CN114485894A - 一种基于叶尖定时的旋转叶片振动测试系统及测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及旋转叶片测试领域，尤其涉及一种基于叶尖定时的旋转叶片振动测试系统及检测方法。所述测试系统包括：数据采集装置和数据处理装置；所述数据采集装置采集关于所述旋转叶片的检测数据；所述数据处理装置接收所述检测数据，并对所述检测数据进行预处理；所述数据处理装置对所述预处理后的检测数据进行计算，根据计算结果得到关于所述旋转叶片的振动数据。本发明系统构成简单，仅需通过数据采集装置对旋转叶片工作时的检测数据进行采集，然后再利用数据处理装置通过检测数据计算得到旋转叶片的振动数据，上述测试系统可以反复使用，可以有效降低成本，提高了检测效率。
Description
技术领域
本发明涉及旋转叶片测试领域，尤其涉及一种基于叶尖定时的旋转叶片振动测试系统及检测方法
背景技术
叶尖定时测振技术在旋转机械实时监测及故障诊断领域中占有重要地位，特别是航空发动机、电站发电机、烟气轮机等旋转机械的叶片振动在线监测应用中，对叶尖定时测振技术提出了更高的要求，促使其向高精度、全面参数检测方向发展。叶尖定时测振技术是一种非接触检测方法，其基本原理是将叶尖定时传感器安装在旋转机械相对静止的外壳上，利用传感器测量叶片通过时产生的脉冲信号来记录叶片到来的时间，叶片到达时间随着叶片的振动而变化，通过一定算法对时间序列进行处理即可辨识出叶片振动信息。目前现有技术中，通过在外壳和叶片上设置分别传感器来进行检测其检测方式过于滞后，传感器安装和布线极为麻烦，没有一套可以直接进行重复测量振动数据的装置或系统。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本申请的目的在于提供一一种基于叶尖定时的旋转叶片振动测试系统及检测方法，旨在解决现有技术中的至少一个问题。
本发明的第一方面提出了一种基于叶尖定时的旋转叶片振动测试系统，包括：数据采集装置和数据处理装置；所述数据采集装置采集关于所述旋转叶片的检测数据；所述数据处理装置接收所述检测数据，并对所述检测数据进行预处理；所述数据处理装置对所述预处理后的检测数据进行计算，根据计算结果得到关于所述旋转叶片的振动数据。本发明系统构成简单，仅需通过数据采集装置对旋转叶片工作时的检测数据进行采集，然后再利用数据处理装置通过检测数据计算得到旋转叶片的振动数据，上述测试系统可以反复使用，可以有效降低成本，提高了检测效率。
作为本申请一种可选地实施方式，所述数据采集装置包括:承载部件、连接部件、卡合部件、检测部件、吸附部件和伸缩部件；所述承载部件通过多个所述连接部件分别与多个所述卡合部件转动连接；所述检测部件包括第一检测部件和第二检测部件，所述第一检测部件设置于所述卡合部件上，所述第二检测部件设置于所述吸附部件上；所述吸附部件设置在所述承载部件上，所述吸附部件用于与被测旋转叶片吸附连接；所述伸缩部件的伸缩端与一个所述卡合部件相连，所述伸缩部件的固定端与另一个所述卡合部件相连，使至少两个所述卡合部件通向或相向运动。在对旋转叶片的振动数据进行测试时仅需要将卡合部件设置在被测旋转叶片的四周，另外将吸附部件吸附在旋转叶片的转轴上。然后再通过采用数据采集装置在旋转叶片四周通过卡合部件上的第一检测部件和吸附部件上的第二检测部件，完成数据的采集。此外，本发明还可以通过改动卡合部件的行程可以实现对不同尺寸的旋转叶片的振动数据进行测试。
作为本申请一种可选地实施方式，所述数据采集装置还包括：壳体，所述壳体内具有一收容空间，所述承载部件设置于所述收容空间中，所述壳体的第一表面设置有多个滑槽，述卡合部件可在所述滑槽中做往复运动。本发明通过设置壳体可以起到对所述数据采集装置的其他部件的隔离和保护的效果，利用所述滑槽可以使所述卡合部件在预设轨迹上进行运动，提高了装置的稳定性。
作为本申请一种可选地实施方式，所述承载部件包括：第一表面和第二表面，所述第一表面上设置有伸缩部件；所述第二表面与所述连接部件相连。本发明通过设置承载部件可以起到桥梁的作用分别将连接部件、卡合部件、伸缩部件联系起来，提高了数据采集装置的集成度，有效地节约了空间。
