CN109813423B - 一种透平机械叶片振动位移监测方法及装置 - Google Patents
一种透平机械叶片振动位移监测方法及装置 Download PDFInfo
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Abstract
本申请实施例提供了一种透平机械叶片振动位移监测方法及装置,获取每个叶片经过每个目标位置的实际到达时刻,并根据叶片的实际到达时刻、理想均布安装角度得到叶片的理论到达时刻和实际安装角度与理想均布安装角度之间的误差对应的误差弧长,可以进一步得到透平机械叶片中参考叶片的振动位移,并进一步结合参考叶片的振动位移实现每个叶片的目标振动位移的计算和修正,方便对透平机械叶片的振动位移情况进行监测,对叶片的振动位移情况监测简单高效,准确率高。
Description
技术领域
本申请涉及透平机械叶片振动监测技术领域,尤其是涉及一种透平机械叶片振动位移监测方法及装置。
背景技术
透平机械是国防和工业生产的关键设备,而叶片是透平机械的核心部件,其健康状况对于透平机械的安全、平稳、高效运行具有重大意义。透平机械运行过程中,由于叶片振动导致的疲劳断裂故障和事故,对透平机械的影响尤为突出。因此,对叶片进行振动监测是很有必要的,通过监测叶片的振动位移,可以达到故障预警的目的。
对于透平机械叶片的振动监测,主要有两种方式:接触式测量方式和非接触式测量方式,而目前常规使用的非接触式测量方式大多采用叶尖定时(Blade Tip Timing)方法,而由于叶尖定时法具有一定的不确定性,如何通过叶尖定时法准确还原叶片叶尖振动数据一直是一个难题,并且大多需要引入一个键相值作为理论值的参考。但是,在实际的透平机械组中,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,本申请提供一种透平机械叶片振动位移监测方法和装置,以方便对透平机械叶片的振动进行实时监测,提高叶片振动位移的计算精度,降低计算成本。
本申请实施例提供了一种透平机械叶片振动位移监测方法,所述方法包括:
获取透平机械的多个叶片中每一个叶片经过第一目标位置的第一到达时刻,以及每一个叶片经过第二目标位置的第二到达时刻;
基于每一个叶片的第一到达时刻以及对应叶片的理想均布安装角度进行线性拟合,根据线性拟合得到的第一拟合参数确定每一个叶片经过所述第一目标位置的第一理论到达时刻,并基于每一个叶片的第二到达时刻以及对应叶片的理想均布安装角度进行线性拟合,根据线性拟合得到的第二拟合参数确定每一个叶片经过所述第二目标位置的第二理论到达时刻;
基于每一个叶片的第一到达时刻和第一理论到达时刻,确定第一目标位置处每一个叶片的实际安装角度与理想均布安装角度之间的误差对应的第一误差弧长,并基于每一个叶片的第二到达时刻和第二理论到达时刻,确定第二目标位置处每一个叶片的实际安装角度与理想均布安装角度之间的误差对应的第二误差弧长;
基于透平机械中参考叶片的第一到达时刻、所述参考叶片的第一理论到达时刻以及所述参考叶片的第一拟合参数,确定所述参考叶片的第一振动位移,并基于所述参考叶片的第二到达时刻、所述参考叶片的第二理论到达时刻以及所述参考叶片的的第二拟合参数,确定所述参考叶片的第二振动位移,其中,所述参考叶片为透平机械的多个叶片中的任一叶片;
基于所述参考叶片的第一振动位移和第二振动位移,确定所述第一目标位置和所述第二目标位置之间的实际周向间隔角度;
基于所述参考叶片的第一振动位移、所述参考叶片的第一到达时刻、透平机械中计算叶片的第一到达时刻以及每一个叶片的第一误差弧长,确定每一个叶片经过所述第一目标位置处的第一目标振动位移,其中,所述计算叶片为透平机械的多个叶片中除所述参考叶片之外的其他叶片;
基于每一个叶片的第一到达时刻、每一个叶片的第二到达时刻、每一个叶片的第一目标振动位移和所述实际周向间隔角度,以及每一个叶片的第一误差弧长和第二误差弧长,确定每一个叶片经过所述第二目标位置处的第二目标振动位移。
在本申请的一些实施例中,通过以下方式确定透平机械中每一叶片的理想均布安装角度:
按顺序对透平机械中的每一个叶片依次进行编号处理;
基于透平机械中叶片的数量以及各叶片的编号,确定每一叶片与编号为第一个的叶片之间的理想均布安装角度。
在本申请的一些实施例中,通过以下方式确定透平机械中的参考叶片和计算叶片:
通过K=ceil(nb/2)确定参考叶片的编号,并确定编号为K的叶片为参考叶片,其中,ceil表示向上取整函数,nb为透平机械中叶片的数量,b为透平机械中叶片的编号,b为正整数,K为大于0并且小于b的整数:
确定透平机械的多个叶片中除所述参考叶片之外其他编号的叶片为计算叶片。
在本申请的一些实施例中,通过以下公式计算每一个叶片经过第一目标位置时的第一理论到达时刻和/或每一个叶片经过第二目标位置时的第二理论到达时刻:
tfit(n,b)=kfit(n)*ψn,b+bfit[n];
其中,当计算每一个叶片经过第一目标位置时的第一理论到达时刻时,tfit(n,b)为b号叶片在第n圈转动时经过经过第一目标位置时的第一理论到达时刻,kfit(n)为根据b号叶片在第n圈转动时的第一拟合参数中的拟合斜率,ψn,b为b号叶片的理想均布安装角度,bfit(n)为b号叶片在第n圈转动时的第一拟合参数中的拟合截距;当计算每一个叶片经过第二目标位置时的第二理论到达时刻时,tfit(n,b)为b号叶片在第n圈转动时经过经过第二目标位置时的第二理论到达时刻,kfit(n)为根据b号叶片在第n圈转动时的第二拟合参数中的拟合斜率,ψn,b为b号叶片的理想均布安装角度,bfit(n)为b号叶片在第n圈转动时的第二拟合参数中的拟合截距。
在本申请的一些实施例中,基于每一个叶片的第一到达时刻和第一理论到达时刻,确定第一目标位置处每一个叶片的实际安装角度与理想均布安装角度之间的误差对应的第一误差弧长,并基于每一个叶片的第二到达时刻和第二理论到达时刻,确定第二目标位置处每一个叶片的实际安装角度与理想均布安装角度之间的误差对应的第二误差弧长,包括:
通过以下公式计算第一目标位置处的每一个叶片的实际安装角度与理想均布安装角度之间的误差对应的第一误差弧长和/或第二目标位置处的每一个叶片的实际安装角度与理想均布安装角度之间的误差对应的第二误差弧长:
其中,当计算每一个叶片经过第一目标位置时的第一误差弧长时,为b号叶片的在第一目标位置处的实际安装角度与理想均布安装角度之间的误差对应的第一误差弧长,N为用于计算时透平机械叶片的旋转圈数,t(n,b)为b号叶片在第n圈转动时的第一到达时刻,tfit(n,b)为b号叶片在第n圈转动时的第一理论到达时刻,vn为在第n圈转动时透平机械叶片的叶尖线速度,vn=R/kfit(n),R为透平机械的转子轴心到叶片的叶尖的距离,kfit(n)为根据b号叶片在第n圈转动时的第一拟合参数中的拟合斜率;当计算每一个叶片经过第二目标位置时的第二误差弧长时,为b号叶片的在第二目标位置处的实际安装角度与理想均布安装角度之间的误差对应的第二误差弧长,N为用于计算时透平机械叶片的旋转圈数,t(n,b)为b号叶片在第n圈转动时的第二到达时刻,tfit(n,b)为b号叶片在第n圈转动时的第二理论到达时刻,vn为在第n圈转动时透平机械叶片的叶尖线速度,vn=R/kfit(n),R为透平机械的转子轴心到叶片的叶尖的距离,kfit(n)为根据b号叶片在第n圈转动时的第二拟合参数中的拟合斜率。
在本申请的一些实施例中,通过以下公式计算所述参考叶片的第一振动位移和/或第二振动位移:
x1(n,K)=(t1(n,K)-tfit(n,K))·vn;
其中,K为参考叶片的编号,在计算参考叶片的第一振动位移时,x1(n,K)为参考叶片在第n圈转动时的第一振动位移,t1(n,K)为参考叶片在第n圈转动时的第一到达时刻,tfit(n,K)为参考叶片在第n圈转动时的第一理论到达时刻,在计算参考叶片的第二振动位移时,x1(n,K)为参考叶片在第n圈转动时的第二振动位移,t1(n,K)为参考叶片在第n圈转动时的第二到达时刻,tfit(n,K)为参考叶片在第n圈转动时的第二理论到达时刻,vn为在第n圈转动时透平机械叶片的叶尖线速度,vn=R/kfit(n),R为透平机械的转子轴心到叶片的叶尖的距离,kfit(n)为根据b号叶片在第n圈转动时的第一拟合参数中的拟合斜率。
在本申请的一些实施例中,基于所述参考叶片的第一振动位移和第二振动位移,确定所述第一目标位置和所述第二目标位置之间的实际周向间隔角度,包括:
根据所述参考叶片的第一振动位移和第二振动位移,通过以下公式计算所述第一目标位置和所述第二目标位置之间的实际周向间隔角度:
其中,Δa(1,2)为所述第一目标位置和所述第二目标位置之间的实际周向间隔角度,N为用于该项计算的透平机械叶片的旋转总圈数,t1(n,K)为参考叶片在第n圈转动时的第一到达时刻,t2(n,K)为参考叶片在第n圈转动时的第二到达时刻,x1(n,K)为参考叶片在第n圈转动时的第一振动位移,x2(n,K)为参考叶片在第n圈转动时的第二振动位移,vn为在第n圈转动时透平机械叶片的叶尖线速度。
在本申请的一些实施例中,基于所述参考叶片的第一振动位移、所述参考叶片的第一到达时刻、透平机械中计算叶片的第一到达时刻以及每一个叶片的第一误差弧长,确定每一个叶片经过所述第一目标位置处的第一目标振动位移,包括:
