[发明专利]一种动叶可调式轴流风机喘振预警方法及装置

说明书

本发明公开了一种动叶可调式轴流风机喘振预警方法及装置，涉及轴流风机状态监测及故障预警领域。该方法通过监测动叶可调式轴流风机动叶的振动信号以及角度，根据动叶可调式轴流风机动叶的振动信号特征进行喘振的判断预警，并将预警信息作为动叶角度调节模块的输入信号，实时监测的动叶角度作为动叶角度调节模块的反馈信号，从而实现动叶可调式轴流风机运行过程中喘振的实时预警及动态调控，该方法还可以将动叶的振动信号转换为动应力数据以进行动叶的疲劳分析评价，防止轴流风机运行过程中动叶发生疲劳失效，保证轴流风机的安全可靠运行。

技术领域

本发明涉及轴流风机状态监测及故障预警领域，尤其是涉及一种动叶可调式轴流风机喘振预警方法及装置。

背景技术

轴流风机以其流量大、效率高、性价比好等优点在电力、石化等行业被广泛使用，轴流风机结构复杂，当机组工况发生改变或并联运行不平衡时，风机有可能发生喘振。喘振时气流强烈的周期性的来回流动，会导致噪声变大、叶片应力加大，对叶轮和轴承及其连接部件产生很大冲力，当这些力增大到一定程度，会使风机的转动与静止部件发生断裂，甚至摧毁整个风机。根据风机喘振发生时的理论和实践研究可知，喘振发生时的主要特征包括气动参数的变化、风机振动的变化和噪声的增加等。这几种特征变化对应的物理信号均可作为喘振判断的信号。作为喘振判断的信号，必须具备高度的准确性和实时性。准确性不高，未发生喘振而发出喘振响应信号，影响燃气轮机运行的稳定性，在喘振发生后而没有判断出喘振则影响风机运行的安全；信号反应时间长，则导致喘振发生后不能及时反馈给控制程序进行风机保护，从而对风机造成破坏。喘振响应信号发出后，为防止风机进入喘振区或尽快脱离喘振区，可通过调节动叶角度来实现。叶尖计时法作为一种非接触、非侵入式的叶片振动测量技术，近年来得到了广泛的研究和发展，可以实时监测动叶的振动信号以及角度，为动叶的健康监测与运行时的安全评价提供了重要的技术手段。

经研究发现，目前的轴流风机喘振预警系统是通过实时监测轴流风机的风量、压头等运行参数，结合轴流风机的性能曲线以及动叶安装角度判断当前工作点是否位于喘振失速报警区附近进行预警，此方法需要的信息量大，监测设备多，其中任何一个参数的准确性将直接影响判断预警的准确性，为机组的高效、稳定运行带来不利影响，此外，风机在长时间的运行过程中动叶容易发生疲劳失效，获取风机动叶的动应力并进行疲劳分析评价，对于风机的安全可靠运行具有重要意义。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种动叶可调式轴流风机喘振预警方法及装置，通过监测轴流风机动叶的振动信号以及角度，根据轴流风机动叶的振动信号特征进行喘振的判断预警，并将预警信息作为动叶角度调节装置的输入信号，实时监测的动叶角度作为动叶角度调节装置的反馈信号，从而实现风机运行过程中喘振的实时预警及动态调控，预警过程中需要的监测设备少，影响预警结果的因素少，判喘信号具备高度的准确性和实时性，可执行性强。此外，本发明还将动叶的振动信号转换为动应力数据以进行叶片的疲劳分析评价，防止轴流风机运行过程中动叶发生疲劳失效，保证轴流风机的安全可靠运行。

具体的，本发明提供了一种动叶可调式轴流风机喘振预警方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

1)在动叶可调式轴流风机动叶的前缘及后缘分别安装叶尖计时传感器，运用叶尖计时技术实时监测动叶的振动信号及角度，计算动叶的振动信号特征值；

2)根据动叶的振动信号特征值是否达到喘振预警的阈值进行喘振的判断预警；

3)风机运行过程中动叶的振动信号特征值达到喘振预警的阈值时发出报警信号，并反馈调节动叶角度，从而及时制止喘振的发生；

4)调节动叶角度时，实时监测的动叶角度作为反馈信息，保证动叶角度的准确可靠调节；

进一步的，本发明方法的步骤1)包括：

根据以下方法计算所述动叶的振动信号特征值；