專利名稱：葉輪機(jī)械葉片故障葉間間距監(jiān)測(cè)診斷法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及了一種葉輪機(jī)械葉片故障的監(jiān)測(cè)診斷方法。該方法利用傳感器非接觸測(cè)量相鄰兩葉片間的間距，對(duì)所測(cè)的間距進(jìn)行分析處理，提取葉片故障特征，判別葉片是否有故障、故障類型、故障嚴(yán)重程度，并進(jìn)行葉片故障預(yù)報(bào)。該方法主要適用于各類葉輪機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)、性能評(píng)價(jià)、運(yùn)行監(jiān)控和故障診斷。
目前在檢索到的資料中，原蘇聯(lián)巴拉諾夫中央研究院提出監(jiān)測(cè)葉片振動(dòng)的間斷相位法。旋轉(zhuǎn)葉片在強(qiáng)大風(fēng)阻力的作用下將產(chǎn)生形變，變化的風(fēng)阻力和葉片彈性恢復(fù)力共同作用，使葉片相對(duì)于葉輪機(jī)械轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生振動(dòng)，其振幅較穩(wěn)定。當(dāng)葉片有了微小疲勞裂痕或其它故障時(shí)，葉片的振幅會(huì)明顯升高。間斷相位法的原理是測(cè)量葉片頂端進(jìn)入和離開(kāi)脈沖傳感器的掃描寬度。這些脈沖傳感器是安裝在葉輪機(jī)械葉片相對(duì)應(yīng)的外殼上，當(dāng)葉片通過(guò)脈沖傳感器時(shí)，脈沖傳感器將產(chǎn)生脈沖，然后從這些脈沖寬度中分析出有關(guān)葉片振動(dòng)情況的信息。采用間斷相位法測(cè)試時(shí)，葉片處于正常狀態(tài)時(shí)，示波器上出現(xiàn)規(guī)則的波形；葉片振動(dòng)、折斷時(shí)，脈沖傳感器輸出的信號(hào)將出現(xiàn)相位差，體現(xiàn)在故障前后葉片掃描寬度發(fā)生變化，此時(shí)示波器上射線長(zhǎng)度會(huì)發(fā)生改變，由此能判斷葉片振動(dòng)的大小。根據(jù)間斷相位法得到的葉片振動(dòng)信息能診斷葉片故障。
間斷相位法的主要步驟是用傳感器采集葉片在動(dòng)態(tài)下相對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)軸的振動(dòng)幅值信號(hào)；從某個(gè)葉片進(jìn)入傳感器開(kāi)始產(chǎn)生脈沖，將該脈沖信號(hào)輸入到電子射線管的垂直偏轉(zhuǎn)板上，使射線沿著屏位移并開(kāi)始繪制垂直掃描線，當(dāng)該葉片離開(kāi)傳感器時(shí)，脈沖消失，射線停止移動(dòng)并結(jié)束垂直掃描線的繪制；根據(jù)屏幕上射線的長(zhǎng)度確定葉片振動(dòng)的振幅，由測(cè)到的振動(dòng)信息判斷葉片故障形式。
間斷相位法有以下不足出現(xiàn)能真實(shí)反映最大振幅的機(jī)率很低。因?yàn)槟墚a(chǎn)生最大掃描寬度的條件是沿旋轉(zhuǎn)方向，葉片為正向最大位移時(shí)進(jìn)入傳感器掃描區(qū)，同時(shí)，沿旋轉(zhuǎn)方向，葉片為反向最大位移時(shí)離開(kāi)傳感器掃描區(qū)，但出現(xiàn)以上條件的機(jī)率很低；不能對(duì)葉片振動(dòng)和葉片故障進(jìn)行區(qū)分。由于工況變化和葉片個(gè)體的差異，導(dǎo)致各葉片振幅有一定的差異，所以用間斷相位法不能從測(cè)試得到的振幅中分辨出葉片正常和葉片故障產(chǎn)生的振幅；只能測(cè)量葉片振動(dòng)參數(shù)，不適合監(jiān)測(cè)診斷葉片變形、彎曲、松動(dòng)。
本發(fā)明使用的裝置包括1、葉片脈沖傳感器如北京測(cè)振儀器廠8500系列電渦流傳感器，型號(hào)85811-01A-85745-01A。
2、前置器如北京測(cè)振儀器廠8500系列電渦流傳感器φ8探頭前置器，型號(hào)85811-01A。
3、A/D卡如美國(guó)National Instruments公司產(chǎn)品，型號(hào)DAQCARD-1200。
4、計(jì)算機(jī)如美國(guó)Dell公司H500XT筆記本計(jì)算機(jī)或中高檔PC機(jī)。
5、連接電纜如重慶電纜廠生產(chǎn)，型號(hào)RVVP4×0.2屏蔽信號(hào)電纜或其它屏蔽電纜。
6、鑒相脈沖傳感器如北京測(cè)振儀器廠8500系列電渦流傳感器，型號(hào)85811-01A-85745-01A。
7、直流穩(wěn)壓電源；如遼寧朝陽(yáng)市電源有限公司生產(chǎn)，型號(hào)4NIC-X24。
