CN106501369A - 一种风机叶片裂纹位置确定方法 - Google Patents

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付胜
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Abstract

本发明公开了一种风机叶片裂纹位置确定方法，该方法包括以下步骤：S1、通过仿真建立风机叶片故障的数据库。S2、测量待检测实际叶片的前几阶固有频率。S3、将S2中测得的实际叶片的数据输入到S1中建立的故障数据库中，对实际风机叶片的裂纹位置进行检测。本方法利用仿真法求解叶片裂纹产生的位置，不仅实现了对风机叶片裂纹的及时诊断，还实现了对风机叶片裂纹位置的定量分析，诊断速度快且结果可靠，为设备维护提供了有力保障。

Description

一种风机叶片裂纹位置确定方法
技术领域
本发明涉及设备故障诊断技术领域，更具体涉及一种风机叶片裂纹位置确定方法。
背景技术
叶片是通风机的关键部件，承受离心力、流体动力、振动、温差、介质等的综合作用。现今通风机叶片正朝着重载化、高速化、轻型化方向发展，使叶片工作长度和工作参数不断提高，工作条件越来越严酷。当叶片设计不当时，有可能造成机械故障的重大事故。叶片故障引起的事故往往是灾难性的，会造成巨大的损失。叶片故障严重影响通风机的经济和安全运行，如何以简单的方法和较高的准确率在线实时预报叶片故障，是困扰国内外设备故障诊断工程界和学术界的难题。这就促使通风机叶片状态监测与故障诊断这一新兴的科学技术的发展，使其成为设备运转状态监测的重要组成部分。目前，许多与之有关的单位投入大量的人力和资金进行通风机叶片故障诊断的研究。因此，采取必要的手段预防和避免叶片故障的发生显得尤为重要。
风机的工作环境中往往有很强的背景噪声，利用传感器获取到的风机的状态信号常伴随着环境噪声的干扰。现有的叶片裂纹诊断方法，不论是基于声发射技术还是依靠对获取到的振动信号进行频谱分析，只能诊断出叶片是否存在裂纹，而不能具体的检测到裂纹发生的位置，不能有效避免叶片裂纹带来的经济损失，同时也加大了设备维护的难度。
发明内容
本发明要解决的技术问题是如何确定叶片是否发生裂纹，以及裂纹发生的位置。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种风机叶片裂纹位置确定方法，包括以下步骤：
S1、通过仿真建立风机叶片故障的数据库。
S2、测量待检测实际风机叶片的前几阶固有频率。
S3、将S2中测得的实际风机叶片的前几阶固有频率数据输入到S1中建立的故障数据库中，对实际风机叶片的裂纹位置进行检测。
所述步骤S1中，建立风机叶片仿真的方法为，对不同风机叶片的故障进行三维建模，并进行模态分析，得出不同故障风机叶片的前几阶固有频率。实际风机叶片裂纹的相对长度为裂纹的长度与叶片长度之比,相对位置β为裂纹的位置与风机叶片长度L之比，其中，所述长度从靠近叶轮的叶片根部开始计算，取值范围为。“风机叶片故障的数据库”指的是，通过仿真建立一个包含不同裂纹故障的风机叶片固有频率曲线图。固有频率曲线图是以叶片裂纹位置β为横坐标，实际风机叶片固有频率ω为纵坐标的一条平滑曲线。风机叶片故障的数据库中的不同曲线代表不同风机叶片的裂纹长度。
优选地，根据所述步骤S2中，在实际应用中利用锤击法或者其他方法测得实际风机叶片的前几阶固有频率。
步骤S3中，第n阶位置曲线定义为裂纹位置为ω＝ω0时的固有频率曲线，是一条平行于β轴的直线。其中，固有频率曲线是以叶片裂纹位置β为横坐标，叶片固有频率ω为纵坐标的一条平滑曲线。第n阶位置曲线的固有频率为实际待测叶片的第n阶固有频率的测量值。将S2中所测得的实际叶片的第n阶固有频率输入到建立的故障数据库中，根据任一故障叶片的第n阶位置曲线若与风机叶片故障数据库中的曲线相交，得到的交点横坐标集中在裂纹位置附近。本方法由此得到对风机叶片裂纹位置进行确定。
将得到一条平行于β轴的直线ω＝ω0与风机叶片故障数据库中的曲线，通过交点的横坐标的位置判断实际风机裂纹位置所在。
有益效果
