[发明专利]基于燃机叶片型线参数的气路故障诊断方法

权利要求书

1.一种基于燃机叶片型线参数的气路故障诊断方法，其特征在于，通过故障叶片几何特征建立故障叶片数值仿真模型，并制定气路故障的诊断判据，通过实时监测参数叶片几何特征反向判别得到气路故障的模式及程度；

所述的故障叶片几何特征包括：叶片前缘厚度增量、叶片尾缘厚度增量、叶片表面粗糙度和攻角以表征不同的故障，实现故障特征的提取；

所述的仿真模型，通过实际需要开展气路故障诊断的燃气轮机叶片的设计参数和故障叶片3D扫描结果，按气路故障和其相应叶片几何特征建立故障叶片数值仿真模型，包括原始叶片几何模型、故障叶片3D重构以及故障叶片数值仿真模型；

所述的气路故障的诊断判据，即通过建立叶型参数、故障模式、场异常分布、监测参数的映射关系，获取不同几何特征的故障叶片对应的特性图；

所述的特性图，根据前缘厚度、尾缘厚度、粗糙度、攻角不同的组合形式及其对应类型的故障，利用相应的数值仿真模型在转速、入口压力、入口温度条件下进行仿真，得到对应的进出口截面温度、压力和流量，从而建立出不同类型的气路故障的特性图库。

2.根据权利要求1所述的基于燃机叶片型线参数的气路故障诊断方法，其特征是，所述的仿真模型，通过以下方式实现：

i)利用计算流体动力学软件，根据叶片设计文件画出叶片的几何模型，该模型中的叶片被定义为原始叶片；

ii)扫描某修理厂维检中拆卸下的典型故障叶片，利用三维激光扫描仪以及三维数字化仪等3D设备采集数据，通过三维图形处理技术进行模型重构，得到与实际故障叶片几何形状一致的仿真叶片图像；

iii)根据实际燃气轮机气路故障叶片中叶片前缘厚度增量、叶片尾缘厚度增量、叶片表面粗糙度和攻角的变化情况，按比率修改原始叶型的几何特征，得到相应类型的故障叶片；

iv)建立故障叶片数值仿真模型，设置边界条件，对原始叶片、各类故障叶片进行仿真，得到不同叶片的气流通道内温度场、应力场、速度场的分布。

3.根据权利要求1所述的基于燃机叶片型线参数的气路故障诊断方法，其特征是，所述的气路故障的诊断判据，包括：

其中：↑指该几何参数的值会增加，↓则是相反的，—代表可能会不变，此外，↑或者↓的个数表示其增加或减少程度，个数越多，变化程度越大。

4.根据权利要求1所述的基于燃机叶片型线参数的气路故障诊断方法，其特征是，所述的反向判别是指：将实际监测参数作为输入条件放入带有特性图库的模型中，得到多组不同的流量和效率的输出结果，利用参数约束、守恒约束方式判断出最有可能输出结果，并根据气路故障判据得到此时叶片的几何特征，即故障程度和相关的故障模式。

5.一种实现权利要求1-4中任一所述基于燃机叶片型线参数的气路故障诊断方法的系统，其特征在于，包括：特征采集模块、故障特性图模块以及反向判别模块，其中：特征采集模块与故障特性图模块相连并传输故障叶片几何特征信息，故障特性图模块与反向判别模块相连并传输气路故障特性图库信息，反向判别模块根据特性图反向判别得到故障模式和故障程度信息并生成诊断结果信息。