本裝置的構(gòu)成是在葉輪機(jī)械徑向外殼上安裝脈沖傳感器，傳感器探頭對(duì)準(zhǔn)葉輪機(jī)械同一級(jí)上的所有葉片，探頭距離葉片頂部均為1～2mm；在葉輪的主軸外緣直徑方向的上方安裝一個(gè)鑒相脈沖傳感器的定位件，該定位件要與葉輪上的其中一葉片對(duì)齊，與該定位件對(duì)應(yīng)的葉片標(biāo)記為一號(hào)葉片。在定位件的上方安裝鑒相脈沖傳感器，鑒相脈沖傳感器的探頭與定位件之間的距離為1～2mm；用傳感器自帶的電纜將傳感器和前置器連接，用連接電纜將前置器和A/D卡連接，A/D卡插入計(jì)算機(jī)插槽；用連接電纜將直流穩(wěn)壓電源上的±15伏電源與前置器連接。
葉輪機(jī)械葉片故障葉間間距監(jiān)測(cè)診斷法的原理是考慮到葉片發(fā)生故障后將引起葉片之間間距的變化。而葉片間間距的變化能用脈沖傳感器檢測(cè)到的脈沖之間的寬度變化反映出來(lái)，因此采用安裝在葉輪機(jī)械外殼上的葉片脈沖傳感器非接觸測(cè)量旋轉(zhuǎn)葉片經(jīng)過(guò)葉片脈沖傳感器探頭時(shí)產(chǎn)生的葉片信號(hào)脈沖，用該信號(hào)脈沖檢測(cè)相鄰葉片間的間距，同時(shí)利用鑒相脈沖傳感器檢測(cè)到的鑒相信號(hào)脈沖進(jìn)行葉片數(shù)細(xì)分，達(dá)到對(duì)葉間間距分度的目的，使葉間動(dòng)態(tài)間距與葉片一一對(duì)應(yīng)。在葉輪機(jī)械連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，葉輪旋轉(zhuǎn)一圈檢測(cè)到的葉間間距為一個(gè)樣本，通過(guò)對(duì)多樣本的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，分析計(jì)算脈沖間的動(dòng)態(tài)間距的變化，獲取葉片振動(dòng)和葉片故障的信息。當(dāng)葉片沒(méi)有故障時(shí)，兩葉片間的間距是固定的，葉片脈沖傳感器產(chǎn)生的信號(hào)脈沖之間的間距是均勻的。而葉片發(fā)生故障時(shí)，脈沖信號(hào)間的間距會(huì)發(fā)生變化。因此，通過(guò)對(duì)信號(hào)脈沖間距的動(dòng)態(tài)分析，能判斷葉片的運(yùn)行狀態(tài)并診斷葉片故障。
考慮到葉片振動(dòng)也將引起葉片之間動(dòng)態(tài)間距的變化，但是葉片振動(dòng)和葉片故障所引起的葉間動(dòng)態(tài)間距變化的特點(diǎn)不同，因此可以區(qū)分葉片振動(dòng)和葉片故障。對(duì)剛性葉片而言，相對(duì)于葉片故障引起的動(dòng)態(tài)間距的變化來(lái)說(shuō)，葉片振動(dòng)引起的動(dòng)態(tài)間距的變化是可以忽略的。對(duì)柔性葉片而言，相對(duì)于葉片故障引起的動(dòng)態(tài)間距的變化來(lái)說(shuō)，葉片振動(dòng)引起的動(dòng)態(tài)間距的變化較大。當(dāng)轉(zhuǎn)速高、負(fù)荷大的條件下，某些葉輪機(jī)械上的剛性葉片變?yōu)槿嵝匀~片，反之，某些葉輪機(jī)械上的柔性葉片變?yōu)閯傂匀~片。
為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)實(shí)施方案是1、啟動(dòng)動(dòng)力機(jī)構(gòu)，使葉輪機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)；2、啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，并運(yùn)行“開(kāi)始”菜單中“程序”選項(xiàng)下的葉輪機(jī)械葉片故障葉間間距監(jiān)測(cè)診斷軟件；3、計(jì)算機(jī)顯示該軟件的主畫(huà)面；4、用鼠標(biāo)左鍵單擊主畫(huà)面上名稱為“葉間間距監(jiān)測(cè)診斷法”的按鈕；5、輸入被測(cè)葉輪機(jī)械的葉片數(shù)目，用鼠標(biāo)左鍵單擊“確定”按鈕；6、選擇剛性葉片或柔性葉片，并用鼠標(biāo)左鍵單擊“確定”按鈕；7、葉片脈沖傳感器采集反映相鄰葉片間間距變化的葉片信號(hào)脈沖和鑒相脈沖傳感器采集鑒相信號(hào)脈沖，使這兩種信號(hào)脈沖自動(dòng)進(jìn)入前置器，前置器對(duì)其放大、濾波處理后送入計(jì)算機(jī)；8、計(jì)算機(jī)根據(jù)從前置器傳來(lái)的信號(hào)，自動(dòng)顯示葉輪機(jī)械開(kāi)始被監(jiān)測(cè)后葉輪機(jī)械各葉片的脈沖信號(hào)隨時(shí)間變化的葉片信號(hào)脈沖圖，鑒相脈沖傳感器定位件產(chǎn)生的脈沖隨時(shí)間變化的鑒相信號(hào)脈沖圖以及被測(cè)葉輪機(jī)械上的各葉片轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，葉片脈沖傳感器產(chǎn)生的信號(hào)脈沖為一組葉片信號(hào)脈沖，轉(zhuǎn)動(dòng)n圈，組成n組葉片信號(hào)脈沖，n組葉片信號(hào)脈沖與細(xì)分鑒相信號(hào)脈沖構(gòu)成的葉片故障診斷圖。