根据所述参考叶片的第一振动位移、所述参考叶片的第一到达时刻、透平机械中计算叶片的第一到达时刻以及每一个叶片的第一误差弧长,通过以下公式计算每一个叶片经过所述第一目标位置处的第一目标振动位移:
x1(n,b)=x1(n,K)+(t1(n,b)-t1(n,K))·vn-φ(K,b);
其中,x1(n,b)为b号叶片在第n圈转动时的第一目标振动位移,t1(n,b)为b号叶片在第n圈转动时的第一到达时刻,x1(n,K)为参考叶片在第n圈转动时的第一振动位移,t1(n,K)为参考叶片在第n圈转动时的第一到达时刻,vn为在第n圈转动时透平机械叶片的叶尖线速度,为b号叶片与参考叶片在无振动下的实际间隔弧长,并且 为第一目标位置处的b号叶片的实际安装角度与理想均布安装角度之间的误差对应的第一误差弧长。
在本申请的一些实施例中,基于每一个叶片的第一到达时刻、每一个叶片的第二到达时刻、每一个叶片的第一目标振动位移和所述实际周向间隔角度,以及每一个叶片的第一误差弧长和第二误差弧长,确定每一个叶片经过所述第二目标位置处的第二目标振动位移,包括:
根据每一个叶片的第一到达时刻、每一个叶片的第二到达时刻、每一个叶片的第一目标振动位移和所述实际周向间隔角度,以及每一个叶片的第一误差弧长和第二误差弧长,使用以下公式计算每一个叶片经过所述第二目标位置处的第二目标振动位移:
其中,x2(n,b)为b号叶片在第n圈转动时的第二目标振动位移,x1(n,b)为b号叶片在第n圈转动时的第一目标振动位移,t1(n,b)为b号叶片在第n圈转动时的第一到达时刻,t2(n,b)为b号叶片在第n圈转动时的第二到达时刻,R为透平机械的转子轴心到叶片的叶尖的距离,Δa(1,2)为所述第一目标位置和所述第二目标位置之间的实际周向间隔角度,为第一目标位置处的b号叶片的实际安装角度与理想均布安装角度之间的误差对应的第一误差弧长,为第二目标位置处的b号叶片的实际安装角度与理想均布安装角度之间的误差对应的第二误差弧长,vn为在第n圈转动时透平机械叶片的叶尖线速度。
本申请实施例还提供一种透平机械叶片振动位移检测装置,所述检测装置包括:
获取模块,用于获取透平机械的多个叶片中每一个叶片经过第一目标位置的第一到达时刻,以及每一个叶片经过第二目标位置的第二到达时刻;
第一确定模块,用于基于每一个叶片的第一到达时刻以及对应叶片的理想均布安装角度进行线性拟合,根据线性拟合得到的第一拟合参数确定每一个叶片经过所述第一目标位置的第一理论到达时刻,并基于每一个叶片的第二到达时刻以及对应叶片的理想均布安装角度进行线性拟合,根据线性拟合得到的第二拟合参数确定每一个叶片经过所述第二目标位置的第二理论到达时刻;
第二确定模块,用于基于每一个叶片的第一到达时刻和第一理论到达时刻,确定第一目标位置处每一个叶片的实际安装角度与理想均布安装角度之间的误差对应的第一误差弧长,并基于每一个叶片的第二到达时刻和第二理论到达时刻,确定第二目标位置处每一个叶片的实际安装角度与理想均布安装角度之间的误差对应的第二误差弧长;
第三确定模块,用于基于透平机械中参考叶片的第一到达时刻、所述参考叶片的第一理论到达时刻以及所述参考叶片的第一拟合参数,确定所述参考叶片的第一振动位移,并基于所述参考叶片的第二到达时刻、所述参考叶片的第二理论到达时刻以及所述参考叶片的的第二拟合参数,确定所述参考叶片的第二振动位移,其中,所述参考叶片为透平机械的多个叶片中的任一叶片;
第四确定模块,用于基于所述参考叶片的第一振动位移和第二振动位移,确定所述第一目标位置和所述第二目标位置之间的实际周向间隔角度;
第五确定模块,用于基于所述参考叶片的第一振动位移、所述参考叶片的第一到达时刻、透平机械中计算叶片的第一到达时刻以及每一个叶片的误差弧长,确定每一个叶片经过所述第一目标位置处的第一目标振动位移,其中,所述计算叶片为透平机械的多个叶片中除所述参考叶片之外的其他叶片;
第六确定模块,用于基于每一个叶片的第一到达时刻、每一个叶片的第二到达时刻、每一个叶片的第一目标振动位移和所述实际周向间隔角度,以及每一个叶片的第一误差弧长和第二误差弧长,确定每一个叶片经过所述第二目标位置处的第二目标振动位移。
在本申请的一些实施例中,所述检测装置还包括第七确定模块,所述第七确定模块通过以下方式确定透平机械中每一叶片的理想均布安装角度:
按顺序对透平机械中的每一个叶片依次进行编号处理;
基于透平机械中叶片的数量以及各叶片的编号,确定每一叶片与编号为第一个的叶片之间的理想均布安装角度。
在本申请的一些实施例中,所述检测装置还包括第八确定模块,所述第八确定模块通过以下方式确定透平机械中的参考叶片和计算叶片:
通过K=ceil(nb/2)确定参考叶片的编号,并确定编号为K的叶片为参考叶片,其中,ceil表示向上取整函数,nb为透平机械中叶片的数量,b为透平机械中叶片的编号,b为正整数,K为大于0并且小于b的整数:
确定透平机械的多个叶片中除所述参考叶片之外其他编号的叶片为计算叶片。
在本申请的一些实施例中,所述第一确定模块具体用于通过以下公式计算每一个叶片经过第一目标位置时的第一理论到达时刻和/或每一个叶片经过第二目标位置时的第二理论到达时刻:
tfit(n,b)=kfit(n)*ψn,b+bfit[n];
其中,当计算每一个叶片经过第一目标位置时的第一理论到达时刻时,tfit(n,b)为b号叶片在第n圈转动时经过经过第一目标位置时的第一理论到达时刻,kfit(n)为根据b号叶片在第n圈转动时的第一拟合参数中的拟合斜率,ψn,b为b号叶片的理想均布安装角度,bfit(n)为b号叶片在第n圈转动时的第一拟合参数中的拟合截距;当计算每一个叶片经过第二目标位置时的第二理论到达时刻时,tfit(n,b)为b号叶片在第n圈转动时经过经过第二目标位置时的第二理论到达时刻,kfit(n)为根据b号叶片在第n圈转动时的第二拟合参数中的拟合斜率,ψn,b为b号叶片的理想均布安装角度,bfit(n)为b号叶片在第n圈转动时的第二拟合参数中的拟合截距。
在本申请的一些实施例中,所述第二确定模块具体用于通过以下公式计算第一目标位置处的每一个叶片的实际安装角度与理想均布安装角度之间的误差对应的第一误差弧长和/或第二目标位置处的每一个叶片的实际安装角度与理想均布安装角度之间的误差对应的第二误差弧长:
其中,当计算每一个叶片经过第一目标位置时的第一误差弧长时,为b号叶片的在第一目标位置处的实际安装角度与理想均布安装角度之间的误差对应的第一误差弧长,N为用于计算时透平机械叶片的旋转圈数,t(n,b)为b号叶片在第n圈转动时的第一到达时刻,tfit(n,b)为b号叶片在第n圈转动时的第一理论到达时刻,vn为在第n圈转动时透平机械叶片的叶尖线速度,vn=R/kfit(n),R为透平机械的转子轴心到叶片的叶尖的距离,kfit(n)为根据b号叶片在第n圈转动时的第一拟合参数中的拟合斜率;当计算每一个叶片经过第二目标位置时的第二误差弧长时,为b号叶片的在第二目标位置处的实际安装角度与理想均布安装角度之间的误差对应的第二误差弧长,N为用于计算时透平机械叶片的旋转圈数,t(n,b)为b号叶片在第n圈转动时的第二到达时刻,tfit(n,b)为b号叶片在第n圈转动时的第二理论到达时刻,vn为在第n圈转动时透平机械叶片的叶尖线速度,vn=R/kfit(n),R为透平机械的转子轴心到叶片的叶尖的距离,kfit(n)为根据b号叶片在第n圈转动时的第二拟合参数中的拟合斜率。
在本申请的一些实施例中,所述第三确定模块具体用于通过以下公式计算所述参考叶片的第一振动位移和/或第二振动位移:
x1(n,K)=(t1(n,K)-tfit(n,K))·vn;
其中,K为参考叶片的编号,在计算参考叶片的第一振动位移时,x1(n,K)为参考叶片在第n圈转动时的第一振动位移,t1(n,K)为参考叶片在第n圈转动时的第一到达时刻,tfit(n,K)为参考叶片在第n圈转动时的第一理论到达时刻,在计算参考叶片的第二振动位移时,x1(n,K)为参考叶片在第n圈转动时的第二振动位移,t1(n,K)为参考叶片在第n圈转动时的第二到达时刻,tfit(n,K)为参考叶片在第n圈转动时的第二理论到达时刻,vn为在第n圈转动时透平机械叶片的叶尖线速度,vn=R/kfit(n),R为透平机械的转子轴心到叶片的叶尖的距离,kfit(n)为根据b号叶片在第n圈转动时的第一拟合参数中的拟合斜率。
在本申请的一些实施例中,所述第四确定模块具体用于根据所述参考叶片的第一振动位移和第二振动位移,通过以下公式计算所述第一目标位置和所述第二目标位置之间的实际周向间隔角度:
其中,Δa(1,2)为所述第一目标位置和所述第二目标位置之间的实际周向间隔角度,N为用于该项计算的透平机械叶片的旋转总圈数,t1(n,K)为参考叶片在第n圈转动时的第一到达时刻,t2(n,K)为参考叶片在第n圈转动时的第二到达时刻,x1(n,K)为参考叶片在第n圈转动时的第一振动位移,x2(n,K)为参考叶片在第n圈转动时的第二振动位移,vn为在第n圈转动时透平机械叶片的叶尖线速度。
在本申请的一些实施例中,所述第五确定模块具体用于根据所述参考叶片的第一振动位移、所述参考叶片的第一到达时刻、透平机械中计算叶片的第一到达时刻以及每一个叶片的第一误差弧长,通过以下公式计算每一个叶片经过所述第一目标位置处的第一目标振动位移:
x1(n,b)=x1(n,K)+(t1(n,b)-t1(n,K))·vn-φ(K,b);