作为本申请一种可选地实施方式，所述第一检测部件包括叶尖定时传感器，所述第二检测部件包括转速同步传感器。通过利用叶尖定时传感器和转速同步传感器实现数据的采集，其优点在于技术成熟，易于实现。
作为本申请一种可选地实施方式，所述吸附部件包括真空吸附头，所述真空吸附头的一端旋转在所述承载部件上，所述真空吸附头的另一端于与被测旋转叶片吸附连接。利用所述真空吸附头可以实现将数据采集装置真空吸附于旋转叶片的转轴上，待旋转叶片转动时真空吸附头随着旋转叶片一起转动，进一步实现了同步传感器与旋转叶片一起转动。
作为本申请一种可选地实施方式，所述连接部件包括：曲柄，所述曲柄的一端与所述承载部件转动连接，所述曲柄的另一端与所述卡合部件相连。通过采用曲柄可以实现在伸缩部件伸长或缩短时改变卡合部件的行程，用以满足不同尺寸旋转叶片的要求。
作为本申请一种可选地实施方式，每个所述卡合部件包括：至少一个弧面，所述所述弧面的圆心在所述承载部件上的正投影与所述承载部件的几何中心重合。将所述卡合部件的一个表面设置为弧面是为了与旋转叶片的表面适配，更有利于数据的采集。
作为本申请一种可选地实施方式，所述伸缩部件包括：伸缩气缸，所述伸缩气缸的的伸缩端与一个所述卡合部件相连，所述伸缩气缸的固定端与另一个所述卡合部件相连，且两个所述卡合部件呈对角设置。
本发明的第二方面提出了一种基于叶尖定时的旋转叶片振动测试方法，提供数据采集装置，所述数据采集装置采集关于所述旋转叶片的检测数据；提供数据处理装置，所述数据处理装置接收所述检测数据，并对所述检测数据进行预处理，所述数据采集装置如本发明第一方面中所述；所述数据处理装置对所述预处理后的检测数据进行计算，根据计算结果得到关于所述旋转叶片的振动数据。本发明的测试方式步骤简单，仅需通过数据采集装置对旋转叶片工作时的检测数据进行采集，然后再利用数据处理装置通过检测数据计算得到旋转叶片的振动数据，可以有效降低成本，提高了检测效率。
附图说明
图1为本发明基于叶尖定时的旋转叶片振动测试系统实施例的系统框图；
图2为本发明数据采集装置实施例的整体示意图；
图3为本发明数据采集装置实施例的俯视图；
图4为本发明数据采集装置在采集旋转叶片工作时数据的状态图（拆除部分壳体后实施例的示意图）；
图5为本发明数据采集装置在拆除全部壳体后实施例的示意图；
图6为本发明在拆除分隔部件后且伸缩部件收缩前实施例的示意图；
图7为本发明在拆除分隔部件后且伸缩部件收缩后实施例的示意图；
图8为本发明基于图像的轮胎磨损检测方法实施例的流程框图。
具体实施方式
为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳实施方式。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本申请的公开内容理解的更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。
下面将详细描述本发明的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的电路，软件或方法。
在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。
现有方案的问题：目前现有技术中，通过在外壳和叶片上设置分别传感器来进行检测其检测方式过于滞后，传感器安装和布线极为麻烦，没有一套可以直接进行重复测量振动数据的装置或系统。
基于此，本申请希望提供一种基于叶尖定时的旋转叶片振动测试系统及检测方法能够解决上述技术问题的方案，其详细内容将在后续实施例中得以阐述。
请参照图1至图7，本申请详细阐述了本发明一种基于叶尖定时的旋转叶片振动测试系统，包括：数据采集装置和数据处理装置；所述数据采集装置采集关于所述旋转叶片的检测数据；所述数据处理装置接收所述检测数据，并对所述检测数据进行预处理；所述数据处理装置对所述预处理后的检测数据进行计算，根据计算结果得到关于所述旋转叶片的振动数据。本发明系统构成简单，仅需通过数据采集装置对旋转叶片工作时的检测数据进行采集，然后再利用数据处理装置通过检测数据计算得到旋转叶片的振动数据，上述测试系统可以反复使用，可以有效降低成本，提高了检测效率。