每一葉片對(duì)應(yīng)的細(xì)分鑒相信號(hào)脈沖是由鑒相脈沖傳感器定位件連續(xù)兩次通過(guò)鑒相脈沖傳感器產(chǎn)生的脈沖寬度除以葉輪機(jī)械的葉片數(shù)減1后得到，以此將每一葉片產(chǎn)生的所有葉片信號(hào)脈沖與相應(yīng)的細(xì)分鑒相信號(hào)脈沖對(duì)應(yīng)；對(duì)于剛性葉片，由于剛性葉片沒(méi)有振動(dòng)，當(dāng)葉片沒(méi)有故障時(shí)，該葉片所有的信號(hào)脈沖與其對(duì)應(yīng)的細(xì)分鑒相信號(hào)脈沖在同一條直線上，此時(shí)的Xij接近于零。當(dāng)某葉片產(chǎn)生了故障時(shí)，均不同程度地引起葉片信號(hào)脈沖的提前或滯后，Xij不等于零，Xij越大，故障越嚴(yán)重。對(duì)Xij設(shè)定故障警告值T，以此為基準(zhǔn)，計(jì)算機(jī)進(jìn)行趨勢(shì)分析。當(dāng)|Xij|≥T后，計(jì)算機(jī)報(bào)警。T是根據(jù)所監(jiān)測(cè)設(shè)備的重要性、轉(zhuǎn)速高低由公式 而具體確定的。
對(duì)于柔性葉片，無(wú)論是否發(fā)生葉片故障都將產(chǎn)生葉片振動(dòng)。當(dāng)葉片沒(méi)有故障時(shí)，該葉片信號(hào)脈沖與其對(duì)應(yīng)的細(xì)分鑒相信號(hào)脈沖不在同一條直線上，葉片脈沖在其對(duì)應(yīng)的細(xì)分鑒相信號(hào)脈沖位置的左右徘徊，Xij不等于零，Xij的平均值 接近于零。葉片的振動(dòng)幅度F等于該葉片的多次測(cè)量中的Xij的最大值max{Xij}與最小值min{Xij}的差值。當(dāng)葉片發(fā)生故障時(shí)，Xij的平均值G不等于零，平均值G越大表明故障越嚴(yán)重。以此區(qū)分葉片振動(dòng)與葉片故障。根據(jù)所監(jiān)測(cè)設(shè)備的重要性、轉(zhuǎn)速高低對(duì)G設(shè)定故障警告值T，同時(shí)對(duì)振動(dòng)幅度F設(shè)定振動(dòng)警告值W，W是根據(jù)有關(guān)相應(yīng)的葉輪機(jī)械葉片振動(dòng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)確定，以此為基準(zhǔn)計(jì)算機(jī)進(jìn)行趨勢(shì)分析和報(bào)警；其中Xij——葉輪機(jī)械旋轉(zhuǎn)第i圈時(shí)第j片葉片的信號(hào)脈沖與細(xì)分鑒相信號(hào)脈沖出現(xiàn)的時(shí)間差值，i——葉片轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)編號(hào)，i＝1，2，……n，n——測(cè)試時(shí)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)的實(shí)際圈數(shù)，j——葉片號(hào)數(shù)，j＝1，2，……m，m——實(shí)際的葉片數(shù)目，s——葉片頂端的最大允許變形量，k——葉片安全系數(shù)，查國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)確定，
ω——葉輪機(jī)械旋轉(zhuǎn)的角速度，R——葉片頂端到轉(zhuǎn)軸中心的距離。
9、觀察故障診斷圖，并對(duì)故障進(jìn)行分析判斷。當(dāng)葉片的葉片信號(hào)脈沖完全消失，就能診斷該葉輪機(jī)械發(fā)生葉片折斷或斷落。
對(duì)于剛性葉片，當(dāng)葉片的大量葉片信號(hào)脈沖位置相對(duì)于細(xì)分鑒相信號(hào)脈沖位置滯后，在故障診斷圖上葉片信號(hào)脈沖出現(xiàn)在細(xì)分鑒相信號(hào)脈沖的右邊，此時(shí)Xij大于零，能初步診斷出葉輪機(jī)械葉片變形。當(dāng)葉片的大量葉片信號(hào)脈沖位置相對(duì)于細(xì)分鑒相信號(hào)脈沖位置提前，在故障診斷圖上葉片信號(hào)脈沖出現(xiàn)在細(xì)分鑒相信號(hào)脈沖的左邊，此時(shí)Xij小于零，則能初步診斷葉輪機(jī)械有葉片松動(dòng)或葉片變形；對(duì)柔性葉片，當(dāng)葉片的大量葉片信號(hào)脈沖平均后的位置總是相對(duì)于細(xì)分鑒相信號(hào)脈沖位置提前，此時(shí)G小于零，就能初步診斷葉輪機(jī)械有葉片松動(dòng)或葉片變形。當(dāng)葉片的大量葉片脈沖平均后的位置相對(duì)于細(xì)分鑒相信號(hào)脈沖位置滯后，此時(shí)G大于零，則能初步診斷葉輪機(jī)械有葉片變形；10、關(guān)閉葉輪機(jī)械，打開(kāi)機(jī)殼確認(rèn)故障種類，當(dāng)葉輪機(jī)械沒(méi)有故障時(shí)，連續(xù)監(jiān)測(cè)。
