CN109000776B - 一种涡轮机叶片振动参数分析方法及分析装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种涡轮机叶片振动参数分析方法及分析装置，通过从涡轮机自身的叶片中选择一参考叶片，其他叶片作为计算叶片，利用两种类型叶片的转动参数作为计算因素来计算出各叶片的振动参数，省去了传统叶片振动监测系统中键相传感器的引入，避免了因键相参考不准确而造成的测量误差，减少了安装工作量并降低了监测成本，可以方便的对涡轮机叶片的振动情况进行监测，提高监测的准确度，并避免了因键相传感器故障而导致整个叶片监测系统崩溃的可能性。

Description

一种涡轮机叶片振动参数分析方法及分析装置

技术领域

本申请涉及旋转叶片振动监测技术领域，尤其是涉及一种涡轮机叶片振动参数分析方法及分析装置。

背景技术

涡轮机是国防和工业生产的关键设备，而叶片是涡轮机的核心部件，其健康状况对于涡轮机的安全、平稳、高效运行具有重大意义。涡轮机运行过程中叶片承受复杂的冲击载荷，容易产生振动问题，而叶片振动导致的疲劳断裂故障和事故尤为突出。因此，对叶片进行振动监测是很有必要的，通过跟踪叶片振动幅值以及频率等振动参数的变化，可以达到故障预警的目的。

目前，对于涡轮机叶片振动情况的监测，大多是通过非接触式叶片振动监测的方式，即引入一个键相值作为理论值的参考。但是，在实际的涡轮机组中，获取键相值的键相传感器，安装困难(如航空发动机等装备无键相传感器)，并且由于环境等因素的影响会导致监测结果准确度不理想，增加额外成本。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种涡轮机叶片振动参数分析方法和分析装置，以方便对涡轮机叶片的振动情况进行监测，提高监测的准确度，降低成本。

本发明实施例提供了一种涡轮机叶片振动参数分析方法，所述方法包括：

确定所述涡轮机上任一个叶片为参考叶片，以及所述涡轮机上除所述参考叶片之外的叶片为计算叶片；

获取每一个计算叶片分别经过同一目标位置时的第一经过时刻以及所述参考叶片经过所述同一目标位置时的第二经过时刻；

基于所述第一经过时刻和所述第二经过时刻，计算每一个所述计算叶片相对于所述参考叶片的第一同步振动位移；

基于每一个所述第一同步振动位移，确定每一个所述计算叶片的振动参数以及所述参考叶片的振动参数。

进一步的，在所述基于所述第一经过时刻和所述第二经过时刻，计算每一个所述计算叶片相对于所述参考叶片的第一同步振动位移之后，所述方法还包括：

基于每一个所述第一同步振动位移，分别生成每一个所述计算叶片的同步振动位移曲线图，所述同步振动位移曲线图为所述涡轮机的转速与所述第一同步振动位移之间的关系曲线；

对所述同步振动位移曲线图进行耦合振动分析，确定所述参考叶片的第二同步振动位移。

进一步的，在基于每一个所述第一同步振动位移，确定每一个所述计算叶片的振动参数以及所述参考叶片的振动参数之后，所述方法还包括：

获取至少两个所述第一同步振动位移和至少两个所述第二同步振动位移，其中，至少两个所述第一同步振动位移是所述计算叶片在转动方向上至少两个等间隔位置处对应的振动位移，至少两个所述第二同步振动位移是所述参考叶片在转动方向上至少两个等间隔位置处对应的振动位移；

基于至少两个所述第一同步振动位移计算所述计算叶片的振动倍频值，以及基于至少两个所述第二同步振动位移计算所述参考叶片的振动倍频值。

进一步的，所述基于所述第一经过时刻和所述第二经过时刻，计算每一个所述计算叶片相对于所述参考叶片的第一同步振动位移，包括：

基于所述第一经过时刻和所述第二经过时刻，根据以下公式分别计算每一个所述计算叶片相对于所述参考叶片的第一同步振动位移：

其中，

为所述计算叶片相对于所述参考叶片的第一同步振动位移，t_bn为所述计算叶片在第n圈时经过所述目标位置时的第一经过时刻，t_1n为所述参考叶片在第n圈时经过所述目标位置时的第二经过时刻，t_1n+1为所述参考叶片在第n+1圈时经过所述目标位置时的第二经过时刻，DC_b,1为所述计算叶片的叶尖与所述参考叶片的叶尖之间的理论弧长，下角标b表示所述计算叶片，下角标1表示所述参考叶片。

