[发明专利]高速旋转叶片自动同步定位方法及装置

说明书

技术领域

本发明主要涉及非接触式大型旋转机械高速旋转叶片参数测量技术及智能故障诊断系统领域，本发明是关于测量系统所测叶片参数与具体叶片的对应匹配方法。具体讲是涉及高速旋转叶片自动同步定位方法及装置。

背景技术

航空发动机、燃气轮机、汽轮机、烟气轮机、鼓风机等大型旋转机械是航空、舰船、电力、石化、冶金等系统的关键设备。叶片作为大型旋转机械转子的核心部件，其自身振动及随转子振动引起的各种运行参数(如叶尖间隙)变化影响整个系统的正常运转和工作效率。实时测量、获取叶片参数的变化规律为判断转子运行状态和故障诊断提供了直观依据，是设备安全运行及提高效率的重要保障。非接触式旋转叶片参数测量系统基本原理是将传感器安装在旋转机械机匣上，测量叶片到来时的各种参数信息。该方法不破坏旋转机械结构，利用一支或若干支传感器即可实时检测所有叶片振动与间隙等参数[1-4]，具有巨大的优势和价值。

通常，非接触式旋转机械叶片参数测量系统需要增加一支监测转轴的同步传感器或在某一叶片上作同步标记，使用该同步信号作为参考才能辨别测量信息与实际叶片的一一对应关系，否则就减弱了测量系统所能发挥的作用，甚至使系统不能正常工作[5-9]。另一方面，某些大型机械苛刻的工作条件不允许对转轴或叶片进行人工改造或增加附件，在一定程度上限制了测量系统的广泛使用。因此，高速旋转叶片的自动同步定位方法是决定测量系统发挥智能健康监测和管理等功能的重要前提。

引证文献：

[1]Choon-Man JANG，Tohre GUKANO，Masato FURUKAWA.Effects of the tip clearance on vertical flow and its relation to noise in an axial flow fan[J].JSME International Journal，2003(3)，Vol.46：356-365。

[2]Michael Zielinski，Gerhard Ziller，Noncontact Blade Vibration Measurement System for Aero Engine Application，ISABE-2005-1220：1-9。

[3]Craig P.Lawson，Paul C.Ivey，Turbomachinery blade vibration amplitude measurement through tip timing with capacitance tip clearance probes，Sensors and Actuators，2005，A118：14-24。

[4]M.Zielinski，G.Ziller.Noncontact Vibration Measurements on Compressor Rotor Blades[J].Meas.Sci.Technol，2000，11(7)：847-856。

[5]张玉贵，段发阶，方志强，欧阳涛，叶声华，基于叶尖定时的非接触式旋转叶片异步振动分析，机械工程学报，2008，44(7)：147-150。

[6]段发阶，张玉贵，欧阳涛，叶声华，航空发动机旋转叶片振动监测系统研究，光学与光电技术，2008，16(1)：48-51。

[7]段发阶，叶德超，龙成.基于PLL载频跟踪的电容式叶尖间隙测量技术[J].天津大学学报，2011，44(4)，283-286。

[8]段发阶，欧阳涛，李孟麟等，变速下高速旋转叶片同步振动参数检测方法，发明专利，ZL200910070000.8，2010-12-01。

[9]段发阶，李孟麟，欧阳涛等，恒速下高速旋转叶片同步振动参数检测方法，发明专利，ZL200910070001.2，2011-01-05。

发明内容

为克服现有技术的不足，在不增加任何同步传感器或标记的前提下，提供一种从原有非接触传感器输出信号直接变换、匹配，实现叶片的高速自动同步定位的方法，该方法适用于大多数旋转机械转子叶片参数非接触在线测量系统，为达到上述目的，本发明采取的技术方案是，高速旋转叶片自动同步定位方法，包括下列步骤：