本方法與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下技術(shù)效果(1)測(cè)量時(shí)的可靠性高。因?yàn)楸景l(fā)明的方法是對(duì)葉片間間距進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并不需要直接檢測(cè)到每個(gè)葉片的變化情況，所以不要求傳感器產(chǎn)生最大掃描寬度。避免了要傳感器產(chǎn)生最大掃描寬度而實(shí)際中傳感器能產(chǎn)生最大掃描寬度的機(jī)率很小這個(gè)矛盾。從而提高了可靠性。
(2)能夠診斷出的葉片故障種類多。本方法能診斷出的葉片故障種類有折斷、斷落、變形、松動(dòng)。而間斷相位法只能檢測(cè)出葉片的有關(guān)振動(dòng)參數(shù)。
(3)監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確性高。在實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)中，利用葉片轉(zhuǎn)子實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行監(jiān)測(cè)診斷，其結(jié)果準(zhǔn)確率達(dá)到90％-100％。由

圖14的結(jié)果表明對(duì)由6片葉片構(gòu)成的葉輪機(jī)械進(jìn)行測(cè)試時(shí)，當(dāng)有5片葉片出現(xiàn)松動(dòng)時(shí)，檢測(cè)并診斷出5片葉片發(fā)生葉片松動(dòng)；當(dāng)有4片葉片彎曲時(shí)，檢測(cè)并診斷出4片葉片發(fā)生葉片彎曲；當(dāng)有一片葉片出現(xiàn)折斷時(shí)，檢測(cè)并診斷出1片葉片發(fā)生折斷。并且位置準(zhǔn)確，測(cè)試準(zhǔn)確率達(dá)到100％。對(duì)由12片葉片構(gòu)成的葉輪機(jī)械進(jìn)行測(cè)試時(shí)，當(dāng)有7片葉片出現(xiàn)松動(dòng)時(shí)，檢測(cè)并診斷出了其中的6片葉片松動(dòng)；當(dāng)有1片葉片出現(xiàn)彎曲時(shí)，檢測(cè)并診斷出了1片葉片發(fā)生彎曲；當(dāng)有2片葉片折斷時(shí)，檢測(cè)并診斷出了2片葉片發(fā)生折斷。并且位置準(zhǔn)確，其準(zhǔn)確率達(dá)到90％。而且本方法能嚴(yán)格區(qū)分葉片振動(dòng)和葉片故障，因而使準(zhǔn)確率大大增加。
(4)簡(jiǎn)單易懂，只需記住故障診斷圖上的葉片信號(hào)脈沖位置與細(xì)分鑒相信號(hào)脈沖位置關(guān)系特征對(duì)應(yīng)的具體故障種類，就能對(duì)葉輪機(jī)械葉片故障進(jìn)行診斷。
(5)實(shí)現(xiàn)容易，不需復(fù)雜專門設(shè)計(jì)的監(jiān)測(cè)診斷裝置就能實(shí)現(xiàn)葉輪機(jī)械葉片故障的監(jiān)測(cè)診斷。
圖8 取下標(biāo)號(hào)為一號(hào)葉片后的葉片信號(hào)脈沖圖，圖9 6片剛性葉片組成的葉片轉(zhuǎn)子實(shí)驗(yàn)臺(tái)在正常工作情況下的故障診斷圖，圖10 6片剛性葉片組成的葉片轉(zhuǎn)子實(shí)驗(yàn)臺(tái)在取下標(biāo)號(hào)為一號(hào)葉片后的故障診斷圖，圖11 6片柔性葉片組成的葉片轉(zhuǎn)子實(shí)驗(yàn)臺(tái)在正常工作情況下的故障診斷圖，圖12 6片柔性葉片組成的葉片轉(zhuǎn)子實(shí)驗(yàn)臺(tái)在標(biāo)號(hào)為三號(hào)葉片彎曲情況下的故障診斷圖，圖13 葉輪機(jī)械葉片故障葉間間距監(jiān)測(cè)診斷軟件流程圖，圖14 由6片或12片葉片組成的葉片轉(zhuǎn)子試驗(yàn)臺(tái)部分故障診斷結(jié)果圖，在圖1至圖2中1、機(jī)殼 7、計(jì)算機(jī)2、葉片 8、軸承座3、轉(zhuǎn)子 9、支座4、螺釘 10、機(jī)座5、脈沖傳感器 11、電機(jī)6、前置器
1、在葉片轉(zhuǎn)子實(shí)驗(yàn)臺(tái)上安裝6片剛性葉片，剛性葉片的具體監(jiān)測(cè)診斷步驟如下(1)輸入軟件密碼aaaa。
(2)計(jì)算機(jī)屏幕上提示輸入葉輪機(jī)械葉片數(shù)目，輸入數(shù)字6，用鼠標(biāo)左鍵單擊“確定”按鈕。
(3)用鼠標(biāo)左鍵單擊名為“剛性葉片”的按鈕，進(jìn)入剛性葉片葉間間距監(jiān)測(cè)診斷。
(4)顯示6片葉片的葉片信號(hào)脈沖圖、鑒相信號(hào)脈沖圖和故障診斷圖。此時(shí)的葉片信號(hào)脈沖圖上的脈沖之間的間距均勻。鑒相信號(hào)脈沖圖上顯示有三個(gè)脈沖信號(hào)。故障診斷圖上的X1表示測(cè)量6片葉片的第一圈，同理X2、X3、X4、X5分別表示葉片轉(zhuǎn)子實(shí)驗(yàn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)的第2、3、4、5圈的測(cè)量，圖上底部的每個(gè)三角形符號(hào)表示細(xì)分鑒相信號(hào)產(chǎn)生的脈沖，其它的三角形符號(hào)表示每片葉片通過(guò)葉片脈沖傳感器探頭時(shí)產(chǎn)生的信號(hào)脈沖，圖頂部的序號(hào)對(duì)應(yīng)6片葉片的編號(hào)。