本发明提供了一种风机叶片裂纹位置确定方法，与现有技术相比，本发明利用仿真法求解叶片裂纹产生的位置，不仅实现了对风机叶片裂纹的及时诊断，还实现了对风机叶片裂纹位置的定量分析，诊断速度快且结果可靠，为设备维护提供了有力保障，用于风机叶片裂纹故障的早期预警和定量检测，减少因故障造成的非计划性停产，从而降低经济损失。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的一种风机叶片裂纹位置确定方法的流程图；
图2为风机叶片的结构示意图；
图3为本发明的故障样本固有频率解曲线示意图；
图4为本发明的一种风机叶片裂纹位置确定方法的固有频率解曲线示意图；
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
图1为本发明的一种风机叶片裂纹位置确定方法的流程图，包括以下步骤：
S1、通过仿真建立风机叶片故障的数据库。
S2、测量待检测实际叶片的前几阶固有频率。
S3、将S2中测得的实际叶片的数据输入到S1中建立的故障数据
库中，对实际风机叶片的裂纹位置进行检测。
本发明利用仿真法求解叶片裂纹产生的位置，不仅实现了对风机叶片裂纹的及时诊断，还实现了对风机叶片裂纹位置的定量分析，诊断速度快且结果可靠，为设备维护提供了有力保障。
如图2所示，裂纹的相对长度为裂纹的长度与叶片长度之比,相对位置β为裂纹的位置与叶片长度L之比，其中，所述长度从靠近叶轮的叶片根部开始计算，取值范围为。
如图3所示，固有频率曲线图是以叶片裂纹位置β为横坐标，叶片固有频率ω为纵坐标的一条平滑曲线。数据库中的不同曲线代表不同裂纹长度。
如图4所示，将所测得的实际叶片的第n阶固有频率输入到建立的故障数据库中，将得到一条平行于β轴的直线ω＝ω0与风机叶片故障数据库中的曲线，通过图中交点的横坐标的位置判断实际风机裂纹位置所在。
本发明提供的方法实现了对裂纹位置的定量分析，诊断速度快且结果可靠，为设备维护提供了有力保障，本发明的方法可用于风机叶片裂纹故障的早期预警和定量检测，减少因故障造成的非计划性停产，从而降低经济损失。
以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种风机叶片裂纹位置确定方法，其特征在于：本方法根据任一故障叶片的第n阶位置曲线若与风机叶片故障数据库中的曲线相交，由此得到的交点横坐标集中在裂纹位置附近；本方法包括以下步骤：
S1、通过仿真建立风机叶片故障的数据库；
S2、测量待检测实际风机叶片的前几阶固有频率；
S3、将S2中测得的实际风机叶片的前几阶固有频率数据输入到S1中建立的故障数据库中，对实际风机叶片的裂纹位置进行检测；
S1中，建立风机叶片仿真的方法为，对不同风机叶片的故障进行三维建模，并进行模态分析，得出不同故障风机叶片的前几阶固有频率；实际风机叶片裂纹的相对长度为裂纹的长度与叶片长度之比,相对位置β为裂纹的位置与风机叶片长度L之比，其中，所述长度从靠近叶轮的叶片根部开始计算，取值范围为；“风机叶片故障的数据库”指的是，通过仿真建立一个包含不同裂纹故障的风机叶片固有频率曲线图；固有频率曲线图是以叶片裂纹位置β为横坐标，实际风机叶片固有频率ω为纵坐标的一条平滑曲线；风机叶片故障的数据库中的不同曲线代表不同风机叶片的裂纹长度；
S2中，在实际应用中利用锤击法或者其他方法测得实际风机叶片的前几阶固有频率；
S3中，第n阶位置曲线定义为裂纹位置为ω＝ω0时的固有频率曲线，是一条平行于β轴的直线；其中，固有频率曲线是以叶片裂纹位置β为横坐标，叶片固有频率ω为纵坐标的一条平滑曲线；第n阶位置曲线的固有频率为实际待测叶片的第n阶固有频率的测量值；将S2中所测得的实际叶片的第n阶固有频率输入到建立的故障数据库中，由此得到对风机叶片裂纹位置进行确定。
2.根据权利要求1所述的一种风机叶片裂纹位置确定方法，其特征在于：将得到一条平行于β轴的直线ω＝ω0与风机叶片故障数据库中的曲线，通过交点的横坐标的位置判断实际风机裂纹位置所在。
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