在一个实施例中，所述数据处理装置可以包括但不限于具有图像处理能力的装置或设备，上述装置或设备包括：处理器、输入设备、输出设备和存储器，所述处理器、输入设备、输出设备和存储器相互连接，其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述处理器被配置用于调用所述程序指令。
应当理解，在本发明实施例中，所称存储器可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器提供指令和数据。存储器的一部分还可以包括非易失性随机存取存储器。例如，存储器还可以存储有设备类型的相关信息。
处理器用于运行或执行被存储在内部存储器中的操作系统，各种软件程序，以及自身的指令集，并用于处理来自于触摸式输入装置或自其它外部输入途径接收到的数据和指令，以实现各种功能。处理器可以包括但不限于中央处理器、通用图像处理器、微处理器、数字信号处理器、现场可编程逻辑门阵列，应用专用集成电路中的一种或多种。在一些实施例中，处理器和存储器可在单个芯片上实现。在一些其他实施方案中，它们可分别在彼此独立的芯片上实现。
输入设备可以是摄像头等，摄像头又称为电脑相机、电脑眼以及电子眼等，是一种视频驶入设备，输入设备还可以包括数字键盘或机械键盘等触摸式输入装置；所述输出设备可以包括但不限于显示器等。
本发明的又一个实施例示出的计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述程序指令当被处理器执行时使所述处理器执行图像识别和处理的步骤。
其中，所述计算机可读存储介质可包括缓存、高速随机存取存储器，例如常见的双倍数据率同步动态随机存取内存，并且还可包括非易失性存储器，诸如一个或多个只读存储器、磁盘存储设备、闪存存储器设备、或其他非易失性固态存储器设备例如光盘，软盘或数据磁带等。
在一个可选的实施例中，作为本申请一种可选地实施方式，所述数据采集装置包括:承载部件6、连接部件5、卡合部件2、检测部件、吸附部件4和伸缩部件7；所述承载部件6通过多个所述连接部件5分别与多个所述卡合部件2转动连接；所述检测部件包括第一检测部件9和第二检测部件8，所述第一检测部件9设置于所述卡合部件2上，所述第二检测部件8设置于所述吸附部件4上；所述吸附部件4设置在所述承载部件6上，所述吸附部件4用于与被测旋转叶片吸附连接；所述伸缩部件7的伸缩端与一个所述卡合部件2相连，所述伸缩部件7的固定端与另一个所述卡合部件2相连，使至少两个所述卡合部件2通向或相向运动。在对旋转叶片的振动数据进行测试时仅需要将卡合部件2设置在被测旋转叶片的四周，另外将吸附部件4吸附在旋转叶片的转轴上。然后再通过采用数据采集装置在旋转叶片四周通过卡合部件2上的第一检测部件9和吸附部件4上的第二检测部件8，完成数据的采集。此外，本发明还可以通过改动卡合部件2的行程可以实现对不同尺寸的旋转叶片的振动数据进行测试。
在一个可选的实施例中，所述数据采集装置还包括：壳体1，所述壳体1内具有一收容空间，所述承载部件6设置于所述收容空间中，所述壳体1的第一表面设置有多个滑槽3，述卡合部件2可在所述滑槽3中做往复运动。更进一步地，所述壳体1可以是一个圆柱体的壳体1还可以是长方体或者其他形状的壳体1，在此就不一一进行举例，所述壳体1的材质可以是金属或者非金属。在本实施例中，所述滑槽3的至少一个横截面的形状为矩形，在其他的一个或一些实施例中，所述滑槽3的至少一个横截面的形状还可以为其他任意形状。本发明通过设置壳体1可以起到对所述数据采集装置的其他部件的隔离和保护的效果，利用所述滑槽3可以使所述卡合部件2在预设轨迹上进行运动，提高了装置的稳定性。
在一个可选的实施例中，所述承载部件6包括：第一表面和第二表面，所述第一表面上设置有伸缩部件7；所述第二表面与所述连接部件5相连。更进一步地，所述承载部件6可以包括但不限于一长方体状的载板，所述载板的材质可以是金属或者非金属。本发明通过设置承载部件6可以起到桥梁的作用分别将连接部件5、卡合部件2、伸缩部件7联系起来，提高了数据采集装置的集成度，有效地节约了空间。