(5)計(jì)算機(jī)計(jì)算Xij的值等于0，觀察故障診斷圖，看出故障診斷圖上的每片葉片在每次通過(guò)葉片脈沖傳感器時(shí)產(chǎn)生的葉片信號(hào)脈沖與各自對(duì)應(yīng)的細(xì)分鑒相信號(hào)脈沖均在同一條直線上，葉片沒(méi)有故障。
(6)用鼠標(biāo)左鍵單擊界面上的“停止采樣”按鈕。
(7)用鼠標(biāo)左鍵單擊界面右上角的“關(guān)閉”按鈕，退出葉輪機(jī)械葉片故障葉間間距監(jiān)測(cè)診斷軟件系統(tǒng)。
(8)用鼠標(biāo)左鍵單擊“開(kāi)始”菜單中的“關(guān)閉”選項(xiàng)，關(guān)閉計(jì)算機(jī)。
(9)切斷電源，葉輪停止轉(zhuǎn)動(dòng)。
(10)從葉輪上取下第一片葉片。
(11)重復(fù)啟動(dòng)電機(jī)，使葉輪機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)到葉片信號(hào)脈沖和鑒相信號(hào)脈沖進(jìn)入計(jì)算機(jī)的過(guò)程。
(12)顯示葉片信號(hào)脈沖圖、鑒相信號(hào)脈沖圖和故障診斷圖。此時(shí)的葉片信號(hào)脈沖圖上有兩個(gè)葉片脈沖之間的間距發(fā)生了明顯的變化，有一個(gè)葉片信號(hào)脈沖完全消失了。同時(shí)根據(jù)鑒相信號(hào)脈沖圖上的脈沖能初步分析出是第一片葉片可能折斷或斷落。觀察故障診斷圖，第一片葉片的葉片脈沖完全消失，即Xi1為無(wú)窮大了，初步判斷第一號(hào)葉片發(fā)生折斷或斷落。
(13)計(jì)算機(jī)計(jì)算Xij的值，Xi1的值為無(wú)窮大，計(jì)算機(jī)發(fā)出報(bào)警聲。
(14)用鼠標(biāo)左鍵單擊界面上的“停止采樣”按鈕。
(15)關(guān)閉電機(jī)，使葉輪停止轉(zhuǎn)動(dòng)。
(16)用鼠標(biāo)左鍵單擊界面右上角的“關(guān)閉”按鈕，退出葉輪機(jī)械葉片故障葉間間距監(jiān)測(cè)診斷軟件。
(17)用鼠標(biāo)左鍵單擊“開(kāi)始”菜單中的“關(guān)閉”選項(xiàng)，關(guān)閉計(jì)算機(jī)。
其余步驟與技術(shù)方案相同。
2、在葉片轉(zhuǎn)子實(shí)驗(yàn)臺(tái)上安裝6片柔性葉片，柔性葉片的具體監(jiān)測(cè)診斷步驟如下(1)重復(fù)啟動(dòng)電機(jī)，使葉輪機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)到輸入葉片數(shù)的過(guò)程。
(2)用鼠標(biāo)左鍵單擊“柔性葉片”的按鈕，進(jìn)入柔性葉片葉間間距監(jiān)測(cè)診斷。
(3)葉片脈沖傳感器采集到的葉片信號(hào)脈沖和鑒相傳感器采集的鑒相信號(hào)脈沖經(jīng)過(guò)前置器的濾波、放大處理進(jìn)入計(jì)算機(jī)。
(4)顯示6片柔性葉片的故障診斷圖。該故障診斷圖上的X1表示6片柔性葉片測(cè)量的第一圈，同理有X2、X3、X4、X5分別表示對(duì)整個(gè)葉輪機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)的第2、3、4、5圈的測(cè)量，圖上底部的每個(gè)三角形符號(hào)表示細(xì)分鑒相信號(hào)產(chǎn)生的脈沖，其它的三角形符號(hào)表示每片葉片通過(guò)葉片脈沖傳感器探頭時(shí)產(chǎn)生的脈沖，圖頂部的序號(hào)對(duì)應(yīng)葉片的編號(hào)。
(5)計(jì)算機(jī)計(jì)算每一葉片對(duì)應(yīng)的Xij的平均值等于0。觀察6片柔性葉片的故障診斷圖，看出故障診斷圖上的每片葉片在每次通過(guò)葉片脈沖傳感器時(shí)產(chǎn)生的葉片信號(hào)脈沖與各自對(duì)應(yīng)的細(xì)分鑒相信號(hào)脈沖雖然不在同一條直線上，但它們總是在各自對(duì)應(yīng)的細(xì)分鑒相信號(hào)脈沖位置的左右徘徊，它們的平均位置與各自對(duì)應(yīng)的細(xì)分鑒相信號(hào)脈沖位置在同一條直線上，葉片沒(méi)有故障。
(6)重復(fù)“停止采樣”到葉輪停止轉(zhuǎn)動(dòng)的步驟。
(7)使第三號(hào)葉片頂端彎曲。
(8)重復(fù)啟動(dòng)電機(jī)到葉片信號(hào)脈沖和鑒相信號(hào)脈沖進(jìn)入計(jì)算機(jī)的步驟。
(9)顯示故障診斷圖。觀察故障診斷圖，看出故障診斷圖上的三號(hào)葉片在每次通過(guò)葉片傳感器時(shí)產(chǎn)生的葉片信號(hào)脈沖的平均位置與它對(duì)應(yīng)的細(xì)分鑒相信號(hào)脈沖位置相比滯后，第三號(hào)葉片有葉片彎曲。
