[发明专利]无参考信号下基于叶尖定时技术的叶片振动在线监测方法

说明书

一种无参考信号下基于叶尖定时技术的叶片振动在线监测方法，根据实测的叶片到达每一个径向设置的传感器的时间和到达时叶片角度，通过多项式拟合的方式近似得到叶片到达传感器的理论时间，再根据拟合的最高阶次得到转子的转速和等价的传感器角度，并通过叶片到达传感器的实测时间计算出叶片尖部的振动偏移量，最后利用正弦拟合的方式进行叶片振动参数识别，实现在线监测。本发明能够保证在没有参考信号的情况下，仍然能够对叶片的振动进行监测，降低了叶片振动在线监测的成本，提高了叶尖定时技术在线监测的可靠性。

技术领域

本发明涉及的是一种航空发动机制造领域的技术，具体是一种用于叶轮机械的无参考信号下基于叶尖定时技术的叶片振动在线监测方法。

背景技术

叶片作为叶轮机械的做功部件，在运行中受到各种载荷激励从而引起叶片振动。叶片振动是叶轮机械中一个非常严重的问题，因为振动过大很可能导致叶片疲劳失效。因此，叶片振动在线监测是必不可少的。叶片振动的形式按照频率与转速的关系可以分为两大类：同步振动和异步振动。同步振动是指叶片振动频率和转子转速成整数倍关系，通常是由于叶片上游的导叶或者静叶的尾流激励造成的。异步振动是指叶片振动频率和转子转速成非整数倍的关系，通常发生在旋转失速，喘振或者颤振等特殊工况。

常用的叶片振动参数识别方法包括单参数法，双参数法，自回归方法，正弦拟合等等。但是这些方法都是基于有参考信号的情况，即转速在转子转一圈的过程中速度不发生变化。如果没有参考信号，或者参考信号失效的情况下就不能识别出叶片振动参数。另外，如果转速变化过快，上述传统的叶尖定时方法也会失效。因此，发展在没有参考信号下叶片振动在线监测具有重要意义。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种无参考信号下基于叶尖定时技术的叶片振动在线监测方法，能够保证在没有参考信号的情况下，仍然能够对叶片的振动进行监测，降低了叶片振动在线监测的成本，提高了叶尖定时技术在线监测的可靠性。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明根据实测的叶片到达每一个径向设置的传感器的时间和到达时叶片角度，通过多项式拟合的方式近似得到叶片到达传感器的理论时间，再根据拟合的最高阶次得到转子的转速和等价的传感器角度，并通过叶片到达传感器的实测时间计算出叶片尖部的振动偏移量，最后利用正弦拟合的方式进行叶片振动参数识别，实现在线监测。

所述的多项式拟合的方式是指：测量每一圈中每个叶片到达传感器的实测时间，对实际测量得到叶片到达传感器的时间以及叶片角度进行多项式拟合f＝a0+a1·x+a2·x²+a3·x³+…，根据多项式的系数(a0，a1，a2…)选择合适的拟合阶次，从而近似得到叶片理论到达传感器时间和角度之间的函数关系式。

所述的转子的转速和等价的传感器角度，通过多项式拟合的最高阶次m进行判断：当m＝1时，转子转速在本圈中没有发生变化，即为常数，等价的传感器安装角度等于原始的传感器安装角度；当m1时，转子转速在本圈中为变量，通过计算每个角度的瞬时转速和对应的等价的传感器角度得到。

技术效果

与现有技术相比，本发明能够保证在没有参考信号的情况下，仍然能够对叶片的振动进行监测，降低了叶片振动在线监测的成本，提高了叶尖定时技术在线监测的可靠性。

附图说明

图1为叶尖定时技术原理图；

图2为无参考信号下基于叶尖定时技术的叶片振动在线监测方法流程图；

图3为实施例示意图；

图4为参考信号下得到的转速与无参考信号下得到的转速图；

图5为参考信号下得到的转速与无参考信号得到的转速的相对误差图；