其中,x1(n,b)为b号叶片在第n圈转动时的第一目标振动位移,t1(n,b)为b号叶片在第n圈转动时的第一到达时刻,x1(n,K)为参考叶片在第n圈转动时的第一振动位移,t1(n,K)为参考叶片在第n圈转动时的第一到达时刻,vn为在第n圈转动时透平机械叶片的叶尖线速度,为b号叶片与参考叶片在无振动下的实际间隔弧长,并且 为第一目标位置处的b号叶片的实际安装角度与理想均布安装角度之间的误差对应的第一误差弧长。
在本申请的一些实施例中,所述第六确定模块具体用于根据每一个叶片的第一到达时刻、每一个叶片的第二到达时刻、每一个叶片的第一目标振动位移和所述实际周向间隔角度,以及每一个叶片的第一误差弧长和第二误差弧长,使用以下公式计算每一个叶片经过所述第二目标位置处的第二目标振动位移:
其中,x2(n,b)为b号叶片在第n圈转动时的第二目标振动位移,x1(n,b)为b号叶片在第n圈转动时的第一目标振动位移,t1(n,b)为b号叶片在第n圈转动时的第一到达时刻,t2(n,b)为b号叶片在第n圈转动时的第二到达时刻,R为透平机械的转子轴心到叶片的叶尖的距离,Δa(1,2)为所述第一目标位置和所述第二目标位置之间的实际周向间隔角度,为第一目标位置处的b号叶片的实际安装角度与理想均布安装角度之间的误差对应的第一误差弧长,为第二目标位置处的b号叶片的实际安装角度与理想均布安装角度之间的误差对应的第二误差弧长,vn为在第n圈转动时透平机械叶片的叶尖线速度。
本申请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透平机械叶片振动位移监测方法的步骤。
本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器运行时执行如上述的透平机械叶片振动位移监测方法的步骤。
本申请实施例提供的透平机械叶片振动位移监测方法及装置,获取透平机械的多个叶片中每一个叶片经过第一目标位置的第一到达时刻,以及每一个叶片经过第二目标位置的第二到达时刻;基于每一个叶片的第一到达时刻以及对应叶片的理想均布安装角度进行线性拟合,根据线性拟合得到的第一拟合参数确定每一个叶片经过所述第一目标位置的第一理论到达时刻,并基于每一个叶片的第二到达时刻以及对应叶片的理想均布安装角度进行线性拟合,根据线性拟合得到的第二拟合参数确定每一个叶片经过所述第二目标位置的第二理论到达时刻;基于每一个叶片的第一到达时刻和第一理论到达时刻,确定第一目标位置处每一个叶片的实际安装角度与理想均布安装角度之间的误差对应的第一误差弧长,并基于每一个叶片的第二到达时刻和第二理论到达时刻,确定第二目标位置处每一个叶片的实际安装角度与理想均布安装角度之间的误差对应的第二误差弧长;基于透平机械中参考叶片的第一到达时刻、所述参考叶片的第一理论到达时刻以及所述参考叶片的第一拟合参数,确定所述参考叶片的第一振动位移,并基于所述参考叶片的第二到达时刻、所述参考叶片的第二理论到达时刻以及所述参考叶片的的第二拟合参数,确定所述参考叶片的第二振动位移,其中,所述参考叶片为透平机械的多个叶片中的任一叶片;基于所述参考叶片的第一振动位移和第二振动位移,确定所述第一目标位置和所述第二目标位置之间的实际周向间隔角度;基于所述参考叶片的第一振动位移、所述参考叶片的第一到达时刻、透平机械中计算叶片的第一到达时刻以及每一个叶片的第一误差弧长,确定每一个叶片经过所述第一目标位置处的第一目标振动位移,其中,所述计算叶片为透平机械的多个叶片中除所述参考叶片之外的其他叶片;基于每一个叶片的第一到达时刻、每一个叶片的第二到达时刻、每一个叶片的第一目标振动位移和所述实际周向间隔角度,以及每一个叶片的第一误差弧长和第二误差弧长,确定每一个叶片经过所述第二目标位置处的第二目标振动位移。
这样,本申请通过获取每个叶片经过每个目标位置的实际到达时刻,并根据叶片的实际到达时刻和理想均布安装角度得到叶片的理论到达时刻和实际安装角度与理想均布安装角度之间的误差对应的误差弧长,并可以进一步得到透平机械叶片中参考叶片的振动位移,并进一步结合参考叶片的振动位移实现每个叶片的目标振动位移的计算和修正,对叶片的振动情况监测简单高效,准确率高,省去了传统叶片振动监测方式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,可以方便的对透平机械叶片的振动位移进行监测,提高振动位移监测的准确度,并避免了因键相传感器故障而导致叶片监测无法顺利实现的可能性。
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为本申请一实施例提供的透平机械叶片振动位移监测方法的流程图;
图3为各个目标位置的叶片安装夹角误差与叶片编号之间的对应关系图;
图4为本申请另一实施例提供的透平机械叶片振动位移监测方法的流程图;
图5为本申请一实施例提供的透平机械叶片振动位移监测装置的结构图之一;
图6为本申请一实施例提供的透平机械叶片振动位移监测装置的结构图之二;
图7为本申请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,对透平机械叶片的振动进行监测和计算,以便预测叶片剩余寿命、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,所述系统包括透平机械叶片振动位移的监测装置和透平机械,在透平机械上选取第一目标位置和第二目标位置,以采集叶片转动时的各种数据,监测装置可以获取透平机械在工作时的各种数据,如叶片转动的各种数据,透平机械的基础数据、使用数据和运行数据等,以对透平机械工作时叶片的振动位移进行监测和计算,透平机械可以是各种国防和工业生产设备中的透平机械。上述示例中,是以监测装置直接与透平机械连接,直接通过检测等来获取透平机械的各种数据,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,监测装置还可以是通过应用服务器与透平机械连接,并获取应用服务器采集到的透平机械的各种数据等方式。
经研究发现,对于透平机械叶片的振动监测,主要有两种方式:接触式测量方式和非接触式测量方式,而目前常规使用的非接触式测量方式大多采用叶尖定时(Blade TipTiming)方法,而由于叶尖定时法具有一定的不确定性,如何通过叶尖定时法准确还原叶片叶尖振动数据一直是一个难题,并且大多需要引入一个键相值作为理论值的参考。但是,在实际的透平机械组中,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,本申请实施例提供一种使用无键相叶尖定时法的非接触式的透平机械叶片振动位移监测方法和监测装置,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,方便对透平机械叶片的振动情况进行监测,提高监测的准确度,降低成本。
请同时参阅图2,图2为本申请一实施例提供的透平机械叶片振动位移监测方法的流程图。如图2中所示,本申请实施例提供的透平机械叶片振动位移监测方法,包括:
步骤201、获取透平机械的多个叶片中每一个叶片经过第一目标位置的第一到达时刻,以及每一个叶片经过第二目标位置的第二到达时刻。
该步骤中,所述监测装置在透平机械工作,叶盘带动叶片进行转动时,来获取透平机械的多个叶片中每一个叶片经过第一目标位置的第一到达时刻,以及每一个叶片经过第二目标位置的第二到达时刻。
其中,所述第一目标位置可以是仅设置一个,也可以设置多个,同样的,所述第二目标位置可以是设置一个,也可以是设置多个。具体所述第一目标位置和所述第二目标位置所设置的数量,可以根据需要的监测精度和比对方式来确定。
例如在如图1中所示场景的实施例中,就是设置了一个第一目标位置,而且可以在第一目标位置处对叶片叶片经过所述第一目标位置的情况进行监测,如叶片经过所述第一目标位置的第一到达时刻;并且设置了两个第二目标位置,而且可以在每个第二目标位置处对叶片经过每个所述第二目标位置的情况进行监测,如叶片经过每个所述第二目标位置的第二到达时刻。
这样,无需额外设置专业的键相传感器,减少了安装工作量并降低了监测成本,并且可以避免因键相传感器故障而导致叶片监测无法顺利实现的可能性,以及避免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。
步骤202、基于每一个叶片的第一到达时刻以及对应叶片的理想均布安装角度进行线性拟合,根据线性拟合得到的第一拟合参数确定每一个叶片经过所述第一目标位置的第一理论到达时刻,并基于每一个叶片的第二到达时刻以及对应叶片的理想均布安装角度进行线性拟合,根据线性拟合得到的第二拟合参数确定每一个叶片经过所述第二目标位置的第二理论到达时刻。
该步骤中,所述监测装置在确定了所述第一到达时刻和所述第二到达时刻后,可以使用每一个叶片的第一到达时刻作为因变量,对应叶片的理想均布安装角度作为自变量进行线性拟合,然后根据线性拟合的结果,得到第一拟合参数,再从所述第一拟合参数中确定每一个叶片经过所述第一目标位置的第一理论到达时刻;同样的方式,所述监测装置可以使用每一个叶片的第二到达时刻作为因变量,对应叶片的理想均布安装角度作为自变量,进行线性拟合,然后根据线性拟合的结果,得到第二拟合参数,再从所述第二拟合参数中确定每一个叶片经过所述第二目标位置的第二理论到达时刻。
