传感器采样点的分布特点
    5.2 传感器布局对典型算法的影响
        5.2.1 双参数法辨识效果分析
        5.2.2 自回归法辨识效果分析
    5.3 传感器布局对任意角分布算法的影响
        5.3.1 按相位遍历算法辨识效果分析
        5.3.2 按位移遍历算法辨识效果分析
        5.3.3 传感器布局方案选择
    5.4 本章小结
第六章 实验数据分析
    6.1 现场实验
    6.2 变速扫频同步振动数据分析
        6.2.1 叶片间无耦合振动参数辨识
        6.2.2 叶片间耦合振动参数辨识
    6.3 恒速下同步振动数据分析
    6.4 恒速下异步振动数据分析
    6.5 本章小结
第七章 全文总结与展望
    7.1 总结
    7.2 展望
参考文献
发表论文和科研情况说明
致谢



本文编号：3792846