[实用新型]测量带冠叶片同步振动及节径的装置

说明书

本实用新型属于汽轮机叶片振动测量领域，为获取同步振动节径的详细信息,本实用新型采取的技术方案是，测量带冠叶片同步振动及节径的装置，将叶尖定时传感器的探头安装在机匣上，叶尖定时传感器由一根的发射光纤和周围的6根接收光纤组成，用来测量叶片到达传感器的时间；当汽轮机带冠叶片发生同步振动时，叶片尖端每次通过传感器时都会具有相同的位移，故此时可以通过最小二乘拟合法来识别带冠叶片的同步振动。本实用新型主要应用于汽轮机叶片振动测量场合。

技术领域

本实用新型属于汽轮机叶片振动测量领域，特别是关于一种测量带冠叶片同步振动及节径的方法。

背景技术

随着电厂向大功率、智能化运行方向发展，由于柔性运行带来的运行条件不稳定，汽轮机带冠叶片特别是汽轮机的末级带冠叶片振动或故障发生的频率越来越高等问题的出现，使得汽轮机带冠叶片动态特性的准确获取以保证汽轮机的安全运行变得至关重要。

与汽轮机自由叶片不同的是，汽轮机带冠叶片的转子是叶片盘的典型结构，它引入叶冠支索增加刚度，并提供叶片间耦合，如图1所示。带冠叶片的叶片盘为一种周期结构，其模态具有节点直径，其振动方向为轴向。所以叶片盘内旋转方向的振动位移是由带冠叶片的轴向振动而产生的，因此想要直接测得其轴向振动具有一定的难度。

叶尖定时(BTT)技术已广泛应用于燃气轮机的自由叶片振动测量，其原理是将典型的叶尖定时传感器的探头(由一根的发射光纤和周围的6根接收光纤组成)安装在机匣上，用来测量叶片到达传感器的时间。相对于叶片无振动的状态下，当汽轮机叶片发生旋转方向的振动时，各个叶片通过传感器探头的时间较早或较晚。通过对这些叶片到达传感器的时间进行进一步处理，可以得到所有自由叶片在旋转方向上的振动。

然而，叶尖定时(BTT)技术很少用于汽轮机带冠叶片，因为传统的叶尖定时技术是通过测量叶片达到传感器的时间来测得叶片在旋转方向上振动，而带冠叶片的叶冠支索结构不能满足其测量的基本条件。虽然HOOD公司设计了一种用于检测带冠叶片侧边到达时间的光纤端部定时传感器，但是由于传感器需要插入转子的流道中才能进行叶片测振，因此不安全故很少使用。

因此本实用新型提出了一种根据汽轮机带冠叶片的特点而改进的叶尖定时(BTT)技术，能够应用在汽轮机带冠叶片的同步振动测量上。

发明内容

为克服现有技术的不足，本实用新型旨在：

(1)针对因汽轮机带冠叶片的叶片盘内没有产生旋转方向的振动而使典型的叶尖定时 (BTT)技术难以运用到带冠叶片上的缺陷，本实用新型提供了一种改进的叶尖定时(BTT) 技术，可以通过检测由带冠叶片的轴向振动引起的周向位移来得到叶片的轴向振动位移。

(2)针对因典型的叶尖定时(BTT)技术难以运用到带冠叶片上而无法识别带冠叶片的同步振动事件的缺陷，基于(1)所提出的的为带叶冠叶片而改进的叶尖定时(BTT)技术，本实用新型提出了一种用最小二乘拟合法来识别带冠叶片同步振动及其振幅与频率的方法。

(3)基于(2)所述的所有的汽轮机带冠叶片的同步振动振幅得到识别，本实用新型提出了一种谱峰搜索方法，用于获取同步振动节径的详细信息。

为此，本实用新型采取的技术方案是，测量带冠叶片同步振动及节径的装置，将叶尖定时传感器的探头安装在机匣上，叶尖定时传感器由一根的发射光纤和周围的6根接收光纤组成，用来测量叶片到达传感器的时间；当汽轮机带冠叶片发生同步振动时，叶片尖端每次通过传感器时都会具有相同的位移，故此时可以通过最小二乘拟合法来识别带冠叶片的同步振动；

测量叶片到达传感器的时间中数据采样率设为叶片总数Nb，然后确保所有叶片的振幅按顺序排列；

执行叶片总数Nb个点的傅里叶变换FFT运算，搜索傅里叶变换FFT频谱中的峰值，当节径为k时，峰值位于频率为2kHz的位置，将振幅随叶片编号变化的关系曲线利用极坐标图展示分析，最终得到带冠叶片同步振动的节径的详细信息。