其中,基于每一个叶片的第一到达时刻以及对应叶片的理想均布安装角度进行线性拟合,以及基于每一个叶片的第二到达时刻以及对应叶片的理想均布安装角度进行线性拟合,可以是进行直线拟合,直线拟合得到的拟合参数至少包括直线拟合的拟合斜率和拟合截距,即所述第一拟合参数至少包括第一拟合斜率和第一拟合截距,所述第二拟合参数至少包括第二拟合斜率和第二拟合截距。
在本申请的一些实施例中,可以是通过以下公式计算每一个叶片经过第一目标位置时的第一理论到达时刻和/或每一个叶片经过第二目标位置时的第二理论到达时刻:
tfit(n,b)=kfit(n)*ψn,b+bfit[n]。
其中,当计算每一个叶片经过第一目标位置时的第一理论到达时刻时,tfit(n,b)为b号叶片在第n圈转动时经过经过第一目标位置时的第一理论到达时刻,kfit(n)为根据b号叶片在第n圈转动时的第一拟合参数中的拟合斜率,ψn,b为b号叶片的理想均布安装角度,bfit(n)为b号叶片在第n圈转动时的第一拟合参数中的拟合截距。
当计算每一个叶片经过第二目标位置时的第二理论到达时刻时,tfit(n,b)为b号叶片在第n圈转动时经过经过第二目标位置时的第二理论到达时刻,kfit(n)为根据b号叶片在第n圈转动时的第二拟合参数中的拟合斜率,ψn,b为b号叶片的理想均布安装角度,bfit(n)为b号叶片在第n圈转动时的第二拟合参数中的拟合截距。
这样,通过从透平机械自身的叶片中选择参考叶片,其他叶片作为计算叶片,可以后续通过两种类型叶片比对、计算和修正,最后得出每个叶片的目标振动位移,提高监测的精确度。
步骤203、基于每一个叶片的第一到达时刻和第一理论到达时刻,确定第一目标位置处每一个叶片的实际安装角度与理想均布安装角度之间的误差对应的第一误差弧长,并基于每一个叶片的第二到达时刻和第二理论到达时刻,确定第二目标位置处每一个叶片的实际安装角度与理想均布安装角度之间的误差对应的第二误差弧长。
该步骤中,所述监测装置在确定了每一个叶片的第一到达时刻和第一理论到达时刻后,所述监测装置可以使用每一个叶片的第一到达时刻和第一理论到达时刻来进行计算,并根据计算的结果可以确定在经过第一目标位置处的时候,每一个叶片的实际安装角度与理想均布安装角度之间的误差对应的第一误差弧长,同样的,所述监测装置在确定了每一个叶片的第二到达时刻和第二理论到达时刻后,所述监测装置可以使用每一个叶片的第二到达时刻和第二理论到达时刻来进行计算,并根据计算的结果可以确定在经过第二目标位置处的时候,每一个叶片的实际安装角度与理想均布安装角度之间的误差对应的第二误差弧长。
其中,确定每一个叶片的实际安装角度与理想均布安装角度之间的误差对应的第一误差弧长和第二误差弧长,可以是在透平机械的转子叶片运行在远离共振区间的转速下,进行监测及确定出的。
具体的,基于每一个叶片的第一到达时刻和第一理论到达时刻,确定第一目标位置处每一个叶片的实际安装角度与理想均布安装角度之间的误差对应的第一误差弧长,并基于每一个叶片的第二到达时刻和第二理论到达时刻,确定第二目标位置处每一个叶片的实际安装角度与理想均布安装角度之间的误差对应的第二误差弧长,可以是通过以下公式计算第一目标位置处的每一个叶片的实际安装角度与理想均布安装角度之间的误差对应的第一误差弧长和/或第二目标位置处的每一个叶片的实际安装角度与理想均布安装角度之间的误差对应的第二误差弧长:
其中,当计算每一个叶片经过第一目标位置时的第一误差弧长时,为b号叶片的在第一目标位置处的实际安装角度与理想均布安装角度之间的误差对应的第一误差弧长,N为用于计算时透平机械叶片的旋转圈数,t(n,b)为b号叶片在第n圈转动时的第一到达时刻,tfit(n,b)为b号叶片在第n圈转动时的第一理论到达时刻,vn为在第n圈转动时透平机械叶片的叶尖线速度,vn=R/kfit(n),R为透平机械的转子轴心到叶片的叶尖的距离,kfit(n)为根据b号叶片在第n圈转动时的第一拟合参数中的拟合斜率;当计算每一个叶片经过第二目标位置时的第二误差弧长时,为b号叶片的在第二目标位置处的实际安装角度与理想均布安装角度之间的误差对应的第二误差弧长,N为用于计算时透平机械叶片的旋转圈数,t(n,b)为b号叶片在第n圈转动时的第二到达时刻,tfit(n,b)为b号叶片在第n圈转动时的第二理论到达时刻,vn为在第n圈转动时透平机械叶片的叶尖线速度,vn=R/kfit(n),R为透平机械的转子轴心到叶片的叶尖的距离,kfit(n)为根据b号叶片在第n圈转动时的第二拟合参数中的拟合斜率。
步骤204、基于透平机械中参考叶片的第一到达时刻、所述参考叶片的第一理论到达时刻以及所述参考叶片的第一拟合参数,确定所述参考叶片的第一振动位移,并基于所述参考叶片的第二到达时刻、所述参考叶片的第二理论到达时刻以及所述参考叶片的的第二拟合参数,确定所述参考叶片的第二振动位移,其中,所述参考叶片为透平机械的多个叶片中的任一叶片。
该步骤中,在确定了透平机械叶片中的参考叶片之后,所述监测装置可以确定所述参考叶片经过所述第一目标位置处时的第一振动位移和所述参考叶片经过所述第二目标位置处时的第二振动位移,具体的,可以是使用获取到的所述参考叶片经过所述第一目标位置处的第一到达时刻、所述参考叶片经过所述第一目标位置处的第一理论到达时刻以及进行线性拟合处理得到的所述参考叶片的第一拟合参数,通过计算等方式来确定所述参考叶片经过所述第一目标位置处时的第一振动位移,并且可以使用获取到的所述参考叶片经过所述第二目标位置处的第二到达时刻、所述参考叶片经过所述第二目标位置处的第二理论到达时刻以及进行线性拟合处理得到的所述参考叶片的第二拟合参数,通过计算等方式来确定所述参考叶片经过所述第二目标位置处时的第二振动位移。
其中,所述参考叶片为透平机械的多个叶片中的任一叶片。
具体的,可以通过以下公式计算所述参考叶片的第一振动位移和/或第二振动位移:
x1(n,K)=(t1(n,K)-tfit(n,K))·vn;
其中,K为参考叶片的编号。
在计算参考叶片的第一振动位移时,x1(n,K)为参考叶片在第n圈转动时的第一振动位移,t1(n,K)为参考叶片在第n圈转动时的第一到达时刻,tfit(n,K)为参考叶片在第n圈转动时的第一理论到达时刻。
在计算参考叶片的第二振动位移时,x1(n,K)为参考叶片在第n圈转动时的第二振动位移,t1(n,K)为参考叶片在第n圈转动时的第二到达时刻,tfit(n,K)为参考叶片在第n圈转动时的第二理论到达时刻,vn为在第n圈转动时透平机械叶片的叶尖线速度,vn=R/kfit(n),R为透平机械的转子轴心到叶片的叶尖的距离,kfit(n)为根据b号叶片在第n圈转动时的第一拟合参数中的拟合斜率。
在本申请的一些实施例中,在确定透平机械中每个叶片的编号后,可以通过以下方式确定透平机械中的参考叶片和计算叶片:
通过K=ceil(nb/2)确定参考叶片的编号,并确定编号为K的叶片为参考叶片,其中,ceil表示向上取整函数,nb为透平机械中叶片的数量,b为透平机械中叶片的编号,b为正整数,K为大于0并且小于b的整数;确定透平机械的多个叶片中除所述参考叶片之外其他编号的叶片为计算叶片。
示例性的,对于参考叶片的选取,假设透平机械中共有8个叶片,使用上述公式可以确定参考叶片的编号K为4,即透平机械中第四号叶片为参考叶片,其他编号的叶片,即1号叶片到3号叶片和5号叶片到8号叶片,均为计算叶片;再假设透平机械中共有9个叶片,使用上述公式可以确定参考叶片的编号K为5,即透平机械中第五号叶片为参考叶片,其他编号的叶片,即1号叶片到4号叶片和6号叶片到9号叶片,均为计算叶片。
本实施例中,是采用向上取整的方式,来进行四舍五入的进位方式,以确定参考叶片的编号,但是当透平机械中叶片的数量为偶数时,并不局限于此,但是当透平机械中叶片的数量为偶数时,还可以是采用向下取整的方式,来进行四舍五入的进位方式,以确定参考叶片的编号,即当透平机械中叶片的数量为偶数时,位于中间标号的两个叶片均可作为参考叶片。
步骤205、基于所述参考叶片的第一振动位移和第二振动位移,确定所述第一目标位置和所述第二目标位置之间的实际周向间隔角度。
该步骤中,所述监测装置在确定了所述参考叶片的第一振动位移和第二振动位移后,可以使用所述参考叶片的第一振动位移和第二振动位移进行计算,并且可以根据计算结果确定所述第一目标位置和所述第二目标位置之间的实际周向间隔角度。
在本申请的一些实施例中,可以根据所述参考叶片的第一振动位移和第二振动位移,通过以下公式计算所述第一目标位置和所述第二目标位置之间的实际周向间隔角度:
其中,Δa(1,2)为所述第一目标位置和所述第二目标位置之间的实际周向间隔角度,N为用于该项计算的透平机械叶片的旋转总圈数,t1(n,K)为参考叶片在第n圈转动时的第一到达时刻,t2(n,K)为参考叶片在第n圈转动时的第二到达时刻,x1(n,K)为参考叶片在第n圈转动时的第一振动位移,x2(n,K)为参考叶片在第n圈转动时的第二振动位移,vn为在第n圈转动时透平机械叶片的叶尖线速度。
示例性的,可以基于各目标位置下的叶片实际安装夹角误差生成不同目标位置下的叶片安装夹角误差叠加图。
其中,所述叠加图为透平机械中各叶片实际安装角度与理想均布安装角度之间的误差与叶片编号之间的关系曲线。
