CN107782542A - 一种汽轮机动叶片无线测频装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽轮机动叶片无线测频装置，包括设置于汽轮机动叶片上的无线拾振器，位于汽轮机动叶片上方的、用于敲打叶片的小锤，与无线拾振器无线连接的无线振动测试分析仪；所述无线拾振器和无线振动测试分析仪之间的数据传输采用无线连接，无线振动测试分析仪与安装频谱分析软件的电脑之间通过USB数据线连接。无线拾振器可获取汽轮机动叶片的振动信号，并将信号传递至无线振动测试分析仪，无线振动测试分析仪首先对振动信号进行降噪处理，然后采用FFT（快速傅里叶变换）进行数字信号处理，通过USB数据线与计算机进行交互，计算机安装有频谱分析软件，可实现控制、计算、分析、存储、输出等功能；软件、硬件结合，设计合理，可提高测量振动信号的精度和工作效率。

Description

一种汽轮机动叶片无线测频装置

技术领域

本发明涉及汽轮机，特别涉及一种汽轮机动叶片无线测频装置，属于汽轮机技术领域。

背景技术

叶片的固有频率是反映汽轮机动叶片振动特性的重要参数。测定叶片的静态频率，是检查汽轮机动叶片的安装质量，发现叶片中存在的隐患，以及对叶片进行安全性评价的重要手段。传统的汽车机动叶片静频率测试方法是通过调节信号发生器的输出功率，使示波器的利萨如图形（是由在互相垂直的方向上的两个频率成简单整数比的简谐振动所合成的规则的、稳定的闭合曲线）为清晰稳定的圆或椭圆，此时，信号发生器的输出频率值即为被测叶片的固有频率。该测量叶片固有频率的方法得到了广泛的应用，但是在测量过程中存在测量精度低、人为误差大、测量时间长、以及测量结果无法存储和打印等缺点。另一方面，拾振器与测频装置之间采用有线连接，在汽轮机组大修现场进行测试工作极其不便，且连接线容易折断。

2016年，我们研发并申请了实用新型专利一种便携式无线拾振器装置，专利号为201620815071.11，一种便携式无线拾振器装置，包括封装在外壳内的振动频率测量元件、振动频率测量电路、单片机、无线传输模块和电源，其特征在于，所述振动频率测量元件的信号端连接振动频率测量电路，所述振动频率测量元件的探头端置于外壳外；所述单片机连接在无线传输模块和振动频率测量电路之间，所述振动频率测量电路将振动频率测量元件的模拟信号转换为数字信号输出至单片机，所述单片机负责处理及存储振动频率测量电路输出的数

字信号；所述无线传输模块负责将单片机存储的数据传输至计算机中；所述电源分别连接振动频率测量电路、单片机、无线传输模块并进行供电。此项技术为研发新型的无线测频装置提供了技术支持。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中汽轮机动叶片的固有频率在测量过程中存在测量精度低、人为误差大、测量时间长、以及测量结果无法存储和打印等问题，提供了一种汽轮机动叶片无线测频装置。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

设计一种汽轮机动叶片无线测频装置，包括设置于汽轮机动叶片上的无线拾振器，位于汽轮机动叶片上方的、用于敲打叶片的小锤，与无线拾振器无线连接的无线振动测试分析仪；所述无线振动测试分析仪包括电源模块、用于采集无线数据信号的数据采集模块，用于处理数据信号的数据处理模块，信号输入输出模块；所述数据处理模块包括依次串联的放大器、滤波器、数模转换器、FFT变换单元、频谱分析单元、数据后处理单元；通过无线振动测试分析仪中的数据采集模块采集拾振器的振动信号，经过放大、滤波以及数模转换后，再经过快速傅里叶变换（FFT）、频谱分析、数据后处理完成信号的采集与处理；

所述无线振动测试分析仪通过USB数据线连接带有APP的数据终端以控制其运作状态；测试者通过小锤锤击汽轮机动叶片，无线拾振器获取汽轮机动叶片的振动信号，并将信号传递至无线振动测试分析仪，所述无线振动测试分析仪对振动信号进行降噪处理，然后采用FFT进行数字信号处理，通过USB数据线与数据终端进行交互。

进一步，所述无线拾振器为一组，采用人手固定于汽轮机叶片上，通过拇指与食指夹住无线拾振器，并在无线拾振器与叶片之间间隔中指，每次测量一个叶片。

进一步，所述无线拾振器为2组或者两组以上，所述无线拾振器通过夹具固定于叶片上。

进一步，所述夹具包括含有S极磁体的第一夹片和含有N极磁体的第二夹片，所述第一夹片与第二夹片外采用防止划伤叶片的天然乳胶套包裹，所述第二夹片上设置有用于固定无线拾振器的固定盒，所述拾振器通过魔术贴固定在固定盒内。