在一个可选的实施例中，所述第一检测部件9包括叶尖定时传感器，所述第二检测部件8包括转速同步传感器。在本实施例中，所述叶尖定时传感器和所述转速同步传感器的型号可以根据实际的需要进行选择，在此就不作限定，只要能够保证数据的正常采集即可。通过利用叶尖定时传感器和转速同步传感器实现数据的采集，其优点在于技术成熟，易于实现。
在一个可选的实施例中，所述吸附部件4包括真空吸附头，所述真空吸附头的一端旋转在所述承载部件6上，所述真空吸附头的另一端于与被测旋转叶片吸附连接。更进一步地，所述真空吸附头可以包括吸附部分和管理部分，所述吸附部分可以是一橡胶制成的吸附头，所述管路部分包括一硬质的空气导管，所述空气导管在与所述承载部件6旋转连接。利用所述真空吸附头可以实现将数据采集装置真空吸附于旋转叶片的转轴上，待旋转叶片转动时真空吸附头随着旋转叶片一起转动如图所示，进一步实现了同步传感器与旋转叶片一起转动。
在一个可选的实施例中，所述承载部件6的至少一个横截面的形状为矩形，多个所述卡合部件2分别设置在所述承载部件6的四个角上。通过将所述承载部件6设置成为矩形其优点在于结构简单，易于实现，便于实际生产过程中的加工和制造。并且将每个卡合部件2分别设置在承载部件6的四个角上更符合力学原理。
在一个可选的实施例中，所述连接部件5包括：曲柄，所述曲柄的一端与所述承载部件6转动连接，所述曲柄的另一端与所述卡合部件2相连。更进一步地，所述曲柄的至少一个横截面的形状为“V”字型。通过采用V”字型的曲柄可以实现在伸缩部件77伸长或缩短时改变卡合部件22的行程，用以满足不同旋转叶片的要求。
在一个可选的实施例中，每个所述卡合部件2包括：至少一个弧面，所述所述弧面的圆心在所述承载部件6上的正投影与所述承载部件6的几何中心重合。将所述卡合部件2的一个表面设置为弧面是为了与旋转叶片的表面适配，更有利于数据的采集。
在一个可选的实施例中，所述伸缩部件7包括：伸缩气缸，所述伸缩气缸的的伸缩端与一个所述卡合部件2相连，所述伸缩气缸的固定端与另一个所述卡合部件2相连，且两个所述卡合部件2呈对角设置。在实际的工作过程中，以所述承载部件6与所述曲柄相连的面为参照面，当伸缩气缸的伸缩端伸长时，与固定端和伸缩端旋转连接的曲柄均发生逆时针转动，承载部件6发生顺时针转动；更进一步地，所述曲柄带动所述卡合部件2在所述滑槽3中往远离承载部件6的几何中心的方向运动。同理，以所述承载部件6与所述曲柄相连的面为参照面，当伸缩气缸的伸缩端收缩时，与固定端和伸缩端旋转连接的曲柄均发生顺时针转动，承载部件6发生逆时针转动；更进一步地，所述曲柄带动所述卡合部件2在所述滑槽3中往靠近承载部件6的几何中心的方向运动。通过控制伸缩气缸的伸长和收缩即可完成图像采集装置测量范围的调节。
请参见图8，本申请详细阐述了本发明一种基于叶尖定时的旋转叶片振动测试方法，包括：
S1，提供数据采集装置，所述数据采集装置采集关于所述旋转叶片的检测数据；
S2，提供数据处理装置，所述数据处理装置接收所述检测数据，并对所述检测数据进行预处理；
S3，所述数据处理装置对所述预处理后的检测数据进行计算，根据计算结果得到关于所述旋转叶片的振动数据。
需要进行说明的，本发明所提出的基于叶尖定时的旋转叶片振动测试方法的具体步骤可以参照现有技术例如可以参照中国专利申请CN101625260B和CN110186549A任意一项中所述。本发明的测试方式步骤简单，仅需通过数据采集装置对旋转叶片工作时的检测数据进行采集，然后再利用数据处理装置通过检测数据计算得到旋转叶片的振动数据，可以有效降低成本，提高了检测效率。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (10)
1.一种基于叶尖定时的旋转叶片振动测试系统，其特征在于，包括：数据采集装置和数据处理装置；
所述数据采集装置采集关于所述旋转叶片的检测数据；
所述数据处理装置接收所述检测数据，并对所述检测数据进行预处理；
所述数据处理装置对所述预处理后的检测数据进行计算，根据计算结果得到关于所述旋转叶片的振动数据。