(10)計(jì)算機(jī)計(jì)算每一葉片對(duì)應(yīng)的Xij的平均值，其中，第三號(hào)葉片的Xi3的平均值大于0，計(jì)算機(jī)發(fā)出報(bào)警聲。
(11)重復(fù)“停止采樣”到關(guān)閉計(jì)算機(jī)的步驟。
其余步驟與技術(shù)方案相同。
權(quán)利要求
1.一種葉輪機(jī)械葉片故障葉間間距監(jiān)測(cè)診斷法，其特征在于該監(jiān)測(cè)診斷法的步驟如下(1)啟動(dòng)動(dòng)力機(jī)構(gòu)，使葉輪機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)；(2)啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，并運(yùn)行“開(kāi)始”菜單中“程序”選項(xiàng)下的葉輪機(jī)械葉片故障葉間間距監(jiān)測(cè)診斷軟件；(3)計(jì)算機(jī)顯示該軟件的主畫(huà)面；(4)用鼠標(biāo)左鍵單擊主畫(huà)面上名稱為“葉間間距監(jiān)測(cè)診斷法”的按鈕；(5)輸入被測(cè)葉輪機(jī)械的葉片數(shù)目，用鼠標(biāo)左鍵單擊“確定”按鈕；(6)選擇剛性葉片或柔性葉片，并用鼠標(biāo)左鍵單擊“確定”按鈕；(7)葉片脈沖傳感器采集反映相鄰葉片間間距變化的葉片信號(hào)脈沖和鑒相脈沖傳感器采集鑒相信號(hào)脈沖，使這兩種信號(hào)脈沖自動(dòng)進(jìn)入前置器，前置器對(duì)其放大、濾波處理后送入計(jì)算機(jī)；(8)計(jì)算機(jī)根據(jù)從前置器傳來(lái)的信號(hào)，自動(dòng)顯示葉輪機(jī)械開(kāi)始被監(jiān)測(cè)后葉輪機(jī)械各葉片的脈沖信號(hào)隨時(shí)間變化的葉片信號(hào)脈沖圖，鑒相脈沖傳感器定位件產(chǎn)生的脈沖隨時(shí)間變化的鑒相信號(hào)脈沖圖以及被測(cè)葉輪機(jī)械上的各葉片轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，葉片脈沖傳感器產(chǎn)生的信號(hào)脈沖為一組葉片信號(hào)脈沖，轉(zhuǎn)動(dòng)n圈，組成n組葉片信號(hào)脈沖，n組葉片信號(hào)脈沖與細(xì)分鑒相信號(hào)脈沖構(gòu)成的葉片故障診斷圖；對(duì)于剛性葉片，由于剛性葉片沒(méi)有振動(dòng)，當(dāng)葉片沒(méi)有故障時(shí)，該葉片所有的信號(hào)脈沖與其對(duì)應(yīng)的細(xì)分鑒相信號(hào)脈沖在同一條直線上，此時(shí)的Xij接近于零。當(dāng)某葉片產(chǎn)生了故障時(shí)，均不同程度地引起葉片信號(hào)脈沖的提前或滯后，Xij不等于零，Xij越大，故障越嚴(yán)重，對(duì)Xij設(shè)定故障警告值T，以此為基準(zhǔn)，計(jì)算機(jī)進(jìn)行趨勢(shì)分析，當(dāng)|Xij|≥T后，計(jì)算機(jī)報(bào)警，T是根據(jù)所監(jiān)測(cè)設(shè)備的重要性、轉(zhuǎn)速高低由公式 而具體確定的；對(duì)于柔性葉片，無(wú)論是否發(fā)生葉片故障都將產(chǎn)生葉片振動(dòng)，當(dāng)葉片沒(méi)有故障時(shí)，該葉片信號(hào)脈沖與其對(duì)應(yīng)的細(xì)分鑒相信號(hào)脈沖不在同一條直線上，葉片脈沖在其對(duì)應(yīng)的細(xì)分鑒相信號(hào)脈沖位置的左右徘徊，Xij不等于零，Xij的平均值 接近于零，葉片的振動(dòng)幅度F等于該葉片的多次測(cè)量中的Xij的最大值max{Xij}與最小值min{Xij}的差值，當(dāng)葉片發(fā)生故障時(shí)，Xij的平均值G不等于零，平均值G越大表明故障越嚴(yán)重，以此區(qū)分葉片振動(dòng)與葉片故障，根據(jù)所監(jiān)測(cè)設(shè)備的重要性、轉(zhuǎn)速高低對(duì)G設(shè)定故障警告值T，同時(shí)對(duì)振動(dòng)幅度F設(shè)定振動(dòng)警告值W，W是根據(jù)有關(guān)相應(yīng)的葉輪機(jī)械葉片振動(dòng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)確定，以此為基準(zhǔn)計(jì)算機(jī)進(jìn)行趨勢(shì)分析和報(bào)警；其中Xij——葉輪機(jī)械旋轉(zhuǎn)第i圈時(shí)第j片葉片的信號(hào)脈沖與細(xì)分鑒相信號(hào)脈沖出現(xiàn)的時(shí)間差值，i——葉片轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)編號(hào)，i＝1，2，……n，n——測(cè)試時(shí)