恒速下旋转叶片同步振动辨识方法
基于叶尖定时的旋转叶片同步振动辨识新方法
Ｆｉ ｇ．２ Ｅｎ ｌ ｔ ｎ ｌｃ ｒ ｅ ｏ ａ ｅ ｏｌｌ 。 ｍ ａｉ ａ ｕ ｖ ｆｂｌｄｅ ｒｓ ｌｌｌ ｏ ｉ（
频率 ） 日 ｔ ｌ （ 分别 为幅频和相频响应 ， ；１ （ ） 、 ） Ｏ 其具
体表达 式分 别 为式 （ ） （ ） ２式 ３； 为阻尼 系数 ； 。为பைடு நூலகம்始 相位 。 为 叶片 固有 频率 ；
卜（） ｏ ）
旋转 叶片 同步 振 动 频 率 与转 速 密 切相 关 ， 常 为 通
转速频率 的整数倍 ， ０＝ 即 ９
， 为转速角频率 ， 为
频 率 的关 系 （ ， ） 由 以上 分 析 可 知 ， 速频 率 ｙ 。 转
０
自然数 ， 称为振动倍频。即式（ ） ｔ ＝ ｏ １ 中 ｏ Ｎ 亿。根据 叶 ｔ 尖定时原理可知 ， 叶片经过 叶尖定时传感器 的时 间序 列为 ｛ ｝ｉ ｔ ，代表圈数 ， 』 ２Ｔ＋ ， 为叶尖定 时 １ ， 传感 器相 对 转速 同步 传感 器 的 角度 。而在 同一共 振 区 内 是不变的， 因此可令相位 ：
方法 。
—
趟
０
羹ｚ
０４ ． ０６ ． ０８ ．
由 叶 片 振 动 模 型 可 知 ， 一 的 叶 片 稳 态 振 动 可 单
写成 ：
Ｏ
ｙｔ （）＝Ａ ）ＣＳ（ 一 ∞ ０ ｏ疗（ ｊ ［ ｔ （ ）＋ ］ （ ） ｊ Ｏ Ｊ Ｏ １
其 中 ，。 叶片在激 励 力 幅作 用 下 产 生 的位 移 ； 为 稳 为 态 振动 频率 （ 了描述 方便 ， 文 均 以角频 率 符 号代 替 为 本
果基本一致 。
关键词 ：叶尖定 时 ； 旋转 叶片 ； 同步振动 ； 频遍 历 倍
基于叶尖定时的旋转机械叶片振动频率辨识ESPRIT方法
基于叶尖定时的旋转机械叶片振动频率辨识ESPRIT方法李孟麟;段发阶;欧阳涛;孔祥洪;季茂林
【期刊名称】《振动与冲击》
【年(卷),期】2010(029)012
【摘要】基于叶尖定时原理采集的旋转机械叶片振动信号是多频率混叠的欠采样信号,通过分析振动信号的数学模型,提出了在均匀转速下利用两个叶尖定时传感器构成有延迟的双通道,采用旋转不变子空间技术(ESPRIT)辨识多个叶片振动频率的新方法.介绍该方法的理论依据,推导了频率估计解模糊的具体步骤,通过计算机仿真和模拟振动平台气激实验分析该方法频率估计性能,验证了其在工程实践中的有效性.