举例来讲,如在图1所示的场景中,例如采用3支两两呈周向6°夹角均布的传感器作为三个目标位置,以1号传感器(probe1)为第一目标位置,2号及3号传感器(probe2及probe3)为第二目标位置,所述处理装置通过无键相的叶尖定时法计算得到目标位置下的叶片实际安装夹角误差,再根据每一目标位置的叶片实际安装夹角误差,生成叶片安装夹角误差叠加图,即第一目标位置、各个第二目标位置的叶片安装夹角误差与叶片编号之间的对应关系图,如图3中所示,图3为各个目标位置的叶片安装夹角误差与叶片编号之间的对应关系图,其中,probe1为第一目标位置的叶片安装夹角误差与叶片编号之间的对应关系图,probe2和probe3为不同的第二目标位置的叶片安装夹角误差与叶片编号之间的对应关系图。
在计算出第一目标位置与第二目标位置的实际周向间隔角度后,还可以生成第一目标位置与第二目标位置的实际周向间隔角度表,例如下表中所示的第一目标位置与其中一个第二目标位置的实际周向间隔角度表实例。
项目 | Probe1与Probe2 | Prebe1与Probe3 |
实际夹角/° | 6.1668 | 12.1982 |
表1实际周向间隔角度表
由上表可以看出,第一目标位置与其中一个第二目标位置的实际周向间隔角度与设计的两两6°均布的安装角度还是有一定的误差。
步骤206、基于所述参考叶片的第一振动位移、所述参考叶片的第一到达时刻、透平机械中计算叶片的第一到达时刻以及每一个叶片的第一误差弧长,确定每一个叶片经过所述第一目标位置处的第一目标振动位移,其中,所述计算叶片为透平机械的多个叶片中除所述参考叶片之外的其他叶片。
该步骤中,所述监测装置在获取到所述参考叶片的第一振动位移和第二振动位移后,可以进一步的使用所述参考叶片的第一振动位移、所述参考叶片的第一到达时刻、透平机械中计算叶片的第一到达时刻以及每一个叶片的第一误差弧长进行计算,从而根据计算结果确定出每一个叶片经过所述第一目标位置处的第一目标振动位移。
其中,所述计算叶片为透平机械的多个叶片中除所述参考叶片之外的其他叶片。
其中,确定每一个叶片经过所述第一目标位置处的第一目标振动位移,也包括重新确定参考叶片的第一目标振动位移,从而可以达到使用参考叶片的第一振动位移,对所有叶片的第一振动位移进行计算和修正的作用,即最终确定出的第一目标振动位移,以及对后续的各叶片的第二目标振动位移的计算和修正。
在本申请的一些实施例中,基于所述参考叶片的第一振动位移、所述参考叶片的第一到达时刻、透平机械中计算叶片的第一到达时刻以及每一个叶片的误差弧长,确定每一个叶片经过所述第一目标位置处的第一目标振动位移,可以是根据所述参考叶片的第一振动位移、所述参考叶片的第一到达时刻、透平机械中计算叶片的第一到达时刻以及每一个叶片的第一误差弧长,通过以下公式计算每一个叶片经过所述第一目标位置处的第一目标振动位移:
x1(n,b)=x1(n,K)+(t1(n,b)-t1(n,K))·vn-φ(K,b);
其中,x1(n,b)为b号叶片在第n圈转动时的第一目标振动位移,t1(n,b)为b号叶片在第n圈转动时的第一到达时刻,x1(n,K)为参考叶片在第n圈转动时的第一振动位移,t1(n,K)为参考叶片在第n圈转动时的第一到达时刻,vn为在第n圈转动时透平机械叶片的叶尖线速度,为b号叶片与参考叶片在无振动下的实际间隔弧长,并且 为第一目标位置处的b号叶片的实际安装角度与理想均布安装角度之间的误差对应的第一误差弧长。
步骤207、基于每一个叶片的第一到达时刻、每一个叶片的第二到达时刻、每一个叶片的第一目标振动位移和所述实际周向间隔角度,以及每一个叶片的第一误差弧长和第二误差弧长,确定每一个叶片经过所述第二目标位置处的第二目标振动位移。
该步骤中,所述监测装置在获取到每一个叶片的第一到达时刻、每一个叶片的第二到达时刻、每一个叶片的第一目标振动位移和所述实际周向间隔角度以及每一个叶片的第一误差弧长和第二误差弧长后,就可以进一步进行计算,以根据计算结果确定出每一个叶片经过所述第二目标位置处的第二目标振动位移。
具体的,基于每一个叶片的第一到达时刻、每一个叶片的第二到达时刻、每一个叶片的第一目标振动位移和所述实际周向间隔角度,以及每一个叶片的第一误差弧长和第二误差弧长,确定每一个叶片经过所述第二目标位置处的第二目标振动位移,可以是根据每一个叶片的第一到达时刻、每一个叶片的第二到达时刻、每一个叶片的第一目标振动位移和所述实际周向间隔角度,以及每一个叶片的第一误差弧长和第二误差弧长,使用以下公式计算每一个叶片经过所述第二目标位置处的第二目标振动位移:
其中,x2(n,b)为b号叶片在第n圈转动时的第二目标振动位移,x1(n,b)为b号叶片在第n圈转动时的第一目标振动位移,t1(n,b)为b号叶片在第n圈转动时的第一到达时刻,t2(n,b)为b号叶片在第n圈转动时的第二到达时刻,R为透平机械的转子轴心到叶片的叶尖的距离,Δa(1,2)为所述第一目标位置和所述第二目标位置之间的实际周向间隔角度,为第一目标位置处的b号叶片的实际安装角度与理想均布安装角度之间的误差对应的第一误差弧长,为第二目标位置处的b号叶片的实际安装角度与理想均布安装角度之间的误差对应的第二误差弧长,vn为在第n圈转动时透平机械叶片的叶尖线速度。
本申请实施例提供的透平机械叶片振动位移监测方法,获取透平机械的多个叶片中每一个叶片经过第一目标位置的第一到达时刻,以及每一个叶片经过第二目标位置的第二到达时刻;基于每一个叶片的第一到达时刻以及对应叶片的理想均布安装角度进行线性拟合,根据线性拟合得到的第一拟合参数确定每一个叶片经过所述第一目标位置的第一理论到达时刻,并基于每一个叶片的第二到达时刻以及对应叶片的理想均布安装角度进行线性拟合,根据线性拟合得到的第二拟合参数确定每一个叶片经过所述第二目标位置的第二理论到达时刻;基于每一个叶片的第一到达时刻和第一理论到达时刻,确定第一目标位置处每一个叶片的实际安装角度与理想均布安装角度之间的误差对应的第一误差弧长,并基于每一个叶片的第二到达时刻和第二理论到达时刻,确定第二目标位置处每一个叶片的实际安装角度与理想均布安装角度之间的误差对应的第二误差弧长;基于透平机械中参考叶片的第一到达时刻、所述参考叶片的第一理论到达时刻以及所述参考叶片的第一拟合参数,确定所述参考叶片的第一振动位移,并基于所述参考叶片的第二到达时刻、所述参考叶片的第二理论到达时刻以及所述参考叶片的的第二拟合参数,确定所述参考叶片的第二振动位移,其中,所述参考叶片为透平机械的多个叶片中的任一叶片;基于所述参考叶片的第一振动位移和第二振动位移,确定所述第一目标位置和所述第二目标位置之间的实际周向间隔角度;基于所述参考叶片的第一振动位移、所述参考叶片的第一到达时刻、透平机械中计算叶片的第一到达时刻以及每一个叶片的第一误差弧长,确定每一个叶片经过所述第一目标位置处的第一目标振动位移,其中,所述计算叶片为透平机械的多个叶片中除所述参考叶片之外的其他叶片;基于每一个叶片的第一到达时刻、每一个叶片的第二到达时刻、每一个叶片的第一目标振动位移和所述实际周向间隔角度,以及每一个叶片的第一误差弧长和第二误差弧长,确定每一个叶片经过所述第二目标位置处的第二目标振动位移。
这样,本申请通过获取每个叶片经过每个目标位置的实际到达时刻,并根据叶片的实际到达时刻和理想均布安装角度得到叶片的理论到达时刻和实际安装角度与理想均布安装角度之间的误差对应的误差弧长,并可以进一步得到透平机械叶片中参考叶片的振动位移,并进一步结合参考叶片的振动位移实现每个叶片的目标振动位移的计算和修正,对叶片的振动情况监测简单高效,准确率高,省去了传统叶片振动监测方式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,可以方便的对透平机械叶片的振动位移进行监测,提高振动位移监测的准确度,并避免了因键相传感器故障而导致叶片监测无法顺利实现的可能性。
请参阅图4,图4为本申请另一实施例提供的透平机械叶片振动位移监测方法的流程图。如图4中所示,本申请实施例提供的透平机械叶片振动位移监测方法,包括:
步骤401、按顺序对透平机械中的每一个叶片依次进行编号处理。
该步骤中,所述监测装置在需要对透平机械的运转状态进行监测时,为了便于对透平机械中每个叶片进行监测,所述监测装置可以按照顺序对透平机械中的每一个叶片依次进行编号处理,如使用阿拉伯数字等,按照数字顺序对每个叶片依次进行编号。
步骤402、基于透平机械中叶片的数量以及各叶片的编号,确定每一叶片与编号为第一个的叶片之间的理想均布安装角度。
该步骤中,所述监测装置可以获取到透平机械中叶片的数量,接着就可以根据获取到的透平机械中叶片的数量以及透平机械中每一个叶片的编号,计算每个编号的叶片与编号为第一个的叶片之间的夹角,从而确定每一叶片与编号为第一个的叶片之间的理想均布安装角度,理想均布安装角度即为通过计算得到的每一叶片与编号为第一个的叶片之间对应的夹角。
步骤403、获取透平机械的多个叶片中每一个叶片经过第一目标位置的第一到达时刻,以及每一个叶片经过第二目标位置的第二到达时刻。
步骤404、基于每一个叶片的第一到达时刻以及对应叶片的理想均布安装角度进行线性拟合,根据线性拟合得到的第一拟合参数确定每一个叶片经过所述第一目标位置的第一理论到达时刻,并基于每一个叶片的第二到达时刻以及对应叶片的理想均布安装角度进行线性拟合,根据线性拟合得到的第二拟合参数确定每一个叶片经过所述第二目标位置的第二理论到达时刻。