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)的實(shí)際圈數(shù)，j——葉片號(hào)數(shù)，j＝1，2，……m，m——實(shí)際的葉片數(shù)目，s——葉片頂端的最大允許變形量，k——葉片安全系數(shù)，查國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)確定，ω——葉輪機(jī)械旋轉(zhuǎn)的角速度，R——葉片頂端到轉(zhuǎn)軸中心的距離；(9)觀察故障診斷圖，并對(duì)故障進(jìn)行分析判斷，當(dāng)葉片的葉片信號(hào)脈沖完全消失，就能診斷該葉輪機(jī)械發(fā)生葉片折斷或斷落；對(duì)于剛性葉片，當(dāng)葉片的大量葉片信號(hào)脈沖位置相對(duì)于細(xì)分鑒相信號(hào)脈沖位置滯后，在故障診斷圖上葉片信號(hào)脈沖出現(xiàn)在細(xì)分鑒相信號(hào)脈沖的右邊，此時(shí)Xij大于零，能初步診斷出葉輪機(jī)械葉片變形，當(dāng)葉片的大量葉片信號(hào)脈沖位置相對(duì)于細(xì)分鑒相信號(hào)脈沖位置提前，在故障診斷圖上葉片信號(hào)脈沖出現(xiàn)在細(xì)分鑒相信號(hào)脈沖的左邊，此時(shí)Xij小于零，則能初步診斷葉輪機(jī)械有葉片松動(dòng)或葉片變形；對(duì)柔性葉片，當(dāng)葉片的大量葉片信號(hào)脈沖平均后的位置總是相對(duì)于細(xì)分鑒相信號(hào)脈沖位置提前，此時(shí)G小于零，就能初步診斷葉輪機(jī)械有葉片松動(dòng)或葉片變形，當(dāng)葉片的大量葉片脈沖平均后的位置相對(duì)于細(xì)分鑒相信號(hào)脈沖位置滯后，此時(shí)G大于零，則能初步診斷葉輪機(jī)械有葉片變形；(10)關(guān)閉葉輪機(jī)械，打開(kāi)機(jī)殼確認(rèn)故障種類，當(dāng)葉輪機(jī)械沒(méi)有故障時(shí)，連續(xù)監(jiān)測(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的葉輪機(jī)械葉片故障葉間間距監(jiān)測(cè)診斷法，其特征在于剛性葉片的監(jiān)測(cè)診斷步驟如下(1)輸入軟件密碼aaaa；(2)計(jì)算機(jī)屏幕上提示輸入葉輪機(jī)械葉片數(shù)目，輸入數(shù)字6，用鼠標(biāo)左鍵單擊“確定”按鈕；(3)用鼠標(biāo)左鍵單擊名為“剛性葉片”的按鈕，進(jìn)入剛性葉片葉間間距監(jiān)測(cè)診斷；(4)顯示6片葉片的葉片信號(hào)脈沖圖、鑒相信號(hào)脈沖圖和故障診斷圖，此時(shí)的葉片信號(hào)脈沖圖上的脈沖之間的間距均勻，鑒相信號(hào)脈沖圖上顯示有三個(gè)脈沖信號(hào)，故障診斷圖上的X1表示測(cè)量6片葉片的第一圈，同理X2、X3、X4、X5分別表示葉片轉(zhuǎn)子實(shí)驗(yàn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)的第2、3、4、5圈的測(cè)量，圖上底部的每個(gè)三角形符號(hào)表示細(xì)分鑒相信號(hào)產(chǎn)生的脈沖，其它的三角形符號(hào)表示每片葉片通過(guò)葉片脈沖傳感器探頭時(shí)產(chǎn)生的信號(hào)脈沖，圖頂部的序號(hào)對(duì)應(yīng)6片葉片的編號(hào)；(5)計(jì)算機(jī)計(jì)算Xij的值等于0，觀察故障診斷圖，看出故障診斷圖上的每片葉片在每次通過(guò)葉片脈沖傳感器時(shí)產(chǎn)生的葉片信號(hào)脈沖與各自對(duì)應(yīng)的細(xì)分鑒相信號(hào)脈沖均在同一條直線上，葉片沒(méi)有故障；(6)用鼠標(biāo)左鍵單擊界面上的“停止采樣”按鈕；(7)用鼠標(biāo)左鍵單擊界面右上角的“關(guān)閉”按鈕，退出葉輪機(jī)械葉片故障葉間間距監(jiān)測(cè)診斷軟件系統(tǒng)；(8)用鼠標(biāo)左鍵單擊“開(kāi)始”菜單中的“關(guān)閉”選項(xiàng)，關(guān)閉計(jì)算機(jī)；(9)切斷電源，葉輪停止轉(zhuǎn)動(dòng)；(10)從葉輪上取下第一片葉片；(11)重復(fù)啟動(dòng)電機(jī)，使葉輪機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)到葉片信號(hào)脈沖和鑒相信號(hào)脈沖進(jìn)入計(jì)算機(jī)的過(guò)程；(12)顯示葉片信號(hào)脈沖圖、鑒相信號(hào)脈沖圖和故障診斷圖，此時(shí)的葉片信號(hào)脈沖圖上有兩個(gè)葉片脈沖之間的間距發(fā)生了明顯的變化，有一個(gè)葉片信號(hào)脈沖完全消失了，同時(shí)根據(jù)鑒相信號(hào)脈沖圖上的脈沖能初步分析出是第一片葉片可能折斷或斷落，觀察故障診斷圖，第一片葉片的葉片脈沖完全消失，即Xi1為無(wú)窮大了，初步判斷第一號(hào)葉片發(fā)生折斷或斷落；(13)計(jì)算機(jī