【总页数】4页(P18-21)
【作者】李孟麟;段发阶;欧阳涛;孔祥洪;季茂林
【作者单位】天津大学,精密测试技术及仪器国家重点实验室,天津,300072;天津大学,精密测试技术及仪器国家重点实验室,天津,300072;天津大学,精密测试技术及仪器国家重点实验室,天津,300072;天津大学,精密测试技术及仪器国家重点实验室,天津,300072;天津大学,精密测试技术及仪器国家重点实验室,天津,300072
【正文语种】中文
【中图分类】TK14;V248.1
【相关文献】
1.基于叶尖定时的叶片耦合振动参数辨识与仿真 [J], 李海洪;岳林;王德友;胡伟;王磊
2.基于叶尖定时的旋转叶片同步振动辨识新方法 [J], 欧阳涛; 郭文力; 段发阶; 李孟麟
3.基于叶尖定时的旋转叶片同步振动辨识新方法 [J], 欧阳涛; 郭文力; 段发阶; 李孟麟
4.基于叶尖定时的失谐叶片-轮盘振动参数辨识仿真 [J], 赵展鹏;张亮;姜丽婷
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一种旋转叶片的振动试验装置及振动试验方法[发明专利]
![一种旋转叶片的振动试验装置及振动试验方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/5c4dc74d1fb91a37f111f18583d049649b660e60.png)
专利名称：一种旋转叶片的振动试验装置及振动试验方法专利类型：发明专利
发明人：贾林,黎胜权,王海涛,袁征宇,范志强
申请号：CN202010807106.8
申请日：20200812
公开号：CN114076663A
公开日：
20220222
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供了一种旋转叶片的振动试验装置及振动试验方法。
上述振动试验装置包括：旋转装置、电磁激振装置和测振装置；其中上述旋转装置包括：旋转轴、驱动上述旋转轴旋转的驱动装置和支撑上述旋转轴的滑动轴承，上述旋转轴带动被测叶片旋转，上述旋转轴在上述滑动轴承上可轴向移动；上述电磁激振装置使上述旋转轴在轴向上往复移动以形成轴向振动，上述旋转轴的轴向振动推动上述被测叶片形成轴向振动；上述测振装置监测上述被测叶片在旋转状态下的振动特性。
根据本发明所提供的振动试验装置及方法，能够对被测叶片同时施加高周载荷和低周载荷，从而能够有效开展叶片在高低周复合载荷下的振动特性和疲劳试验研究。
申请人：中国航发商用航空发动机有限责任公司
地址：200241 上海市闵行区莲花南路3998号
国籍：CN
代理机构：上海专利商标事务所有限公司
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旋转叶片异步振动的频率识别技术
涡轮机是 航空 、 船 及 电力 、 源工 业 系统 广 泛 应 舰 能