2.如权利要求1所述的基于叶尖定时的旋转叶片振动测试系统，其特征在于，所述数据采集装置包括:承载部件、连接部件、卡合部件、检测部件、吸附部件和伸缩部件；
所述承载部件通过多个所述连接部件分别与多个所述卡合部件转动连接；
所述检测部件包括第一检测部件和第二检测部件，所述第一检测部件设置于所述卡合部件上，所述第二检测部件设置于所述吸附部件上；
所述吸附部件设置在所述承载部件上，所述吸附部件用于与被测旋转叶片吸附连接；
所述伸缩部件的伸缩端与一个所述卡合部件相连，所述伸缩部件的固定端与另一个所述卡合部件相连，使至少两个所述卡合部件通向或相向运动。
3.如权利要求3所述的基于叶尖定时的旋转叶片振动测试系统，其特征在于，所述数据采集装置还包括：壳体，所述壳体内具有一收容空间，所述承载部件设置于所述收容空间中，所述壳体的第一表面设置有多个滑槽，述卡合部件可在所述滑槽中做往复运动。
4.如权利要求2所述的基于叶尖定时的旋转叶片振动测试系统，其特征在于，所述承载部件包括：第一表面和第二表面，所述第一表面上设置有伸缩部件；所述第二表面与所述连接部件相连。
5.如权利要求2所述的基于叶尖定时的旋转叶片振动测试系统，其特征在于：所述第一检测部件包括叶尖定时传感器，所述第二检测部件包括转速同步传感器。
6.如权利要求2所述的基于叶尖定时的旋转叶片振动测试系统，其特征在于，所述吸附部件包括真空吸附头，所述真空吸附头的一端旋转在所述承载部件上，所述真空吸附头的另一端于与被测旋转叶片吸附连接。
7.如权利要求2所述的基于叶尖定时的旋转叶片振动测试系统，其特征在于，所述连接部件包括：曲柄，所述曲柄的一端与所述承载部件转动连接，所述曲柄的另一端与所述卡合部件相连。
8.如权利要求2所述的基于叶尖定时的旋转叶片振动测试系统，其特征在于，每个所述卡合部件包括：至少一个弧面，所述所述弧面的圆心在所述承载部件上的正投影与所述承载部件的几何中心重合。
9.如权利要求2所述的基于叶尖定时的旋转叶片振动测试系统，其特征在于，所述伸缩部件包括：伸缩气缸，所述伸缩气缸的的伸缩端与一个所述卡合部件相连，所述伸缩气缸的固定端与另一个所述卡合部件相连，且两个所述卡合部件呈对角设置。
10.一种基于叶尖定时的旋转叶片振动测试方法，其特征在于，包括：
提供数据采集装置，所述数据采集装置采集关于所述旋转叶片的检测数据；
提供数据处理装置，所述数据处理装置接收所述检测数据，并对所述检测数据进行预处理，所述数据采集装置如权利要求1-9中任意一项所述；
所述数据处理装置对所述预处理后的检测数据进行计算，根据计算结果得到关于所述旋转叶片的振动数据。
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Citations (9)
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- 2021-12-17 CN CN202111555330.3A patent/CN114485894B/zh active Active
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Application publication date: 20220513 Assignee: Wuhan Pusheng Technology Co.,Ltd. Assignor: WUHAN University OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Contract record no.: X2024980002938 Denomination of invention: A Rotating Blade Vibration Testing System and Testing Method Based on Tip Timing Granted publication date: 20231027 License type: Common License Record date: 20240319 |