进一步的，所述基于每一个所述第一同步振动位移，确定每一个所述计算叶片的振动参数以及所述参考叶片的振动参数，包括：

使用每一个所述第一同步振动位移，并通过以下拟合公式进行拟合计算：

基于所述拟合计算的拟合结果，确定每一个所述计算叶片的振动参数和所述参考叶片的振动参数；

其中，

为所述计算叶片的第一同步振动位移与转频值之间的函数关系，A₀为共振中心振幅，Q为品质因数，且Q＝1/(2ξ)，ξ为阻尼比，

为振动初始相位，f_n为共振中心频率值，DC为所述计算叶片的振动恒偏量与所述参考叶片的振动恒偏量之差。

进一步的，所述基于所述拟合计算的拟合结果，确定每一个所述计算叶片的振动参数以及所述参考叶片的振动参数，包括：

基于所述拟合计算的拟合结果，确定所述参考叶片的振动参数，以及与所述参考叶片耦合度低于预设值的计算叶片的振动参数；

基于所述拟合计算的拟合结果，确定与所述参考叶片耦合度高于所述预设值的计算叶片；

基于所述参考叶片的振动参数与所述拟合公式，计算与所述参考叶片耦合度高于所述预设值的计算叶片的振动参数。

本发明实施例还提供一种涡轮机叶片振动参数分析装置，所述分析装置包括：

第一确定模块，用于确定所述涡轮机上任一个叶片为参考叶片，以及所述涡轮机上除所述参考叶片之外的叶片为计算叶片；

第一获取模块，用于获取每一个计算叶片分别经过同一目标位置时的第一经过时刻以及所述参考叶片经过所述同一目标位置时的第二经过时刻；

第一计算模块，用于基于所述第一经过时刻和所述第二经过时刻，计算每一个所述计算叶片相对于所述参考叶片的第一同步振动位移；

第二计算模块，用于基于每一个所述第一同步振动位移，确定每一个所述计算叶片的振动参数以及所述参考叶片的振动参数。

进一步的，所述分析装置还包括：

生成模块，用于基于每一个所述第一同步振动位移，分别生成每一个所述计算叶片的同步振动位移曲线图，所述同步振动位移曲线图为所述涡轮机的转速与所述第一同步振动位移之间的关系曲线；

第二确定模块，用于对所述同步振动位移曲线图进行耦合振动分析，确定所述参考叶片的第二同步振动位移。

进一步的，所述分析装置还包括：

第二获取模块，用于获取至少两个所述第一同步振动位移和至少两个所述第二同步振动位移，其中，至少两个所述第一同步振动位移是所述计算叶片在转动方向上至少两个等间隔位置处对应的振动位移，至少两个所述第二同步振动位移是所述参考叶片在转动方向上至少两个等间隔位置处对应的振动位移；

第三计算模块，用于基于至少两个所述第一同步振动位移计算所述计算叶片的振动倍频值，以及基于至少两个所述第二同步振动位移计算所述参考叶片的振动倍频值。

进一步的，所述第一计算模块还用于基于所述第一经过时刻和所述第二经过时刻，根据以下公式分别计算每一个所述计算叶片相对于所述参考叶片的第一同步振动位移：

其中，

为所述计算叶片相对于所述参考叶片的第一同步振动位移，t_bn为所述计算叶片在第n圈时经过所述目标位置时的第一经过时刻，t_1n为所述参考叶片在第n圈时经过所述目标位置时的第二经过时刻，t_1n+1为所述参考叶片在第n+1圈时经过所述目标位置时的第二经过时刻，DC_b,1为所述计算叶片的叶尖与所述参考叶片的叶尖之间的理论弧长，下角标b表示所述计算叶片，下角标1表示所述参考叶片。

进一步的，所述第二计算模块包括：

计算单元，用于使用每一个所述第一同步振动位移，并通过以下拟合公式进行拟合计算：

确定单元，用于基于所述拟合计算的拟合结果，确定每一个所述计算叶片的振动参数以及所述参考叶片的振动参数；

其中，

为所述计算叶片的第一同步振动位移与转频值之间的函数关系，A₀为共振中心振幅，Q为品质因数，且Q＝1/(2ξ)，ξ为阻尼比，

为振动初始相位，f_n为共振中心频率值，DC为所述计算叶片的振动恒偏量与所述参考叶片的振动恒偏量之差。

进一步的，所述确定单元包括：

第一确定子单元，用于基于所述拟合计算的拟合结果，确定所述参考叶片的振动参数，以及与所述参考叶片耦合度低于预设值的计算叶片的振动参数；

第二确定子单元，用于基于所述拟合计算的拟合结果，确定与所述参考叶片耦合度高于所述预设值的计算叶片；

计算子单元，用于基于所述参考叶片的振动参数与所述拟合公式，计算与所述参考叶片耦合度高于所述预设值的计算叶片的振动参数。

本发明实施例还提供一种电子设备，包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述机器可读指令被所述处理器执行时执行如上述的涡轮机叶片振动参数分析方法的步骤。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行如上述的涡轮机叶片振动参数分析方法的步骤。

本发明实施例提供的涡轮机叶片振动参数分析方法及分析装置，确定所述涡轮机上任一个叶片为参考叶片，以及所述涡轮机上除所述参考叶片之外的叶片为计算叶片；获取每一个计算叶片分别经过同一目标位置时的第一经过时刻以及所述参考叶片经过所述同一目标位置时的第二经过时刻；基于所述第一经过时刻和所述第二经过时刻，计算每一个所述计算叶片相对于所述参考叶片的第一同步振动位移；基于每一个所述第一同步振动位移，确定每一个所述计算叶片的振动参数以及所述参考叶片的振动参数。与现有技术中的涡轮机叶片振动参数分析方法相比，本发明通过从涡轮机自身的叶片中选择一参考叶片，其他叶片作为计算叶片，利用两种类型叶片的转动参数作为计算因素来计算出各叶片的振动参数，省去了传统叶片振动监测系统中的键相传感器的引入，避免了因键相参考不准确而造成的测量误差，减少了安装工作量并降低了监测成本，可以方便的对涡轮机叶片的振动情况进行监测，提高监测的准确度，并避免了因键相传感器故障而导致整个叶片监测系统崩溃的可能性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为一种可能的应用场景下的系统架构图；