步骤405、基于每一个叶片的第一到达时刻和第一理论到达时刻,确定第一目标位置处每一个叶片的实际安装角度与理想均布安装角度之间的误差对应的第一误差弧长,并基于每一个叶片的第二到达时刻和第二理论到达时刻,确定第二目标位置处每一个叶片的实际安装角度与理想均布安装角度之间的误差对应的第二误差弧长。
步骤406、基于透平机械中参考叶片的第一到达时刻、所述参考叶片的第一理论到达时刻以及所述参考叶片的第一拟合参数,确定所述参考叶片的第一振动位移,并基于所述参考叶片的第二到达时刻、所述参考叶片的第二理论到达时刻以及所述参考叶片的的第二拟合参数,确定所述参考叶片的第二振动位移,其中,所述参考叶片为透平机械的多个叶片中的任一叶片。
步骤407、基于所述参考叶片的第一振动位移和第二振动位移,确定所述第一目标位置和所述第二目标位置之间的实际周向间隔角度。
步骤408、基于所述参考叶片的第一振动位移、所述参考叶片的第一到达时刻、透平机械中计算叶片的第一到达时刻以及每一个叶片的第一误差弧长,确定每一个叶片经过所述第一目标位置处的第一目标振动位移,其中,所述计算叶片为透平机械的多个叶片中除所述参考叶片之外的其他叶片。
步骤409、基于每一个叶片的第一到达时刻、每一个叶片的第二到达时刻、每一个叶片的第一目标振动位移和所述实际轴向间隔角度,以及每一个叶片的第一误差弧长和第二误差弧长,确定每一个叶片经过所述第二目标位置处的第二目标振动位移。
其中,步骤403至步骤409的描述可以参照步骤201至步骤207的描述,对此不做赘述。
本申请实施例提供的透平机械叶片振动位移监测方法,按顺序对透平机械中的每一个叶片依次进行编号处理;基于透平机械中叶片的数量以及各叶片的编号,确定每一叶片与编号为第一个的叶片之间的理想均布安装角度;获取透平机械的多个叶片中每一个叶片经过第一目标位置的第一到达时刻,以及每一个叶片经过第二目标位置的第二到达时刻;基于每一个叶片的第一到达时刻以及对应叶片的理想均布安装角度进行线性拟合,根据线性拟合得到的第一拟合参数确定每一个叶片经过所述第一目标位置的第一理论到达时刻,并基于每一个叶片的第二到达时刻以及对应叶片的理想均布安装角度进行线性拟合,根据线性拟合得到的第二拟合参数确定每一个叶片经过所述第二目标位置的第二理论到达时刻;基于每一个叶片的第一到达时刻和第一理论到达时刻,确定第一目标位置处每一个叶片的实际安装角度与理想均布安装角度之间的误差对应的第一误差弧长,并基于每一个叶片的第二到达时刻和第二理论到达时刻,确定第二目标位置处每一个叶片的实际安装角度与理想均布安装角度之间的误差对应的第二误差弧长;基于透平机械中参考叶片的第一到达时刻、所述参考叶片的第一理论到达时刻以及所述参考叶片的第一拟合参数,确定所述参考叶片的第一振动位移,并基于所述参考叶片的第二到达时刻、所述参考叶片的第二理论到达时刻以及所述参考叶片的的第二拟合参数,确定所述参考叶片的第二振动位移,其中,所述参考叶片为透平机械的多个叶片中的任一叶片;基于所述参考叶片的第一振动位移和第二振动位移,确定所述第一目标位置和所述第二目标位置之间的实际周向间隔角度;基于所述参考叶片的第一振动位移、所述参考叶片的第一到达时刻、透平机械中计算叶片的第一到达时刻以及每一个叶片的第一误差弧长,确定每一个叶片经过所述第一目标位置处的第一目标振动位移,其中,所述计算叶片为透平机械的多个叶片中除所述参考叶片之外的其他叶片;基于每一个叶片的第一到达时刻、每一个叶片的第二到达时刻、每一个叶片的第一目标振动位移和所述实际周向间隔角度,以及每一个叶片的第一误差弧长和第二误差弧长,确定每一个叶片经过所述第二目标位置处的第二目标振动位移。
这样,本申请通过获取每个叶片经过每个目标位置的实际到达时刻,并根据叶片的实际到达时刻和理想均布安装角度得到叶片的理论到达时刻和实际安装角度与理想均布安装角度之间的误差对应的误差弧长,并可以进一步得到透平机械叶片中参考叶片的振动位移,并进一步结合参考叶片的振动位移实现每个叶片的目标振动位移的计算和修正,对叶片的振动情况监测简单高效,准确率高,省去了传统叶片振动监测方式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,可以方便的对透平机械叶片的振动位移进行监测,提高振动位移监测的准确度,并避免了因键相传感器故障而导致叶片监测无法顺利实现的可能性。
请参阅图5,图5为本申请一实施例提供的透平机械叶片振动位移监测装置的结构图之一,图6为本申请一实施例提供的透平机械叶片振动位移监测装置的结构图之二。如图5中所示,所述监测装置500包括:
获取模块510,用于获取透平机械的多个叶片中每一个叶片经过第一目标位置的第一到达时刻,以及每一个叶片经过第二目标位置的第二到达时刻。
第一确定模块520,用于基于每一个叶片的第一到达时刻以及对应叶片的理想均布安装角度进行线性拟合,根据线性拟合得到的第一拟合参数确定每一个叶片经过所述第一目标位置的第一理论到达时刻,并基于每一个叶片的第二到达时刻以及对应叶片的理想均布安装角度进行线性拟合,根据线性拟合得到的第二拟合参数确定每一个叶片经过所述第二目标位置的第二理论到达时刻。
第二确定模块530,用于基于每一个叶片的第一到达时刻和第一理论到达时刻,确定第一目标位置处每一个叶片的实际安装角度与理想均布安装角度之间的误差对应的第一误差弧长,并基于每一个叶片的第二到达时刻和第二理论到达时刻,确定第二目标位置处每一个叶片的实际安装角度与理想均布安装角度之间的误差对应的第二误差弧长。
第三确定模块540,用于基于透平机械中参考叶片的第一到达时刻、所述参考叶片的第一理论到达时刻以及所述参考叶片的第一拟合参数,确定所述参考叶片的第一振动位移,并基于所述参考叶片的第二到达时刻、所述参考叶片的第二理论到达时刻以及所述参考叶片的的第二拟合参数,确定所述参考叶片的第二振动位移,其中,所述参考叶片为透平机械的多个叶片中的任一叶片。
第四确定模块550,用于基于所述参考叶片的第一振动位移和第二振动位移,确定所述第一目标位置和所述第二目标位置之间的实际周向间隔角度。
第五确定模块560,用于基于所述参考叶片的第一振动位移、所述参考叶片的第一到达时刻、透平机械中计算叶片的第一到达时刻以及每一个叶片的第一误差弧长,确定每一个叶片经过所述第一目标位置处的第一目标振动位移,其中,所述计算叶片为透平机械的多个叶片中除所述参考叶片之外的其他叶片。
第六确定模块570,用于基于每一个叶片的第一到达时刻、每一个叶片的第二到达时刻、每一个叶片的第一目标振动位移和所述实际周向间隔角度,以及每一个叶片的第一误差弧长和第二误差弧长,确定每一个叶片经过所述第二目标位置处的第二目标振动位移。
在本申请的一些实施例中,如图6中所示,所述监测装置500还包括第七确定模块580,所述第七确定模块580通过以下方式确定透平机械中每一叶片的理想均布安装角度:
按顺序对透平机械中的每一个叶片依次进行编号处理;
基于透平机械中叶片的数量以及各叶片的编号,确定每一叶片与编号为第一个的叶片之间的理想均布安装角度。
在本申请的一些实施例中,如图6中所示,所述监测装置500还包括第八确定模块,所述第八确定模块通过以下方式确定透平机械中的参考叶片和计算叶片:
通过K=ceil(nb/2)确定参考叶片的编号,并确定编号为K的叶片为参考叶片,其中,ceil表示向上取整函数,nb为透平机械中叶片的数量,b为透平机械中叶片的编号,b为正整数,K为大于0并且小于b的整数:
确定透平机械的多个叶片中除所述参考叶片之外其他编号的叶片为计算叶片。
在本申请的一些实施例中,所述第一确定模块520具体用于通过以下公式计算每一个叶片经过第一目标位置时的第一理论到达时刻和/或每一个叶片经过第二目标位置时的第二理论到达时刻:
tfit(n,b)=kfit(n)*ψn,b+bfit[n];
其中,当计算每一个叶片经过第一目标位置时的第一理论到达时刻时,tfit(n,b)为b号叶片在第n圈转动时经过经过第一目标位置时的第一理论到达时刻,kfit(n)为根据b号叶片在第n圈转动时的第一拟合参数中的拟合斜率,ψn,b为b号叶片的理想均布安装角度,bfit(n)为b号叶片在第n圈转动时的第一拟合参数中的拟合截距;当计算每一个叶片经过第二目标位置时的第二理论到达时刻时,tfit(n,b)为b号叶片在第n圈转动时经过经过第二目标位置时的第二理论到达时刻,kfit(n)为根据b号叶片在第n圈转动时的第二拟合参数中的拟合斜率,ψn,b为b号叶片的理想均布安装角度,bfit(n)为b号叶片在第n圈转动时的第二拟合参数中的拟合截距。
在本申请的一些实施例中,所述第二确定模块530具体用于通过以下公式计算第一目标位置处的每一个叶片的实际安装角度与理想均布安装角度之间的误差对应的第一误差弧长和/或第二目标位置处的每一个叶片的实际安装角度与理想均布安装角度之间的误差对应的第二误差弧长:
其中,当计算每一个叶片经过第一目标位置时的第一误差弧长时,为b号叶片的在第一目标位置测到的实际安装角度与理想均布安装角度之间的误差对应的第一误差弧长,N为用于计算时透平机械叶片的旋转圈数,t(n,b)为b号叶片在第n圈转动时的第一到达时刻,tfit(n,b)为b号叶片在第n圈转动时的第一理论到达时刻,vn为在第n圈转动时透平机械叶片的叶尖线速度,vn=R/kfit(n),R为透平机械的转子轴心到叶片的叶尖的距离,kfit(n)为根据b号叶片在第n圈转动时的第一拟合参数中的拟合斜率;当计算每一个叶片经过第二目标位置时的第二误差弧长时,为b号叶片的在第二目标位置处的实际安装角度与理想均布安装角度之间的误差对应的第二误差弧长,N为用于计算时透平机械叶片的旋转圈数,t(n,b)为b号叶片在第n圈转动时的第二到达时刻,tfit(n,b)为b号叶片在第n圈转动时的第二理论到达时刻,vn为在第n圈转动时透平机械叶片的叶尖线速度,vn=R/kfit(n),R为透平机械的转子轴心到叶片的叶尖的距离,kfit(n)为根据b号叶片在第n圈转动时的第二拟合参数中的拟合斜率。