用 的重 要装 置 ， 布 于航 空 领 域 、 化 行 业 、 遍 石 电力 部 门 等 众多行 业 ， 包 括地 面燃 气 轮 机 、 空 燃 气 轮 机 、 它 航 鼓 风机 等 。高速 旋转 叶片 的振 动 测量 是 涡轮 机 械 的一个 重要 研究 领域 。传 统 的应 变 片 法 为 接触 式 测 量 ， 验 试 准备 工作量 很大 ， 传感 器 、 线 、 电器 的可靠 性 低 ， 导 引 且 安装 工作 繁重 ； 常 ， 通 应变 片 引 出线 或发 报 机 装 置 的可
由此 ， 结合其它传感器输出的叶片 的信息， 可以 得到一组该叶片的振动角度序列 ｛ ｝若转子的旋转 △ ， 半径 为 ， 叶片振 动 的位移 序列 ｛ ＝｛ ・ 。通 则 ｙｆ △ Ｒｆ 过各 种算 法对 数 据 的处 理 ， 以得 到 整 级 叶 片振 动 的 可 幅值 、 率 等信息 。 频
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第１ ２期
张 玉 贵 等 ：旋转 叶 片 异 步 振 动 的频 率 识 别技 术
维普资讯
振 第２ 第
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＶＩ ＢＲＡＴ ＯＮ Ｉ ＡＮＤ ＨＯＣＫ Ｓ
旋 转 叶 片异 步振 动 的频 率识 别 技术
张玉贵 段发 阶 方志强 叶声华 石小江 ， ， ， ，
用 传感器 感受 在它前 面通 过 的 旋转 叶片 所产 生 的 脉 冲 信 号来记 录 叶 片 到来 的 时 刻 。 由于 叶 片 的振 动 ， 片 叶 的端 部相 对 于转 动 方 向将 会 向前或 向 后偏 移 ， 得 叶 使
片每次到达传感器的实际时间与无振动时的期望值不 相等， 即脉 冲到达 时 间 ｔ 随 着 叶片 的振 动发 生 改 变 ， 会 通过不 同的分析算 法 对该信 号 序 列 ｛｝ 行处 理 ， 得 ｔ进 可 到 叶片 同步共振 、 异步 颤振 等 的参数 信 息 ， 而对 涡 轮 进 图 １ 非 接触 式 涡 轮 机 叶 片 测 振 系 统 示 意 图 机 的运行 状况 做 出准确 的评 价 。其 中 ， 中 Ｚ 图 Ｔ为 转 速 同步传感 器 ， Ｎ为 角基 准传感 器 。 Ａ 振动数据的获取是以转速 同步传感器输 出的信号 ２ 异步振动频率辨识的原理 为基准的， 利用固定频率脉 冲填充法 来记 录叶尖信 由于叶片的振动频率远大于转子 的转速频率 ， 再 加上 机匣 上安 装 传 感 器 数 量 的限 制 ， 述 测 量 原 理 中 上 基 金项 目： 国家 自然 基 金 资 助 （ 目号 ：０７ ｌ０） 教 育 部 新 世 纪 优 秀 人 项 ５ ３５ １ 及 对 叶片振 动信 息 的采 样 方 式 很 难 满 足 采 样 定 理 ， 往 往 才 支持 计划资助 （ Ｅ Ｔ） ＮＣ 是欠采样方式。为了测得 叶片振 动的频 率 ， 一般将传 收稿 日期 ：２ ０ ０ ７—０ ３—２ 修改稿 收到 日期 ：０７— ４—２ ９ ２０ ０ ６ 感 器均 布在 机匣上 ， 单一 形式 的传感 器 均 布方 式 而 第一 作 者 张 玉 贵 男 ， 士 生 ，９ １ 生 博 １８ 年
旋转叶片异步振动的频率识别技术