图2为本发明一实施例提供的涡轮机叶片振动参数分析方法的流程图；

图3为本发明另一实施例提供的涡轮机叶片振动参数分析方法的流程图；

图4为计算叶片的第一同步振动位移曲线图的示例图；

图5为本发明一实施例提供的涡轮机叶片振动参数分析装置的结构图之一；

图6为本发明一实施例提供的涡轮机叶片振动参数分析装置的结构图之二；

图7为图5中所示第二计算模块的结构图；

图8为图7中所示的确定单元的结构图；

图9为本发明一实施例提供的电子设备的结构图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

首先，对本申请可适用的应用场景进行介绍。本申请可以应用于国防和工业系统中，对涡轮机叶片的振动情况进行监测，以便跟踪叶片振动幅值以及频率等参数的变化，以达到故障预警的目的。请参阅图1，图1为一种在该应用场景下的系统构图。如图1中所示，所述系统包括涡轮机叶片振动参数的分析装置、应用服务器和多个涡轮机，分析装置与应用服务器连接，可以从应用服务器中调用各种数据，如涡轮机的各种运行数据等，应用服务器可以收集涡轮机的各种数据，如涡轮机的基础数据、使用数据和运行数据等，还可以对涡轮机进行调制和控制等，涡轮机可以是各种国防和工业生产设备中的涡轮机。上述示例中，是以分析装置与应用服务器连接，从应用服务器中调取数据，但并不局限于此，在其他示例中，分析装置还可以是在与应用服务器连接的同时，还可以直接与各涡轮机连接，或者与数据库等连接，以调取涡轮机的数据。

经研究发现，对于涡轮机叶片振动情况的监测，大多是通过非接触式叶片振动监测的方式，引入一个键相值作为理论值的参考。但是，在实际的涡轮机组中，获取键相值的键相传感器，安装困难(如航空发动机等装备无键相传感器)，并且由于环境等因素的影响会导致监测结果准确度不理想，增加额外成本。

基于此，本发明实施例提供一种涡轮机叶片振动参数分析方法和分析装置，可以省去传统叶片振动监测系统中键相传感器安装的繁琐，方便对涡轮机叶片的振动情况进行监测，提高监测的准确度，降低成本。

请参阅图2，图2为本发明一实施例提供的涡轮机叶片振动参数分析方法的流程图。如图2中所示，本发明实施例提供的涡轮机叶片振动参数分析方法，包括：

步骤201、确定所述涡轮机上任一个叶片为参考叶片，以及所述涡轮机上除所述参考叶片之外的叶片为计算叶片。

该步骤中，所述分析装置可以先选取一个参考物，即从所述涡轮机上的所有叶片中，选取任一个叶片作为参考叶片，其余的叶片即可以作为计算叶片。

这样，通过从涡轮机自身的叶片中选择一参考叶片，其他叶片作为计算叶片，可以省去设置键相和键相传感器等安装的繁琐，降低成本。

步骤202、获取每一个计算叶片分别经过同一目标位置时的第一经过时刻以及所述参考叶片经过所述同一目标位置时的第二经过时刻。

该步骤中，所述分析装置在确定了所述参考叶片和所述计算叶片后，可以对所述涡轮机的转动进行监测，或者提取监测得到的涡轮机转动的数据，即可以获取每一个计算叶片分别经过同一目标位置时的第一经过时刻以及所述参考叶片经过所述同一目标位置时的第二经过时刻。

其中，所述第一经过时刻和所述第二经过时刻，可以是通过在所述涡轮机上，如在所述涡轮机的壳体上与叶片的叶尖之间上设置传感器，以监测每个叶片经过时的时刻，即所述计算叶片的第一经过时刻和所述参考叶片的第二经过时刻。

这样，通过从涡轮机自身的叶片中选择一参考叶片，其他叶片作为计算叶片，来监测两种类型叶片的时间因素，提高监测结果的稳定性和准确性。

步骤203、基于所述第一经过时刻和所述第二经过时刻，计算每一个所述计算叶片相对于所述参考叶片的第一同步振动位移。

该步骤中，所述分析装置获取到所述第一经过时刻和所述第二经过时刻后，所述分析装置就可以使用所述第一经过时刻和所述第二经过时刻，来计算每一个所述计算叶片相对于所述参考叶片的第一同步振动位移。

具体的，所述分析装置可以使用所述第一经过时刻和所述第二经过时刻，搭配以所述计算叶片或者所述参考叶片的线速度，即所述计算叶片或者所述参考叶片的叶尖顶部的线速度，进行计算，来得到所述第一同步振动位移。