在本申请的一些实施例中,所述第三确定模块540具体用于通过以下公式计算所述参考叶片的第一振动位移和/或第二振动位移:
x1(n,K)=(t1(n,K)-tfit(n,K))·vn;
其中,K为参考叶片的编号,在计算参考叶片的第一振动位移时,x1(n,K)为参考叶片在第n圈转动时的第一振动位移,t1(n,K)为参考叶片在第n圈转动时的第一到达时刻,tfit(n,K)为参考叶片在第n圈转动时的第一理论到达时刻,在计算参考叶片的第二振动位移时,x1(n,K)为参考叶片在第n圈转动时的第二振动位移,t1(n,K)为参考叶片在第n圈转动时的第二到达时刻,tfit(n,K)为参考叶片在第n圈转动时的第二理论到达时刻,vn为在第n圈转动时透平机械叶片的叶尖线速度,vn=R/kfit(n),R为透平机械的转子轴心到叶片的叶尖的距离,kfit(n)为根据b号叶片在第n圈转动时的第一拟合参数中的拟合斜率。
在本申请的一些实施例中,所述第四确定模块550具体用于根据所述参考叶片的第一振动位移和第二振动位移,通过以下公式计算所述第一目标位置和所述第二目标位置之间的实际周向间隔角度:
其中,Δa(1,2)为所述第一目标位置和所述第二目标位置之间的实际周向间隔角度,N为透平机械叶片的旋转总圈数,t1(n,K)为参考叶片在第n圈转动时的第一到达时刻,t2(n,K)为参考叶片在第n圈转动时的第二到达时刻,x1(n,K)为参考叶片在第n圈转动时的第一振动位移,x2(n,K)为参考叶片在第n圈转动时的第二振动位移,vn为在第n圈转动时透平机械叶片的叶尖线速度。
在本申请的一些实施例中,所述第五确定模块560具体用于根据所述参考叶片的第一振动位移、所述参考叶片的第一到达时刻、透平机械中计算叶片的第一到达时刻以及每一个叶片的第一误差弧长,通过以下公式计算每一个叶片经过所述第一目标位置处的第一目标振动位移:
x1(n,b)=x1(n,K)+(t1(n,b)-t1(n,K))·vn-φ(K,b);
其中,x1(n,b)为b号叶片在第n圈转动时的第一目标振动位移,t1(n,b)为b号叶片在第n圈转动时的第一到达时刻,x1(n,K)为参考叶片在第n圈转动时的第一振动位移,t1(n,K)为参考叶片在第n圈转动时的第一到达时刻,vn为在第n圈转动时透平机械叶片的叶尖线速度,为b号叶片与参考叶片在无振动下的实际间隔弧长,并且 为第一目标位置处的b号叶片的实际安装角度与理想均布安装角度之间的误差对应的第一误差弧长。
在本申请的一些实施例中,所述第六确定模块570具体用于根据每一个叶片的第一到达时刻、每一个叶片的第二到达时刻、每一个叶片的第一目标振动位移和所述实际周向间隔角度,以及每一个叶片的第一误差弧长和第二误差弧长,使用以下公式计算每一个叶片经过所述第二目标位置处的第二目标振动位移:
其中,x2(n,b)为b号叶片在第n圈转动时的第二目标振动位移,x1(n,b)为b号叶片在第n圈转动时的第一目标振动位移,t1(n,b)为b号叶片在第n圈转动时的第一到达时刻,t2(n,b)为b号叶片在第n圈转动时的第二到达时刻,R为透平机械的转子轴心到叶片的叶尖的距离,Δa(1,2)为所述第一目标位置和所述第二目标位置之间的实际周向间隔角度,为第一目标位置测得的b号叶片的实际安装角度与理想均布安装角度之间的误差对应的第一误差弧长,为第二目标位置测得的b号叶片的实际安装角度与理想均布安装角度之间的误差对应的第二误差弧长,vn为在第n圈转动时透平机械叶片的叶尖线速度。
本实施例中的监测装置500能够实现图2和图4中所示的透平机械叶片振动参数监测方法的步骤,并能达到相同的技术效果,再次不再赘述。
本申请实施例提供的透平机械叶片振动参数监测装置,获取透平机械的多个叶片中每一个叶片经过第一目标位置的第一到达时刻,以及每一个叶片经过第二目标位置的第二到达时刻;基于每一个叶片的第一到达时刻以及对应叶片的理想均布安装角度进行线性拟合,根据线性拟合得到的第一拟合参数确定每一个叶片经过所述第一目标位置的第一理论到达时刻,并基于每一个叶片的第二到达时刻以及对应叶片的理想均布安装角度进行线性拟合,根据线性拟合得到的第二拟合参数确定每一个叶片经过所述第二目标位置的第二理论到达时刻;基于每一个叶片的第一到达时刻和第一理论到达时刻,确定第一目标位置处每一个叶片的实际安装角度与理想均布安装角度之间的误差对应的第一误差弧长,并基于每一个叶片的第二到达时刻和第二理论到达时刻,确定第二目标位置处每一个叶片的实际安装角度与理想均布安装角度之间的误差对应的第二误差弧长;基于透平机械中参考叶片的第一到达时刻、所述参考叶片的第一理论到达时刻以及所述参考叶片的第一拟合参数,确定所述参考叶片的第一振动位移,并基于所述参考叶片的第二到达时刻、所述参考叶片的第二理论到达时刻以及所述参考叶片的的第二拟合参数,确定所述参考叶片的第二振动位移,其中,所述参考叶片为透平机械的多个叶片中的任一叶片;基于所述参考叶片的第一振动位移和第二振动位移,确定所述第一目标位置和所述第二目标位置之间的实际周向间隔角度;基于所述参考叶片的第一振动位移、所述参考叶片的第一到达时刻、透平机械中计算叶片的第一到达时刻以及每一个叶片的第一误差弧长,确定每一个叶片经过所述第一目标位置处的第一目标振动位移,其中,所述计算叶片为透平机械的多个叶片中除所述参考叶片之外的其他叶片;基于每一个叶片的第一到达时刻、每一个叶片的第二到达时刻、每一个叶片的第一目标振动位移和所述实际周向间隔角度,以及每一个叶片的第一误差弧长和第二误差弧长,确定每一个叶片经过所述第二目标位置处的第二目标振动位移。
这样,本申请通过获取每个叶片经过每个目标位置的实际到达时刻,并根据叶片的实际到达时刻和理想均布安装角度得到叶片的理论到达时刻和实际安装角度与理想均布安装角度之间的误差对应的误差弧长,并可以进一步得到透平机械叶片中参考叶片的振动位移,并进一步结合参考叶片的振动位移实现每个叶片的目标振动位移的计算和修正,对叶片的振动情况监测简单高效,准确率高,省去了传统叶片振动监测方式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,可以方便的对透平机械叶片的振动位移进行监测,提高振动位移监测的准确度,并避免了因键相传感器故障而导致叶片监测无法顺利实现的可能性。
请参阅图7,图7为本申请一实施例提供的电子设备的结构图。如图7中所示,所述电子设备700包括处理器710、存储器720和总线730。
所述存储器720存储有所述处理器710可执行的机器可读指令,当电子设备700运行时,所述处理器710与所述存储器720之间通过总线730通信,所述机器可读指令被所述处理器710执行时,可以执行如上述图2以及图4所示方法实施例中的透平机械叶片振动位移监测方法的步骤,具体实现方式可参见方法实施例,在此不再赘述。
本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器运行时可以执行如上述图2以及图4所示方法实施例中的透平机械叶片振动位移监测方法的步骤,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 (10)
1.一种透平机械叶片振动位移监测方法,其特征在于,所述方法包括:
获取透平机械的多个叶片中每一个叶片经过第一目标位置的第一到达时刻,以及每一个叶片经过第二目标位置的第二到达时刻;
基于每一个叶片的第一到达时刻以及对应叶片的理想均布安装角度进行线性拟合,根据线性拟合得到的第一拟合参数确定每一个叶片经过所述第一目标位置的第一理论到达时刻,并基于每一个叶片的第二到达时刻以及对应叶片的理想均布安装角度进行线性拟合,根据线性拟合得到的第二拟合参数确定每一个叶片经过所述第二目标位置的第二理论到达时刻;
基于每一个叶片的第一到达时刻和第一理论到达时刻,确定第一目标位置处每一个叶片的实际安装角度与理想均布安装角度之间的误差对应的第一误差弧长,并基于每一个叶片的第二到达时刻和第二理论到达时刻,确定第二目标位置处每一个叶片的实际安装角度与理想均布安装角度之间的误差对应的第二误差弧长;
基于透平机械中参考叶片的第一到达时刻、所述参考叶片的第一理论到达时刻以及所述参考叶片的第一拟合参数,确定所述参考叶片的第一振动位移,并基于所述参考叶片的第二到达时刻、所述参考叶片的第二理论到达时刻以及所述参考叶片的的第二拟合参数,确定所述参考叶片的第二振动位移,其中,所述参考叶片为透平机械的多个叶片中的任一叶片;
基于所述参考叶片的第一振动位移和第二振动位移,确定所述第一目标位置和所述第二目标位置之间的实际周向间隔角度;
基于所述参考叶片的第一振动位移、所述参考叶片的第一到达时刻、透平机械中计算叶片的第一到达时刻以及每一个叶片的第一误差弧长,确定每一个叶片经过所述第一目标位置处的第一目标振动位移,其中,所述计算叶片为透平机械的多个叶片中除所述参考叶片之外的其他叶片;