振 动 与 冲 击第26卷第12期J OURNAL OF V IBRAT I ON AND SHOCK Vo.l 26N o .122007 旋转叶片异步振动的频率识别技术基金项目:国家自然基金资助(项目号:50375110)及教育部新世纪优秀人才支持计划资助(NECT )收稿日期:2007-03-29 修改稿收到日期:2007-04-26第一作者张玉贵男,博士生,1981年生张玉贵1, 段发阶1, 方志强1, 叶声华1, 石小江2(1.天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室,天津 300072;2.中国燃气涡轮研究室,四川江油 621703) 摘 要:基于非接触式叶尖定时测振原理,针对叶片异步振动的欠采样问题,采用/5+20双采样速率方案进行采样,通过频率辨识技术来获得叶片的真实振动。
将实验测得的振动频率与应变片法测量结果进行比对表明,所测频率与叶片振动的坎贝尔曲线一致,是叶片振动的真实频率。
同时,比对结果验证了测量方案的正确性,也说明了该辨识技术具有很高的实际应用价值。
关键词:异步振动;叶尖定时;旋转叶片;频率辨识;双采样中图分类号:V 216.2 文献标识码:A涡轮机是航空、舰船及电力、能源工业系统广泛应用的重要装置,遍布于航空领域、石化行业、电力部门等众多行业,它包括地面燃气轮机、航空燃气轮机、鼓风机等。
高速旋转叶片的振动测量是涡轮机械的一个重要研究领域。
传统的应变片法为接触式测量,试验准备工作量很大,传感器、导线、引电器的可靠性低,且安装工作繁重;通常,应变片引出线或发报机装置的可靠性不高,寿命不长;且可以同时监测的叶片很少,难以实现整级叶片的振动测量。
基于叶尖定时原理的非接触旋转叶片测振技术已发展为当前该领域研究的热点,较应变片法的明显优势在于它因非接触测量方式不会改变叶片原有的振动特性,能同时监测整级叶片的振动情况,且准备工作少、安装简单。
1 叶尖定时测振系统简介叶尖定时测振系统的原理如图1所示,叶尖定时测振技术[1-3]的基本原理是将叶尖定时(T I P0-TI P6)传感器沿径向安装在旋转机械相对静止的壳体上,利用传感器感受在它前面通过的旋转叶片所产生的脉冲信号来记录叶片到来的时刻。
基于叶尖定时的旋转机械叶片振动频率辨识 ESPRIT
∠λ ｉ ｉ＝１ ， …， Ｋ ２ π τ κ ｉ＝ ∠λ ｉ ∠λ ｉ
（ １ ０ ） （ １ １ ）
（ ５ ）
ｃ ｏ ａ ｒ ｓ ｅ ＾ 其中∠（ ·） 表示取相位， Ｆ 表示由第 ｉ 个谐波的频 ｉ
为频率混迭曲线斜率。上式中直接利用延迟 率估计， κ ｉ 相位差估计得到的信号频率虽没有模糊， 但方差较大， 必须利用欠采样后的信号频率信息来减小估计方差。 由特征值对应的特征向量 ｕ ， …， ｕ 可以获得欠采样后 １ Ｋ
１ １ ， １ ２ ］ 相同 ［ 。
１ 叶片振动的欠采样模型
叶片的振动模型的可视为单自由度简谐振动， 用 正弦函数表示为： ｘ＝ ａ ｃ ｏ ｓ （ ２ Ｆ ｔ ＋φ ） π （ １ ） ａ ， Ｆ和 φ分别表示振幅、 频率和初始相位。而叶 其中，