其中，由于所述涡轮机的叶片在旋转过程中发生的振动一般在微米级，与叶顶圆周的毫米级相比较而言，叶片振动非常小。所以所述计算叶片和所述参考叶片的叶尖的线速度可以认为基本是相同的，因此在计算的时候可以使用所述计算叶片或者所述参考叶片的线速度。

步骤204、基于每一个所述第一同步振动位移，确定每一个所述计算叶片的振动参数以及所述参考叶片的振动参数。

该步骤中，所述分析装置在通过计算得到所述第一同步振动位移后，可以进一步进行计算，来使用所述第一同步振动位移，从而计算出所述计算叶片的振动参数和所述参考叶片的振动参数。

其中，振动参数可以包括谐共振中心频率、振动幅值、品质因数等。

本发明实施例提供的涡轮机叶片振动参数分析方法，确定所述涡轮机上任一个叶片为参考叶片，以及所述涡轮机上除所述参考叶片之外的叶片为计算叶片；获取每一个计算叶片分别经过同一目标位置时的第一经过时刻以及所述参考叶片经过所述同一目标位置时的第二经过时刻；基于所述第一经过时刻和所述第二经过时刻，计算每一个所述计算叶片相对于所述参考叶片的第一同步振动位移；基于每一个所述第一同步振动位移，确定每一个所述计算叶片的振动参数以及所述参考叶片的振动参数。

与现有技术中的涡轮机叶片振动参数分析方法相比，本发明通过从涡轮机自身的叶片中选择一参考叶片，其他叶片作为计算叶片，利用两种类型叶片的转动参数作为计算因素来计算出各叶片的振动参数，省去了传统叶片振动监测系统中键相传感器等安装的繁琐，可以方便的对涡轮机叶片的振动情况进行监测，提高监测的准确度，降低成本。

请参阅图3，图3为本发明另一实施例提供的涡轮机叶片振动参数分析方法的流程图。如图3中所示，本发明实施例提供的涡轮机叶片振动参数分析方法，包括：

步骤301、确定所述涡轮机上任一个叶片为参考叶片，以及所述涡轮机上除所述参考叶片之外的叶片为计算叶片。

步骤302、获取每一个计算叶片分别经过同一目标位置时的第一经过时刻以及所述参考叶片经过所述同一目标位置时的第二经过时刻。

步骤303、基于所述第一经过时刻和所述第二经过时刻，计算每一个所述计算叶片相对于所述参考叶片的第一同步振动位移。

步骤304、基于每一个所述第一同步振动位移，分别生成每一个所述计算叶片的同步振动位移曲线图，所述同步振动位移曲线图为所述涡轮机的转速与所述第一同步振动位移之间的关系曲线。

该步骤中，所述分析装置在首先计算得到所述计算叶片的第一同步振动位移后，所述分析装置可以先生成与所述第一同步振动位移相匹配的每一个所述计算叶片的同步振动位移曲线图。

其中，所述同步振动位移曲线图，为所述涡轮机的转速，即所述计算叶片的转速，与所述第一同步振动位移之间的关系曲线。

举例来讲，所述分析装置在给定的参数下，如以所述涡轮机的叶片1为所述参考叶片进行振动位移计算，得到所述涡轮机的叶片2、叶片3和叶片4，即计算叶片在无键相情况下的第一同步振动位移情况，然后再根据每一计算叶片的第一同步振动位移，生成同步振动位移曲线图，即叶片2、叶片3和叶片4的同步振动位移曲线图，如图4中所示，其中，图4为计算叶片的第一同步振动位移曲线图的示例图。

步骤305、对所述同步振动位移曲线图进行耦合振动分析，确定所述参考叶片的第二同步振动位移。

该步骤中，所述分析装置在得到每一个所述计算叶片的同步振动位移曲线图后，可以对所述同步振动位移曲线图进行耦合振动分析，根据分析结果，来确定所述参考叶片的第二同步振动位移。

具体的，可以是通过对每一个同步振动位移曲线图进行分析，确定与所述参考叶片为失谐叶片组的计算叶片，以及与所述参考片叶片为谐调叶片组的计算叶片，从与所述参考叶片为失谐叶片组的计算叶片的同步振动位移曲线图中得到所述参考叶片的第二同步振动位移。

举例来讲，如图4中所示的同步振动曲线图，以叶片1为参考叶片时，叶片2的同步振动位移曲线图中“耦合振动”段的“耦合”程度较低，即叶片2的同步振动位移曲线图中有两个明显的峰值，因此，叶片1与叶片2可以认为是失谐叶片组，同样，叶片1与叶片3也可以认为是失谐叶片组，而且失谐程度相对于叶片2更明显。但是叶片4的振动位移图中“耦合振动”段的“耦合”程度较高，可以判定叶片1与叶片4为谐调叶片组。在叶片1和叶片2各自的同步振动位移曲线图中，有数值非常相近或者相同的一峰值，这一峰值表示即可以为叶片1，即所述参考叶片的振动情况，以此确定所述参考叶片的第二同步振动位移。