进一步，所述夹具包括第一夹件与第二夹件，所述第一夹件的中部与第二夹件的中部进行铰链接，在第一夹件与第二夹件的上部内侧设置有连接弹簧，所述第一夹件与第二夹件的夹头处均设置有乳胶夹套，所述第一夹件的外侧设置有拾振器盒，所述拾振器盒边沿上设置有固定孔，所述拾振器通过魔术贴固定在拾振器盒上。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、本发明操作简单、方便携带，软件、硬件结合，设计合理，可提高测量振动信号的精度和工作效率，避免了有线连接的缺点，减少人为误差，缩短测量时间，可以生成报表、提供存储和打印等功能。2、本发明利用无线通信技术可实现振动信号的无线传输，采用FFT进行频谱分析，可提高测量的精度和工作效率。3、本发明可同时测量多组叶片，精准的将不同的叶片数据传送至无线振动测试分析仪，大大提高了测量的工作效率。4、本发明无线振动测试分析仪通过天线，获取振动信号，避免了有线连接的缺点；通过USB接口，可与电脑相连接，支持热插拔。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明无线振动测试分析仪结构示意图；

图3为本发明无线振动测试分析仪结构原理示意图；

图4为本发明夹具结构示意图；

图5为本发明又一实施例夹具结构示意图。

图中：1、汽轮机动叶片；2、无线拾振器；3、小锤；4、无线振动测试分析仪；41为外壳；42为天线；43为电源插座；44为电源开关；45为电源指示灯；46为测试开关；47为USB 接口；48为保险丝；5、USB连接线；6、计算机；7为第一夹件；8为第二夹件；9为连接弹簧，10为乳胶夹套，11为拾振器盒，12为固定孔；13为魔术贴；71为第一夹片；81为第二夹片；91为固定盒。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

请参阅图1-3所示，本发明公开一种技术方案：一种汽轮机动叶片无线测频装置，包括设置于汽轮机动叶片1上的无线拾振器2，位于汽轮机动叶片1上方的、用于敲打叶片的小锤3，与无线拾振器的无线连接的无线振动测试分析仪4；所述无线拾振器2通过无线传输模块与无线振动测试分析仪连接，所述无线振动测试分析仪4包括电源模块、用于采集无线数据信号的数据采集模块，用于处理数据信号的数据处理模块，信号输入输出模块；所述数据处理模块包括依次串联的放大器、滤波器、数模转换器、FFT变换单元、频谱分析单元、数据后处理单元；通过无线振动测试分析仪中的数据采集模块采集拾振器的振动信号，经过放大、滤波以及数模转换后，再经过快速傅里叶变换（FFT）、频谱分析、数据后处理完成信号的采集与处理；

所述无线振动测试分析仪4通过USB数据线5连接带有APP的数据终端6以控制其运作状态；测试者通过小锤锤击汽轮机动叶片，无线拾振器获取汽轮机动叶片的振动信号，并将信号传递至无线振动测试分析仪4，所述无线振动测试分析仪4对振动信号进行降噪处理，然后采用FFT进行数字信号处理，通过USB数据线与数据终端进行交互，其中数据终端采用方便携带的笔记本电脑。

所述无线拾振器为一组，采用人手固定于汽轮机叶片上，通过拇指与食指夹住无线拾振器，并在无线拾振器与叶片之间间隔中指，每次测量一个叶片。在实验中发现，无线拾振器与叶片之间不能采用刚性连接，一方面容易损坏叶片，另外一方面在其刚性连接之间容易产生共振，影响数据的准确性，单个测量时，采用人工固定省事省力，节省成本。

如图2所示，更具体的，本发明所述无线振动测试分析仪还包括外壳41，所述外壳41上设置有天线42，所述天线42连接数据采集模块，所述外壳的面板上设置有电源插座43、电源开关44、电源指示灯45、测试开关46、USB 接口47、保险丝48；所述电源插座43连接电源模块，所述USB接口47连接信号输入输出模块。

所述电源插座用于连接220V交流电，所述USB接口包括两个，用来与电脑相连，采用两个USB数据接口，一用一备提高分析仪的安全性能。所述数据采集模块能够采集0Hz-10000Hz内的数据信号，分辨率0.01Hz，分辨灵敏度高。

实施例2：

一种汽轮机动叶片无线测频装置，包括设置于汽轮机动叶片1上的无线拾振器2，位于汽轮机动叶片1上方的、用于敲打叶片的小锤3，与无线拾振器的无线连接的无线振动测试分析仪4；所述无线拾振器2通过无线传输模块与无线振动测试分析仪连接，所述无线振动测试分析仪4包括电源模块、用于采集无线数据信号的数据采集模块，用于处理数据信号的数据处理模块，信号输入输出模块；所述数据处理模块包括放大器、滤波器、数模转换器、FFT变换单元、频谱分析单元、数据后处理单元；通过无线振动测试分析仪中的数据采集模块采集拾振器的振动信号，经过放大、滤波以及数模转换后，再经过快速傅里叶变换（FFT）、频谱分析、数据后处理完成数据的采集与处理；