基金项目：国家自然基金资助（ ５ ０ ３ ７ ５ １ １ ０ ） ； 教育部新世纪优秀人才支持 Ｎ Ｅ Ｃ Ｔ ） 计划资助（ ０ １ ０－ ０ １－ １ １ 修改稿收到日期： ２ ０ １ ０－ ０ ３－ １ ０ 收稿日期：２ 第一作者 李孟麟 男， 博士生， １ ９ ８ １年生
－ ｊ ２ Ｆ π κ τ ｉ ｉ 其中， ｅ 表示第 ｉ 个信号的延迟相位差， ｗ （ ｎ ） 和 ｘ
ｗ （ ｎ ） 分别为 ｘ 和ｙ 通道的独立高斯白噪声。 ｙ （ ｎ ） 和ｙ （ ｎ ） 通过数据分段， 截取连续 Ｑ次快拍 将ｘ 排成两列矢量：
Ｔ Ｘ （ ｎ ） ＝［ ｘ （ ｎ ） ， ｘ （ ｎ＋１ ） ， …， ｘ （ ｎ＋Ｑ－１ ） ］ ＝
∑
－ ｊ ２ Ｆ ２ Ｆ － ｊ ２ Ｆ π κ τ － π κ τ π κ τ １ １ ２ ２ Ｋ Ｋ ＝ｄ ｉ ａ ｇ （ ｅ ， ｅｊ ， …， ｅ ）
关于风机叶片振动的检测与分析
关于风机叶片振动的检测与分析摘要：叶片在风电机组中属于关键的构成部分，发挥着能量转化的作用。
在风机运行过程中，必须保证叶片的安全性与可靠性，才能有效提升吸收风能的转换效率，为整个风力机组带来有利的影响。
通过提高叶片性能，也能保证风机的稳定运行。
但是叶片工作环境较为复杂，面临力、空气动力、热应力和弯曲应力等作用，甚至存在雨雪冰霜冲蚀与闪电积累破坏等现象。
基于此要重视对风机叶片振动检测与分析，确保准确、快速判定其疲劳程度，这是维护风机安全运行、降低成本和提高风能利用率的有效手段。
关键词：风机叶片；振动；检测；引言购买风扇的用户和生产风扇的制造商最关心的问题是风扇振动问题。
风扇振动过大或过小，以致损坏风扇组件。
风扇超速振动过快会导致风扇轴承温度急剧上升，零件磨损程度上升，当风扇振动幅度严重超标时，会对一些重要零件造成不可挽回的损坏，轴承壳破裂，甚至叶轮破裂破碎。
为了应对风机振动超标，减少风机振动达到平衡，首先要平衡整个机器。
这主要是因为周期性出现的风扇振动干扰会导致风扇振动。
1叶片结构叶片为环氧树脂及玻璃纤维制作复合材料产品，具备高比强度、轻质、结构稳定、工艺性好等优点，同时也具备了可设计性、修复性能好等优点。
根据叶片各部件受力状态不同，叶片不同的区域具备不同的结构形式，主要为叶根、主梁、腹板、蒙皮等结构，主梁是叶片的主要承载部件，主要承受叶片的弯曲载荷，一般使用高强、高模的单向纤维织物制成。
壳体蒙皮主要作用是提供叶片的气动外形，多采用双轴或多轴织物。
为了提高叶片的刚度同时实现轻量化的目的，在蒙皮和腹板部分使用了PVC、Balsa等夹芯材料。
2风机叶片振动的常见形式2.1自由振动弹性系统在无外力条件下会形成简谐振动，并不会受到外界激励的持续作用，依赖于已有弹性恢复力与质量惯性力，可以保证振动不停止，在刚开始振动的时候，需要通过外力进行激发。
在系统振动的过程中，外力激发是重要的能量来源，然而在系统阻尼影响下，机械能开始降低为零。
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、
恒 速 下 ， 片发 生 同步 振动 时 ， 叶 叶片 振动 频 率是 转 速频 率 的整数 倍 ， ｇ Ⅳ ×ｇ， 为 自然 数 ， 为 即 Ｏ＝ ｅ ２Ｎｅ 称 振 动倍 频 ， 一般 与 叶片振 动激 励源 分布 及激励 谐 波成 分 有关 ． 虑单 频 占优 的 同步 振动成 分 考