这样，本实施例中，通过耦合振动分析，简化计算过程，而且可以提高分析的准确性。

步骤306、基于每一个所述第一同步振动位移，确定每一个所述计算叶片的振动参数以及所述参考叶片的振动参数。

其中，步骤301至步骤303以及步骤306的描述可以参照步骤201至步骤204的描述，对此不做赘述。

可选的，步骤303包括：

基于所述第一经过时刻和所述第二经过时刻，根据以下公式分别计算每一个所述计算叶片相对于所述参考叶片的第一同步振动位移：

该步骤中，所述分析装置在获得所述第一经过时刻和所述第二经过时刻后，就可以使用公式

进行计算，从而得到每一个所述计算叶片相对于所述参考叶片的第一同步振动位移。

其中，

为所述计算叶片相对于所述参考叶片的第一同步振动位移，t_bn为所述计算叶片在第n圈时经过所述目标位置时的第一经过时刻，t_1n为所述参考叶片在第n圈时经过所述目标位置时的第二经过时刻，t_1n+1为所述参考叶片在第n+1圈时经过所述目标位置时的第二经过时刻，DC_b,1为所述计算叶片的叶尖与所述参考叶片的叶尖之间的理论弧长，为一常量，下角标b表示所述计算叶片，下角标1表示所述参考叶片。

可选的的，步骤306包括：

使用每一个所述第一同步振动位移，并通过以下拟合公式进行拟合计算：

基于所述拟合计算的拟合结果，确定每一个所述计算叶片的振动参数以及所述参考叶片的振动参数。

该步骤中，所述分析装置在得到所述第一同步振动位移后，可以通过下述拟合公式

进行拟合计算，从而根据拟合计算的拟合结果，从而可以确定每一个所述计算叶片的振动参数以及所述参考叶片的振动参数。

具体的，基于所述拟合计算的拟合结果，确定每一个所述计算叶片的振动参数以及所述参考叶片的振动参数，可以是所述分析装置先根据所述拟合计算的拟合结果，通过分析确定所述参考叶片的振动参数，以及与所述参考叶片耦合度低于预设值的计算叶片的振动参数，然后所述分析装置可以基于所述拟合计算的拟合结果，确定与所述参考叶片耦合度高于所述预设值的计算叶片，再基于所述参考叶片的振动参数与所述拟合公式，计算与所述参考叶片耦合度高于所述预设值的计算叶片的振动参数。

其中，

为所述计算叶片的第一同步振动位移与转频值之间的函数关系，A₀为共振中心振幅，Q为品质因数，且Q＝1/(2ξ)，ξ为阻尼比，

为振动初始相位，f_n为共振中心频率值，DC为所述计算叶片的振动恒偏量与所述参考叶片的振动恒偏量之差。

举例来讲，在给定参数及根据给定参数计算到第一同步振动位移的情况下，所述分析装置通过拟合计算得到如下表中的拟合结果：

从上表可以看出，以叶片1为参考叶片时、叶片2和叶片3的第一同步振动位移拟合得到的振动参数中都存在8.03Hz的谐共振中心频率，而且对应的振幅以及品质因数都很接近，可以认为叶片2和叶片3与叶片1的耦合度均低于预设值，即上述的，叶片2和叶片3与叶片1均为失谐叶片组，因此可以认为通过拟合计算得到的叶片2和叶片3的计算叶片的振动参数是可靠的，并且，可以判定“耦合共振”段中谐共振中心频率为8.03Hz的这部分为叶片1的实际同步振动参数。其中，所述预设值可以根据不同涡轮机的情况以及经验情况等进行设定来供判断。

而对于叶片4来讲，由于叶片4的振动位移图中“耦合振动”段的“耦合”程度过高，高于所述预设值，即上述的，叶片1与叶片4为谐调叶片组，以至于拟合得到的参数中没有8.03Hz，那么即认为叶片4的振动参数不可靠，因此，可以将谐共振中心频率为8.03Hz的这部分振动对应的振动参数，即参考叶片的振动参数，反带回叶片4的振动位移中进行二次拟合，即带入上述的拟合公式中，从而来得到叶片4的实际同步振动参数。

可选的，在步骤306之后，所述方法包括：

获取至少两个所述第一同步振动位移和至少两个所述第二同步振动位移，其中，至少两个所述第一同步振动位移是所述计算叶片在转动方向上至少两个等间隔位置处对应的振动位移，至少两个所述第二同步振动位移是所述参考叶片在转动方向上至少两个等间隔位置处对应的振动位移；基于至少两个所述第一同步振动位移计算所述计算叶片的振动倍频值，以及基于至少两个所述第二同步振动位移计算所述参考叶片的振动倍频值。

该步骤中，所述分析装置除了可以得到所述计算叶片的振动参数和所述参考叶片的振动参数，还可以进一步计算所述参考叶片的振动倍频值和所述计算叶片的振动倍频值。所述分析装置可以先分别通过监测和计算等方式，来获取至少两个所述第一同步振动位移和至少两个所述第二同步振动位移，接着使用至少两个所述第一同步振动位移来计算出一个所述计算叶片的振动频率，并且使用至少两个所述第二同步振动位移来计算出一个所述参考叶片的振动频率，以及所述计算叶片的第一经过时刻和所述参考叶片的第二经过时刻的时间差相关联的中间参数，再结合与所述计算叶片的振动频率和转频值相关联的涡轮机叶片同步振动过程中谐共振中心对应的振动倍频值，即通过所述中间参数与所述计算叶片的振动频率和所述时间差之间的关系函数，以及所述振动倍频值与所述振动频率和转频值之间的关系函数，来计算所述计算叶片的振动倍频值。同理，计算所述参考叶片的振动倍频值，只需按照上述过程，将相应参数等替换成所述参考叶片的参数，即可计算出所述参考叶片的振动倍频值。