所述无线拾振器2为八组，并分别将八组拾振器进行编号，按叶片顺时针方向通过夹具固定于叶片1之上，按顺势针方向依次敲打叶片，根据敲打叶片的前后顺序依次将信号发送给无线振动测试分析仪。

如图4所示，所述夹具包括第一夹件7与第二夹件8，所述第一夹件7的中部与第二夹件8的中部进行铰链接，在第一夹件7与第二夹件8的上部内侧设置有连接弹簧9，所述第一夹件7与第二夹件8的夹头处均设置有乳胶夹套10，所述第一夹件7的外侧设置有拾振器盒11，所述拾振器盒边沿上设置有固定孔12，所述拾振器通过魔术贴13固定在拾振器盒11上。

具体实施中，所述夹具采用轻质木材制作，通过在夹头处设置乳胶夹套，充分保护叶片不受损坏。

如图5所示，作为本发明的另一实施例，所述夹具包括含有S极磁体的第一夹片71和含有N极磁体的第二夹片81，所述第一夹片71与第二夹片81外采用防止划伤叶片1的天然乳胶套包裹，所述第二夹片81上设置有用于固定无线拾振器2的固定盒91，所述拾振器2通过魔术贴13固定在固定盒91内。

所述无线拾振器2和无线振动测试分析仪4之间的数据传输采用无线连接。无线振动测试分析仪4对振动信号进行降噪处理，采用FFT进行数字信号处理。然后采用FFT（快速傅里叶变换）进行数字信号处理，通过USB数据线5与计算机6进行交互，计算机6安装有频谱分析APP，可实现控制、计算、分析、存储、输出等功能。采用以上无线连接方式，避免了拾振器与测频装置之间采用有线连接，在汽轮机组大修现场进行测试工作极其不便，且连接线容易折断的技术问题。

本发明软件、硬件结合，设计合理，可提高测量振动信号的精度和工作效率，避免了有线连接的缺点，减少人为误差，缩短测量时间，可以生成报表、提供存储和打印等功能。

最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种汽轮机动叶片无线测频装置，其特征在于，包括设置于汽轮机动叶片上的无线拾振器，位于汽轮机动叶片上方的，用于敲打叶片的小锤，与无线拾振器无线连接的无线振动测试分析仪；所述无线振动测试分析仪包括电源模块、用于采集无线数据信号的数据采集模块，用于处理数据信号的数据处理模块，信号输入输出模块；所述数据处理模块包括依次串联的放大器、滤波器、数模转换器、FFT变换单元、频谱分析单元、数据后处理单元；通过无线振动测试分析仪中的数据采集模块采集拾振器的振动信号，经过放大、滤波以及数模转换后，再经过快速傅里叶变换（FFT）、频谱分析、数据后处理完成信号的采集与处理；

所述无线振动测试分析仪通过USB数据线连接带有APP的数据终端以控制其运作状态；测试者通过小锤锤击汽轮机动叶片，无线拾振器获取汽轮机动叶片的振动信号，并将信号传递至无线振动测试分析仪，所述无线振动测试分析仪对振动信号进行降噪处理，然后采用FFT进行数字信号处理，通过USB数据线与数据终端进行交互。

2.根据权利要求1的一种汽轮机动叶片无线测频装置，其特征在于，所述无线拾振器为一组，采用人手固定于汽轮机叶片上，通过拇指与食指夹住无线拾振器，并在无线拾振器与叶片之间间隔食指，每次测量一个叶片。

3.根据权利要求1的一种汽轮机动叶片无线测频装置，其特征在于，所述无线拾振器为2组或者两组以上，所述无线拾振器通过夹具固定于叶片上。

4.根据权利要求3的一种汽轮机动叶片无线测频装置，其特征在于，所述夹具包括含有S极磁体的第一夹片和含有N极磁体的第二夹片，所述第一夹片与第二夹片外采用防止划伤叶片的天然乳胶套包裹，所述第二夹片上设置有用于固定无线拾振器的固定盒，所述拾振器通过魔术贴固定在固定盒内。

5.根据权利要求3的一种汽轮机动叶片无线测频装置，其特征在于，所述夹具包括第一夹件与第二夹件，所述第一夹件的中部与第二夹件的中部进行铰链接，在第一夹件与第二夹件的上部内侧设置有连接弹簧，所述第一夹件与第二夹件的夹头处均设置有乳胶夹套，所述第一夹件的外侧设置有拾振器盒，所述拾振器盒边沿上设置有固定孔，所述拾振器通过魔术贴固定在拾振器盒上。

6.根据权利要求1的一种汽轮机动叶片无线测频装置，其特征在于，所述无线振动测试分析仪还包括外壳，所述外壳上设置有用于增强接收数据信号的天线。