欧 阳涛等 ：恒速下旋转口 片 同步振动辨识方法 ｔ －
针 对 叶片 不 同 的运 行 状 态 和振 动 形 式 ， 于 叶 基 尖 定 时 原 理 的 叶片 振 动 辨识 方 法 主要 有 用 于 辨识 异 步 振 动 的多传 感 器 均布 法 、 “ ５＋２ ”分 布 法 、 频法 差 等 Ｉ Ｊ 用于 辨识 同步振 动 的速矢 端迹 法 、 ５， 曲 ］双参 数法
ｃ ｏ ｄ ｒ ｓ ｌ ａ ｅ ｉ ｅ ｔｆｅ ｓｎ ｕｔ ＢＴ ｐ ｏ ｅ ｉｈ ｗｅｅ ｄｓｒｂ ｔｄ ａｂ ｔａｉ ． ｅ ａｉ ｍ ｅｉ ｙ ｔ ｅ ｈ ｇ ｏ ｅ ｕ ｔ ｃ ｎ ｂ ｄ ｎｉ ｄ ｕ ｉｇ ｍ ｌ Ｔ ｒｂ ｓｗｈｃ ｒ ｉｔｉｕ ｅ ｒ ｉ ｒｌ Ｔｈ ｒｔ ｓ ｉ ｉ ｒ ｙ ｈ ｔ ｂ ｈ ｃ
传感器不 同周期测得 的叶片振动位移值 ｙ也保持
多传感器倍频遍历辨识算法 ， 采用 ４支以上任意分布 的叶尖定时传感器准确辨识 出叶片同步振动参数 ， 并 能够 对 叶片 同步振 动信 号进行 有 效恢 复．
不 变 ．叶 尖 定 时 测 振 系统 对 叶 片 同 步振 动 的欠 采 样 模 型如 图 ２所示 ， 同一传感 器 采样 不 同振动周 期上 的
Ａ ｓｒｃ ：Ｓ ｎｈ ｏ ｏ ｓｖｂａｉｎｉｆｒ ｔ ｎ ｉ ｄ ｃｅ ｓｄｅ ｔ ｍｅ ｎｓｂＮｙ ｕｓ－ａ ｌ ｇ Ｉ ｒｅ ｏｉｅｔ ｙ ｂ ｔａｔ ｙ ｃ ｒｎ ｕ ｉｒｔ ｎｏｍａｉ ｓ ｅｒａｅ ｘｒ ｌ ｉ ｕ — ｑ ｉ ｓｍｐｉ ． ｎｏｄ ｒｔ ｄ ｎｉ ｏ ｏ ｅ ｙ ｔ ｎ ｆ
ｍｅ ｈ ｄ ｏ ｎ ｉ ｅ ｏ ｄ ｒｔａ ｅ ｓｎ ｓ ｔ ｅ ｒ ｔｃ ｌ ｅ ｕ ｅ Ｔｈ ｔ ｏ ｓ ａ ｐ ｉｄ ｔ ｅ ｔ ｉ ｄ ｌｏ ｅ ｉ ｌ ｔ ｏ ｆ ｅ ｇ ｎ ｒ ｅ ｒ ｖ ｒ ｉ ｇ ｗａ ｈ ｏ ｅ ｉ ａ ｌ ｄ ｄ ｃ ｄ． ｅ ｍｅ ｈ ｄ ｗａ ｐ ｌ ｏ ａ ｃ ｒａｎ ｍｏ ｅ ｆ ａ ｒａ ｙ ｅ ｅ ｕ ｐ ｅ ｔｔ ｏ ｓｍｕ ａ ｉ ｎ ｅ ｐ ｒｍｅ ｔ Ｔｈ ｘ ｅ ｉ ｅ ｔ ｌ ｅ ｕｌ ｎ ｉａ ｅ ｔ ａ ｉ ｒ ｔ ｎ ｐ ｒ ｍ ｅｅ ｓ ｓ ｃ ｓ ｅ ｇ ｎ ｑ ｉ ｍ ｎ ｏ ｄ ｉ ｌ ｔ ｘ ｅ ｉ ｎ ． ｅ ｅ ｐ ｒｍ ｎ ａ ｓ ｔ ｉ ｄ ｃ ｔ ｈ ｔｖ ｂ ａｉ ａ ａ ｔ ｒ ， ｕ ｈ ａ ｎ ｉ ｅ ｏ ｒ ｓ ｏ
（ 天津 大学精密测试技术及仪器 国家重点实验室 ，天津 ３ ０ ７ ） ０ ０ ２
摘 要 ：欠采样极度 减少 了同步振 动信 息，为实现 恒速下辨识旋转叶 片同步振 动参数 ，分析 了基 于叶 尖定 时测振原 将 该方法在某型号航 空设备 上进 行模 拟验证 实验 ，实验 结果表明 ，该方法可 以准确 实时地
Ｖｉ ｒ ｔｏ ｔＣｏ ｓａ ｂ ａ ｉ ｎ ａ ｎ ｔ ｎｔＳｐｅ ｄ ｅ
Ｏ ＡＮ Ｔ ｏ ＵＹ Ｇ ａ ，ＤＵＡ ａ ，Ｌ ｎ —ｎ ＯＮＧ Ｘｉ ｇｈ ｎ Ｎ Ｆ－ｅ Ｉ ｊ ｉ Ｍｅ ｇｌ ，Ｋ ｉ ａ －ｏ ｇ ｎ