其中，至少两个所述第一同步振动位移是所述计算叶片在转动方向上至少两个等间隔位置处对应的振动位移，至少两个所述第二同步振动位移是所述参考叶片在转动方向上至少两个等间隔位置处对应的振动位移。

具体的，举例来讲，本实施例中以获取四个所述第一同步振动位移计算所述计算叶片的振动倍频值为例来进行说明，其中，四个所述第一同步振动位移是所述计算叶片在转动方向上四个等间隔位置处对应的振动位移。

首先所述分析装置可以获取四个所述第一同步振动位移，然后使用四个所述第一同步振动位移，通过以下公式计算一中间参数a₁：

涡轮机叶片在同步振动过程中谐共振中心对应的振动倍频值可表示为n_EO＝ω_n/Ω，此外，结合a₁＝2cos(ω_nt_n，1)，通过这两个公式简化后可以得到

再结合

可以通过简化得到计算所述计算叶片或者所述参考叶片的振动倍频值的公式：

通过此公式，使用计算得到的所述中间参数，即可计算得到所述计算叶片或者所述参考叶片的振动倍频值。

其中，x₁、x₂、x₃和x₄分别是四个所述第一同步振动位移，x_DC是所述计算叶片或者所述参考叶片的振动恒偏量，n_EO为振动倍频值，ω_n为振动频率，Ω为转频值，t_n，1为叶片经过等间隔位置之间的时间差，α为四个所述第一同步振动位移对应的四个等间隔位置中，彼此相邻的两个位置之间的间隔夹角。

相应的，在计算所述参考叶片的振动倍频值时，只需将上述公式中计算叶片的相应参数替换成参考片叶片的相应参数即可。

本发明实施例提供的涡轮机叶片振动参数分析方法，确定所述涡轮机上任一个叶片为参考叶片，以及所述涡轮机上除所述参考叶片之外的叶片为计算叶片；获取每一个计算叶片分别经过同一目标位置时的第一经过时刻以及所述参考叶片经过所述同一目标位置时的第二经过时刻；基于所述第一经过时刻和所述第二经过时刻，计算每一个所述计算叶片相对于所述参考叶片的第一同步振动位移；基于所述第一同步振动位移，分别生成每一个所述计算叶片的同步振动位移曲线图，所述同步振动位移曲线图为所述涡轮机的转速与所述第一同步振动位移之间的关系曲线；对所述同步振动位移曲线图进行耦合振动分析，确定所述参考叶片的第二同步振动位移；基于每一个所述第一同步振动位移，确定每一个所述计算叶片的振动参数以及所述参考叶片的振动参数。

与现有技术中的涡轮机叶片振动参数分析方法相比，本发明通过从涡轮机自身的叶片中选择一参考叶片，其他叶片作为计算叶片，利用两种类型叶片的转动参数作为计算因素来计算出各叶片的振动参数，省去了传统叶片振动监测系统中键相传感器安装的繁琐，可以方便的对涡轮机叶片的振动情况进行监测，提高监测的准确度，降低成本。

请参阅图5，图5为本发明一实施例提供的涡轮机叶片振动参数分析装置的结构图之一，图6为本发明一实施例提供的涡轮机叶片振动参数分析装置的结构图之二，图7为图5中所示第二计算模块的结构图，图8为图7中所示的确定单元的结构图。如图5中所示，所述分析装置500包括：

第一确定模块510，用于确定所述涡轮机上任一个叶片为参考叶片，以及所述涡轮机上除所述参考叶片之外的叶片为计算叶片。

第一获取模块520，用于获取每一个计算叶片分别经过同一目标位置时的第一经过时刻以及所述参考叶片经过所述同一目标位置时的第二经过时刻。

第一计算模块530，用于基于所述第一经过时刻和所述第二经过时刻，计算每一个所述计算叶片相对于所述参考叶片的第一同步振动位移。

第二计算模块540，用于基于每一个所述第一同步振动位移，确定每一个所述计算叶片的振动参数以及所述参考叶片的振动参数。

可选的，如图6中所示，所述分析装置500还包括：

生成模块550，用于基于每一个所述第一同步振动位移，分别生成每一个所述计算叶片的同步振动位移曲线图，所述同步振动位移曲线图为所述涡轮机的转速与所述第一同步振动位移之间的关系曲线。

第二确定模块560，用于对所述同步振动位移曲线图进行耦合振动分析，确定所述参考叶片的第二同步振动位移。

可选的，所述分析装置500还包括：

第二获取模块570，用于获取至少两个所述第一同步振动位移和至少两个所述第二同步振动位移，其中，至少两个所述第一同步振动位移是所述计算叶片在转动方向上至少两个等间隔位置处对应的振动位移，至少两个所述第二同步振动位移是所述参考叶片在转动方向上至少两个等间隔位置处对应的振动位移。