基于每一个叶片的第一到达时刻、每一个叶片的第二到达时刻、每一个叶片的第一目标振动位移和所述实际周向间隔角度,以及每一个叶片的第一误差弧长和第二误差弧长,确定每一个叶片经过所述第二目标位置处的第二目标振动位移。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,通过以下方式确定透平机械中每一叶片的理想均布安装角度:
按顺序对透平机械中的每一个叶片依次进行编号处理;
基于透平机械中叶片的数量以及各叶片的编号,确定每一叶片与编号为第一个的叶片之间的理想均布安装角度。
3.如权利要求2所述的方法,其特征在于,通过以下方式确定透平机械中的参考叶片和计算叶片:
通过K=ceil(nb/2)确定透平机械的多个叶片中参考叶片的编号,并确定编号为K的叶片为参考叶片,其中,ceil表示向上取整函数,nb为透平机械中叶片的数量,b为透平机械中叶片的编号,b为正整数,K为大于0并且小于b的整数;
确定透平机械的多个叶片中除所述参考叶片之外其他编号的叶片为计算叶片。
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,通过以下公式计算每一个叶片经过第一目标位置时的第一理论到达时刻和/或每一个叶片经过第二目标位置时的第二理论到达时刻:
tfit(n,b)=kfit(n)*ψn,b+bfit[n];
其中,当计算每一个叶片经过第一目标位置时的第一理论到达时刻时,tfit(n,b)为b号叶片在第n圈转动时经过经过第一目标位置时的第一理论到达时刻,kfit(n)为根据b号叶片在第n圈转动时的第一拟合参数中的拟合斜率,ψn,b为b号叶片的理想均布安装角度,bfit(n)为b号叶片在第n圈转动时的第一拟合参数中的拟合截距;当计算每一个叶片经过第二目标位置时的第二理论到达时刻时,tfit(n,b)为b号叶片在第n圈转动时经过经过第二目标位置时的第二理论到达时刻,kfit(n)为根据b号叶片在第n圈转动时的第二拟合参数中的拟合斜率,ψn,b为b号叶片的理想均布安装角度,bfit(n)为b号叶片在第n圈转动时的第二拟合参数中的拟合截距。
5.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述基于每一个叶片的第一到达时刻和第一理论到达时刻,确定第一目标位置处每一个叶片的实际安装角度与理想均布安装角度之间的误差对应的第一误差弧长,并基于每一个叶片的第二到达时刻和第二理论到达时刻,确定第二目标位置处每一个叶片的实际安装角度与理想均布安装角度之间的误差对应的第二误差弧长,包括:
通过以下公式计算第一目标位置处的每一个叶片的实际安装角度与理想均布安装角度之间的误差对应的第一误差弧长和/或第二目标位置处的每一个叶片的实际安装角度与理想均布安装角度之间的误差对应的第二误差弧长:
其中,当计算每一个叶片经过第一目标位置时的第一误差弧长时,为b号叶片的在第一目标位置处的实际安装角度与理想均布安装角度之间的误差对应的第一误差弧长,N为用于计算时透平机械叶片的旋转圈数,t(n,b)为b号叶片在第n圈转动时的第一到达时刻,tfit(n,b)为b号叶片在第n圈转动时的第一理论到达时刻,vn为在第n圈转动时透平机械叶片的叶尖线速度,vn=R/kfit(n),R为透平机械的转子轴心到叶片的叶尖的距离,kfit(n)为根据b号叶片在第n圈转动时的第一拟合参数中的拟合斜率;当计算每一个叶片经过第二目标位置时的第二误差弧长时,为b号叶片的在第二目标位置测到的实际安装角度与理想均布安装角度之间的误差对应的第二误差弧长,N为用于计算时透平机械叶片的旋转圈数,t(n,b)为b号叶片在第n圈转动时的第二到达时刻,tfit(n,b)为b号叶片在第n圈转动时的第二理论到达时刻,vn为在第n圈转动时透平机械叶片的叶尖线速度,vn=R/kfit(n),R为透平机械的转子轴心到叶片的叶尖的距离,kfit(n)为根据b号叶片在第n圈转动时的第二拟合参数中的拟合斜率。
6.如权利要求1所述的方法,其特征在于,通过以下公式计算所述参考叶片的第一振动位移和/或第二振动位移:
x1(n,K)=(t1(n,K)-tfit(n,K))·vn;
其中,K为参考叶片的编号,在计算参考叶片的第一振动位移时,x1(n,K)为参考叶片在第n圈转动时的第一振动位移,t1(n,K)为参考叶片在第n圈转动时的第一到达时刻,tfit(n,K)为参考叶片在第n圈转动时的第一理论到达时刻,在计算参考叶片的第二振动位移时,x1(n,K)为参考叶片在第n圈转动时的第二振动位移,t1(n,K)为参考叶片在第n圈转动时的第二到达时刻,tfit(n,K)为参考叶片在第n圈转动时的第二理论到达时刻,vn为在第n圈转动时透平机械叶片的叶尖线速度,vn=R/kfit(n),R为透平机械的转子轴心到叶片的叶尖的距离,kfit(n)为根据b号叶片在第n圈转动时的第一拟合参数中的拟合斜率。
7.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述基于所述参考叶片的第一振动位移和第二振动位移,确定所述第一目标位置和所述第二目标位置之间的实际周向间隔角度,包括:
根据所述参考叶片的第一振动位移和第二振动位移,通过以下公式计算所述第一目标位置和所述第二目标位置之间的实际周向间隔角度:
其中,Δa(1,2)为所述第一目标位置和所述第二目标位置之间的实际周向间隔角度,N为用于计算时透平机械叶片的旋转圈数,t1(n,K)为参考叶片在第n圈转动时的第一到达时刻,t2(n,K)为参考叶片在第n圈转动时的第二到达时刻,x1(n,K)为参考叶片在第n圈转动时的第一振动位移,x2(n,K)为参考叶片在第n圈转动时的第二振动位移,vn为在第n圈转动时透平机械叶片的叶尖线速度。
8.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述基于所述参考叶片的第一振动位移、所述参考叶片的第一到达时刻、透平机械中计算叶片的第一到达时刻以及每一个叶片的第一误差弧长,确定每一个叶片经过所述第一目标位置处的第一目标振动位移,包括:
根据所述参考叶片的第一振动位移、所述参考叶片的第一到达时刻、透平机械中计算叶片的第一到达时刻以及每一个叶片的第一误差弧长,通过以下公式计算每一个叶片经过所述第一目标位置处的第一目标振动位移:
x1(n,b)=x1(n,K)+(t1(n,b)-t1(n,K))·vn-φ(K,b);
9.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述基于每一个叶片的第一到达时刻、每一个叶片的第二到达时刻、每一个叶片的第一目标振动位移和所述实际周向间隔角度以及每一个叶片的第一误差弧长和第二误差弧长,确定每一个叶片经过所述第二目标位置处的第二目标振动位移,包括:
根据每一个叶片的第一到达时刻、每一个叶片的第二到达时刻、每一个叶片的第一目标振动位移和所述实际周向间隔角度,以及每一个叶片的第一误差弧长和第二误差弧长,使用以下公式计算每一个叶片经过所述第二目标位置处的第二目标振动位移:
10.一种透平机械叶片振动位移检测装置,其特征在于,所述检测装置包括:
获取模块,用于获取透平机械的多个叶片中每一个叶片经过第一目标位置的第一到达时刻,以及每一个叶片经过第二目标位置的第二到达时刻;
第一确定模块,用于基于每一个叶片的第一到达时刻以及对应叶片的理想均布安装角度进行线性拟合,根据线性拟合得到的第一拟合参数确定每一个叶片经过所述第一目标位置的第一理论到达时刻,并基于每一个叶片的第二到达时刻以及对应叶片的理想均布安装角度进行线性拟合,根据线性拟合得到的第二拟合参数确定每一个叶片经过所述第二目标位置的第二理论到达时刻;
第二确定模块,用于基于每一个叶片的第一到达时刻和第一理论到达时刻,确定第一目标位置处每一个叶片的实际安装角度与理想均布安装角度之间的误差对应的第一误差弧长,并基于每一个叶片的第二到达时刻和第二理论到达时刻,确定第二目标位置处每一个叶片的实际安装角度与理想均布安装角度之间的误差对应的第二误差弧长;
第三确定模块,用于基于透平机械中参考叶片的第一到达时刻、所述参考叶片的第一理论到达时刻以及所述参考叶片的第一拟合参数,确定所述参考叶片的第一振动位移,并基于所述参考叶片的第二到达时刻、所述参考叶片的第二理论到达时刻以及所述参考叶片的的第二拟合参数,确定所述参考叶片的第二振动位移,其中,所述参考叶片为透平机械的多个叶片中的任一叶片;
第四确定模块,用于基于所述参考叶片的第一振动位移和第二振动位移,确定所述第一目标位置和所述第二目标位置之间的实际周向间隔角度;
第五确定模块,用于基于所述参考叶片的第一振动位移、所述参考叶片的第一到达时刻、透平机械中计算叶片的第一到达时刻以及每一个叶片的第一误差弧长,确定每一个叶片经过所述第一目标位置处的第一目标振动位移,其中,所述计算叶片为透平机械的多个叶片中除所述参考叶片之外的其他叶片;
第六确定模块,用于基于每一个叶片的第一到达时刻、每一个叶片的第二到达时刻、每一个叶片的第一目标振动位移和所述实际周向间隔角度,以及每一个叶片的第一误差弧长和第二误差弧长,确定每一个叶片经过所述第二目标位置处的第二目标振动位移。
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