（ｔｔ Ｋ ｙＬ ｂｒｔｒ ｆ ｒｃｓ ｎＭｅｓｒｍｅｔ ｅｈ ｏｏ ｙａｄＩｓｕ ｎｓ ｉ ｊ ｉ ｒｉ ， Ｓａｅ ｅ ａｏａ ｙｏ ｅｉ ｏ ａｕｅ ｎ ｃｎ ｌｇ ｎ ｔ ｍｅｔ，Ｔａ ｉ Ｕｎｖ ｓｙ ｏ Ｐ ｉ Ｔ ｎｒ ｎｎ ｅ ｔ Ｔａｊ ０ ０２ ｈｎ ） ｉ ｉ ３ ０ ７ ，Ｃ ｉａ ｎｎ
振动 信号 ．
图 ２ 同步 振 动 欠 采 样
Ｆ ｇ２ Ｓ ｂ Ｎｙ ｕ ｓ —ａ ｉ ． ｕ — ｑ ｉｔｓ ｍｐ ｉ ｆ ｙ ｃ ｒ ｎ ｕ ｉ ｒ ｔ ｎ ｌ ｎｇｏ ｎ ｈ ｏ ｏ ｓ ｂ ａ ｉ ｓ ｖ ｏ
理的 同步振动 欠采样模 型．设计 了一种利 用多支任意分布的叶 尖定 时传 感器辨识 叶片振动参数的方法 ，从理论上推 导 了振动倍频遍历算 法
辨识 出振动倍频 、振动频率 、振幅等参数 ，并还原 出叶片同步振动信号 ，恢 复精度约 ２ 成功克服 了恒速下叶片 ｍ
同步 振 动 欠采 样 的 辨 识 难 度 ，进 一 步 完善 了 叶 尖 定 时测 振 系统
５ ７ ；教育部新世纪优秀人才支持计划资助项 目（ Ｅ Ｔ ０ １０ １ Ｎ Ｃ） 基 金项 目： 国家 自然科学基金资助项 目（ ３ ５ ）
１８一 作 者简 介 ：欧 阳涛 （ ９ ３ ） ，男 ，博士研究生 ，ｏｔｏ ９ ０ １６ｔｍ． ｙａ０ ３ ＠ ２ ． ｏ
通 讯 作者 ：段发 阶，ｆ ｕ ｎ ｊ ． ｕ ｎ ｊ ａ ＠ｔ ｅ ． ． ｄ ｕ ｄ ｃ
振 动曲线 ＋
ＴＰ ＩＯ＋
Ｔ Ｐ１ 静 Ｉ
ＴＰ Ｉ２
频率对 叶片振动位移信号进行采 样．由于叶片振动 频率 Ｃ Ｏ一般 远大 于转 子 的转 速 频率 ， 不满 足 Ｎｙｕｓ ｑ ｉ ｔ
采样 定 理 ， 叶尖 定 时测 振 方法 属 于严 重 的欠 采 样 ， 仅 பைடு நூலகம்仅 通 过一 支 或 几 支传 感 器 是 很 难直 接 还 原 出叶 片 的
量是旋转机械的一个重要研究领域．目前 ， 叶尖定时
非接触旋转叶片测振技术已得到广泛研究和应用 ， 为
时间与无振动时的期望值不相等 ， 即脉冲到达时间 ｔ
会 随着 叶 片 的振 动 发生 改变 ， 过不 同 的分析算 法 对 通
旋转机械的状态监测和故障诊断提供可靠依据． 叶尖 定时 （ｌ ｅｔ ｉ ｎ ， Ｔ ） 振 的基 本原 ｂａ ｉ ｔ ｇ Ｂ Ｔ 测 ｄ ｐ ｍｉ
关键词 ：叶尖定时 ；旋转Ⅱ 片 ；同步振动 ；倍频 ；遍历 十 中图分类号 ：Ｔ ４ Ｖ １． Ｋ１ ； ２ ６２ 文献标 志码 ：Ａ 文章编 号 ：０ ９ — １７ ２ １） ８０ ４ —５ ４ ３２ ３ （０ １０ —７２０
Ｍ ｅ ｈ ｄ ｆ ｒＩ ｅ ｔｆ ｉ ｇＲｏ ａ ｉ ｇＢｌ ｄ ｙ ｃ ｒ ｎ ｕ ｔ ｏ ｏ ｄ ｎ ｉｙ ｎ ｔ ｔ ａ ｅＳ ｎ ｈ ｏ ｏ ｓ ｎ
门， 主要 包括 航 空发 动机 、 气 轮机 、 燃 烟气 轮 机 、 汽轮 机 等 ． 转 叶 片作 为旋 转 机 械 的核 心部 件 ， 旋 转机 旋 对 械 的安 全运 行 起 到 关 键 性 作 用 ． 转 叶片 的振 动 测 旋