第三计算模块580，用于基于至少两个所述第一同步振动位移计算所述计算叶片的振动倍频值，以及基于至少两个所述第二同步振动位移计算所述参考叶片的振动倍频值。

可选的，所述第一计算模块530还用于基于所述第一经过时刻和所述第二经过时刻，根据以下公式分别计算每一个所述计算叶片相对于所述参考叶片的第一同步振动位移：

其中，

为所述计算叶片相对于所述参考叶片的第一同步振动位移，t_bn为所述计算叶片在第n圈时经过所述目标位置时的第一经过时刻，t_1n为所述参考叶片在第n圈时经过所述目标位置时的第二经过时刻，t_1n+1为所述参考叶片在第n+1圈时经过所述目标位置时的第二经过时刻，DC_b,1为所述计算叶片的叶尖与所述参考叶片的叶尖之间的理论弧长，下角标b表示所述计算叶片，下角标1表示所述参考叶片。

可选的，如图7中所示，所述第二计算模块540包括：

计算单元541，用于使用每一个所述第一同步振动位移，并通过以下拟合公式进行拟合计算：

确定单元542，用于基于所述拟合计算的拟合结果，确定每一个所述计算叶片的振动参数以及所述参考叶片的振动参数。

其中，

为所述计算叶片的同步振动位移与转频值之间的函数关系，A₀为共振中心振幅，Q为品质因数，且Q＝1/(2ξ)，ξ为阻尼比，

为振动初始相位，f_n为共振中心频率值，DC为所述计算叶片的振动恒偏量与所述参考叶片的振动恒偏量之差。

可选的，如图8中所示，所述确定单元542包括：

第一确定子单元5421，用于基于所述拟合计算的拟合结果，确定所述参考叶片的振动参数，以及与所述参考叶片耦合度低于预设值的计算叶片的振动参数。

第二确定子单元5422，用于基于所述拟合计算的拟合结果，确定与所述参考叶片耦合度高于所述预设值的计算叶片。

计算子单元5423，用于基于所述参考叶片的振动参数与所述拟合公式，计算与所述参考叶片耦合度高于所述预设值的计算叶片的振动参数。

本发明实施例提供的涡轮机叶片振动参数分析装置，确定所述涡轮机上任一个叶片为参考叶片，以及所述涡轮机上除所述参考叶片之外的叶片为计算叶片；获取每一个计算叶片分别经过同一目标位置时的第一经过时刻以及所述参考叶片经过所述同一目标位置时的第二经过时刻；基于所述第一经过时刻和所述第二经过时刻，计算每一个所述计算叶片相对于所述参考叶片的第一同步振动位移；基于每一个所述第一同步振动位移，确定每一个所述计算叶片的振动参数以及所述参考叶片的振动参数。

与现有技术中的涡轮机叶片振动参数分析方法相比，本发明通过从涡轮机自身的叶片中选择一参考叶片，其他叶片作为计算叶片，利用两种类型叶片的转动参数作为计算因素来计算出各叶片的振动参数，省去了传统叶片振动监测系统中键相传感器安装的繁琐，可以方便的对涡轮机叶片的振动情况进行监测，提高监测的准确度，降低成本。

请参阅图9，图9为本发明一实施例提供的电子设备的结构图。如图9中所示，所述电子设备900包括处理器910、存储器920和总线930。

所述存储器920存储有所述处理器910可执行的机器可读指令(比如，图5中的第一确定模块510、第一获取模块520、第一计算模块530和第二计算模块540对应的执行指令等)，当电子设备900运行时，所述处理器910与所述存储器920之间通过总线930通信，所述机器可读指令被所述处理器910执行时，可以执行如上述图2以及图3所示方法实施例中的涡轮机叶片振动参数分析方法的步骤，具体实现方式可参见方法实施例，在此不再赘述。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时可以执行如上述图2以及图3所示方法实施例中的涡轮机叶片振动参数分析方法的步骤，具体实现方式可参见方法实施例，在此不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种涡轮机叶片振动参数分析方法，其特征在于，所述方法包括：

确定所述涡轮机上任一个叶片为参考叶片，以及所述涡轮机上除所述参考叶片之外的叶片为计算叶片；

获取每一个计算叶片分别经过同一目标位置时的第一经过时刻以及所述参考叶片经过所述同一目标位置时的第二经过时刻；

基于所述第一经过时刻和所述第二经过时刻，计算每一个所述计算叶片相对于所述参考叶片的第一同步振动位移；

基于每一个所述第一同步振动位移，确定每一个所述计算叶片的振动参数以及所述参考叶片的振动参数；

其中，所述基于所述第一经过时刻和所述第二经过时刻，计算每一个所述计算叶片相对于所述参考叶片的第一同步振动位移，包括：

基于所述第一经过时刻和所述第二经过时刻，根据以下公式分别计算每一个所述计算叶片相对于所述参考叶片的第一同步振动位移：

其中，

为所述计算叶片相对于所述参考叶片的第一同步振动位移，t_bn为所述计算叶片在第n圈时经过所述目标位置时的第一经过时刻，t_1n为所述参考叶片在第n圈时经过所述目标位置时的第二经过时刻，t_1n+1为所述参考叶片在第n+1圈时经过所述目标位置时的第二经过时刻，DC_b,1为所述计算叶片的叶尖与所述参考叶片的叶尖之间的理论弧长，下角标b表示所述计算叶片，下角标1表示所述参考叶片。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述基于所述第一经过时刻和所述第二经过时刻，计算每一个所述计算叶片相对于所述参考叶片的第一同步振动位移之后，所述方法还包括：