)計(jì)算Xij的值，Xi1的值為無(wú)窮大，計(jì)算機(jī)發(fā)出報(bào)警聲；(14)用鼠標(biāo)左鍵單擊界面上的“停止采樣”按鈕；(15)關(guān)閉電機(jī)，使葉輪停止轉(zhuǎn)動(dòng)；(16)用鼠標(biāo)左鍵單擊界面右上角的“關(guān)閉”按鈕，退出葉輪機(jī)械葉片故障葉間間距監(jiān)測(cè)診斷軟件；(17)用鼠標(biāo)左鍵單擊“開(kāi)始”菜單中的“關(guān)閉”選項(xiàng)，關(guān)閉計(jì)算機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的葉輪機(jī)械葉片故障葉間間距監(jiān)測(cè)診斷法，其特征在于柔性葉片的監(jiān)測(cè)診斷步驟如下(1)重復(fù)啟動(dòng)電機(jī)，使葉輪機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)到輸入葉片數(shù)的過(guò)程；(2)用鼠標(biāo)左鍵單擊“柔性葉片”的按鈕，進(jìn)入柔性葉片葉間間距監(jiān)測(cè)診斷；(3)葉片脈沖傳感器采集到的葉片信號(hào)脈沖和鑒相傳感器采集的鑒相信號(hào)脈沖經(jīng)過(guò)前置器的濾波、放大處理進(jìn)入計(jì)算機(jī)；(4)顯示6片柔性葉片的故障診斷圖，該故障診斷圖上的X1表示6片柔性葉片測(cè)量的第一圈，同理有X2、X3、X4、X5分別表示對(duì)整個(gè)葉輪機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)的第2、3、4、5圈的測(cè)量，圖上底部的每個(gè)三角形符號(hào)表示細(xì)分鑒相信號(hào)產(chǎn)生的脈沖，其它的三角形符號(hào)表示每片葉片通過(guò)葉片脈沖傳感器探頭時(shí)產(chǎn)生的脈沖，圖頂部的序號(hào)對(duì)應(yīng)葉片的編號(hào)；(5)計(jì)算機(jī)計(jì)算每一葉片對(duì)應(yīng)的Xij的平均值等于0，觀察6片柔性葉片的故障診斷圖，看出故障診斷圖上的每片葉片在每次通過(guò)葉片脈沖傳感器時(shí)產(chǎn)生的葉片信號(hào)脈沖與各自對(duì)應(yīng)的細(xì)分鑒相信號(hào)脈沖雖然不在同一條直線上，但它們總是在各自對(duì)應(yīng)的細(xì)分鑒相信號(hào)脈沖位置的左右徘徊，它們的平均位置與各自對(duì)應(yīng)的細(xì)分鑒相信號(hào)脈沖位置在同一條直線上，葉片沒(méi)有故障；(6)重復(fù)“停止采樣”到葉輪停止轉(zhuǎn)動(dòng)的步驟；(7)使第三號(hào)葉片頂端彎曲；(8)重復(fù)啟動(dòng)電機(jī)到葉片信號(hào)脈沖和鑒相信號(hào)脈沖進(jìn)入計(jì)算機(jī)的步驟；(9)顯示故障診斷圖，觀察故障診斷圖，看出故障診斷圖上的三號(hào)葉片在每次通過(guò)葉片傳感器時(shí)產(chǎn)生的葉片信號(hào)脈沖的平均位置與它對(duì)應(yīng)的細(xì)分鑒相信號(hào)脈沖位置相比滯后，第三號(hào)葉片有葉片彎曲；(10)計(jì)算機(jī)計(jì)算每一葉片對(duì)應(yīng)的Xij的平均值，其中，第三號(hào)葉片的Xi3的平均值大于0，計(jì)算機(jī)發(fā)出報(bào)警聲；(11)重復(fù)“停止采樣”到關(guān)閉計(jì)算機(jī)的步驟。
全文摘要
一種葉輪機(jī)械葉片故障葉間間距監(jiān)測(cè)診斷法,涉及葉輪機(jī)械葉片故障的監(jiān)測(cè)診斷方法。該方法包括轉(zhuǎn)動(dòng)葉輪機(jī)械,在計(jì)算機(jī)的“程序”中選葉輪機(jī)械葉片故障葉間間距監(jiān)測(cè)診斷軟件,顯示該軟件的主畫(huà)面,在其上選葉間間距監(jiān)測(cè)診斷法按鈕,輸入被測(cè)葉輪機(jī)械的葉片數(shù)目,確定葉片類型,將葉片脈沖信號(hào)和鑒相脈沖信號(hào)進(jìn)行放大、濾波,送計(jì)算機(jī),顯示葉片信號(hào)脈沖圖,鑒相信號(hào)脈沖圖和故障診斷圖,觀察故障診斷圖,并對(duì)葉片故障進(jìn)行發(fā)現(xiàn)分析判斷。本發(fā)明測(cè)量時(shí)可靠性高,測(cè)量準(zhǔn)確性高,能診斷葉片的多種故障,簡(jiǎn)單易懂,實(shí)現(xiàn)容易,廣泛用于各種葉輪機(jī)械葉片故障葉間間距監(jiān)測(cè)診斷。
文檔編號(hào)G01B21/16GK1364998SQ0211337
公開(kāi)日2002年8月21日 申請(qǐng)日期2002年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月9日
發(fā)明者謝志江, 劉飛, 唐一科, 歐陽(yáng)奇, 柯研, 李遠(yuǎn)友, 王毅 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)