会 向前 或 向后偏 移 ， 使得 叶片 每次 到达 传感 器 的实 际
Ｙ＝Ａ ｉ（ ｆ ） Ｃ ｓ Ｎ￣ ＋ ＋ ｎ （） ３
自 回归法 ０ ． 矢 端 迹 法 和 双参 数 法 主要 是 ＿ 速 等
通过 变 速扫频 方 式测 量 同步振 动 ， 自回归法应 用 范 围
叶 片每周 到达 各支 传感 器 的时 间 不变 ， 因此 同
一
有 限．针对 恒 速下 叶片 同步 振动 特 点 ， 本文 提 出一 种
理［ 是将叶尖定时传感器沿径 向安装在旋转机械相 ４
收 稿 日期 ： ２０ —２１ ；修 回 日期 ：２ １－４１． ０ ９１－８ ０００．９
该信号序列 ｛ ｝ 进行处理 ， 可得到叶片同步共振 、 异 步颤振等参数信息 ， 进而对旋转机械的运行状况做出
准确评 价 ．
理 系统 ， 支传 感器 可获 得 叶片经 过 时的振 动位 移序 每
０ ５
： ＼ ＼
０
＿ ● ＿
０
５
０
０
０． ０１
０． ０２ ｔｓ ｌ
０． ０３
０． ４ ０
列 ｔ｝ 转子每旋转一周 ， ． 同一叶片经过 每支传感器
— —
各一次 ， 即相 当于每支传感器 以转速频率 Ｑ 为采样
ｒ ｔ ｔ ｇ ｂ ａ ｅ ｓ ｎ ｈ ｏ ｏ ｉ ｒ ｔｏ ａ ａ ｔ ｒ ｔｃ ｎ ｔ ｎ ｐ ｅ ｏ ａ ｉ ｌ ｄ ｙ ｃ ｒ ｎ ｕｓ ｖ ｂ ａ ｉ ｎ ｐ ｒ ｍｅ ｅ ｓ ａ ｏ ｓａ ｔ ｓ ｅ ｄ， ｔ ｅ ｓ ｎ ｈ ｏ ｏ ｓ ｖ ｂ ａ ｉ ｎ ｓ ｂ Ｎｙ ｕ ｓ— ａ ｎ ｈ ｙ ｃ ｒ ｎ ｕ ｉ ｒ ｔｏ ｕ — ｑ ｉｔｓ ｍｐｌｄ ｅ
同一 点 ．
１ 叶 尖定 时 同步 振 动 欠 采样 模 型
根 据 叶尖 定时测 振 原理 ， 在转 轴 上安装 一 支转 速
／／ 『 、＼
ｇ 吕 、
同步传感器 ｚ ， 叶片顶端机壳上分布一支或多支 Ｔ在 叶尖 定 时传感 器 ＴＰ 如 图 １所示 ．经过 叶尖定 时处 Ｉ，
第４ ４卷 第 ８ 期 ２ １ 年 ８月 ０ １
天
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大
学
学
报
ＶＯ１４ ＮＯ． ＿４ ８ Ａｕｇ ２０１ ． １
Ｊｕ ｎ ｌ ｆ ｉｎｉ ｉｅｓ ｙ ｏ ｒ ａ ｏ ａ ｊ Ｕｎｖ ｒｉ Ｔ ｎ ｔ
恒 速下旋转 叶片 同步振动辨识方法
欧阳涛 ，段发 阶，李孟麟 ，孔祥 洪
旋 转 机 械广 泛 应 用 于航 空 、 电力 、 能源 ＿ 等部 Ｔ业
对 静止 的壳 体上 ， 用传 感器 感受 在 面通过 的旋 利 岜前 转 叶 片 所 产 生 的 脉 冲 信 号 来 记 录 叶 片 到 来 的 时
刻．由 于叶 片 的振 动 ， 片 的端部 相 对 于转 动方 向将 叶
ｍｏ ｅ ｂ ｓｄｏ ｌｄ ｐｔ ｎ Ｂ Ｔ ｗａ ｎ ｌｚ ｄ Ａ ｔｏ ｏ ｅ ｔｙｎ ｌｄ ｉｒｔ ｎｗａ ｅｉｎ ｄ ｙｗｈ— ｄ ｌ ａｅ ｎｂａ ｅ ｉ ｍｉｇ（ Ｔ ） ｓ ａ ｅ ． ｍｅ ｄｆｒ ｄｎｉ ｉｇｂａｅｖｂａｉ ｓ ｓ ｅ ，ｂ ｉ ｔ ｉ ａ ｙ ｈ ｉ ｆ ｏ ｄ ｇ