基于每一个所述第一同步振动位移，分别生成每一个所述计算叶片的同步振动位移曲线图，所述同步振动位移曲线图为所述涡轮机的转速与所述第一同步振动位移之间的关系曲线；

对所述同步振动位移曲线图进行耦合振动分析，确定所述参考叶片的第二同步振动位移。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在基于每一个所述第一同步振动位移，确定每一个所述计算叶片的振动参数以及所述参考叶片的振动参数之后，所述方法还包括：

获取至少两个所述第一同步振动位移和至少两个所述第二同步振动位移，其中，至少两个所述第一同步振动位移是所述计算叶片在转动方向上至少两个等间隔位置处对应的振动位移，至少两个所述第二同步振动位移是所述参考叶片在转动方向上至少两个等间隔位置处对应的振动位移；

基于至少两个所述第一同步振动位移计算所述计算叶片的振动倍频值，以及基于至少两个所述第二同步振动位移计算所述参考叶片的振动倍频值。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于每一个所述第一同步振动位移，确定每一个所述计算叶片的振动参数以及所述参考叶片的振动参数，包括：

使用每一个所述第一同步振动位移，并通过以下拟合公式进行拟合计算：

基于所述拟合计算的拟合结果，确定每一个所述计算叶片的振动参数以及所述参考叶片的振动参数；

其中，

为所述计算叶片的第一同步振动位移与转频值之间的函数关系，A₀为共振中心振幅，Q为品质因数，且Q＝1/(2ξ)，ξ为阻尼比，

为振动初始相位，f_n为共振中心频率值，DC为所述计算叶片的振动恒偏量与所述参考叶片的振动恒偏量之差，下角标b表示所述计算叶片，下角标1表示所述参考叶片，Ω为转频值。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于所述拟合计算的拟合结果，确定每一个所述计算叶片的振动参数以及所述参考叶片的振动参数，包括：

基于所述拟合计算的拟合结果，确定所述参考叶片的振动参数，以及与所述参考叶片耦合度低于预设值的计算叶片的振动参数；

基于所述拟合计算的拟合结果，确定与所述参考叶片耦合度高于所述预设值的计算叶片；

基于所述参考叶片的振动参数与所述拟合公式，计算与所述参考叶片耦合度高于所述预设值的计算叶片的振动参数。

6.一种涡轮机叶片振动参数分析装置，其特征在于，所述分析装置包括：

第一确定模块，用于确定所述涡轮机上任一个叶片为参考叶片，以及所述涡轮机上除所述参考叶片之外的叶片为计算叶片；

第一获取模块，用于获取每一个计算叶片分别经过同一目标位置时的第一经过时刻以及所述参考叶片经过所述同一目标位置时的第二经过时刻；

第一计算模块，用于基于所述第一经过时刻和所述第二经过时刻，计算每一个所述计算叶片相对于所述参考叶片的第一同步振动位移；

第二计算模块，用于基于每一个所述第一同步振动位移，确定每一个所述计算叶片的振动参数以及所述参考叶片的振动参数；

其中，所述第一计算模块还用于基于所述第一经过时刻和所述第二经过时刻，根据以下公式分别计算每一个所述计算叶片相对于所述参考叶片的第一同步振动位移：

其中，

为所述计算叶片相对于所述参考叶片的第一同步振动位移，t_bn为所述计算叶片在第n圈时经过所述目标位置时的第一经过时刻，t_1n为所述参考叶片在第n圈时经过所述目标位置时的第二经过时刻，t_1n+1为所述参考叶片在第n+1圈时经过所述目标位置时的第二经过时刻，DC_b,1为所述计算叶片的叶尖与所述参考叶片的叶尖之间的理论弧长，下角标b表示所述计算叶片，下角标1表示所述参考叶片。

7.如权利要求6所述的分析装置，其特征在于，所述分析装置还包括：

生成模块，用于基于每一个所述第一同步振动位移，分别生成每一个所述计算叶片的同步振动位移曲线图，所述同步振动位移曲线图为所述涡轮机的转速与所述第一同步振动位移之间的关系曲线；

第二确定模块，用于对所述同步振动位移曲线图进行耦合振动分析，确定所述参考叶片的第二同步振动位移。

8.如权利要求7所述的分析装置，其特征在于，所述分析装置还包括：

第二获取模块，用于获取至少两个所述第一同步振动位移和至少两个所述第二同步振动位移，其中，至少两个所述第一同步振动位移是所述计算叶片在转动方向上至少两个等间隔位置处对应的振动位移，至少两个所述第二同步振动位移是所述参考叶片在转动方向上至少两个等间隔位置处对应的振动位移；

第三计算模块，用于基于至少两个所述第一同步振动位移计算所述计算叶片的振动倍频值，以及基于至少两个所述第二同步振动位移计算所述参考叶片的振动倍频值。

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