[发明专利]一种基于叶尖定时技术高精度的旋转叶片振动测量方法

权利要求书

1.一种基于叶尖定时技术高精度的旋转叶片振动测量方法，其特征在于，步骤如下：

第一步：叶片转子低速运行，根据定时传感器实测的叶尖到达时间标定叶片的理论相位角α_i，其中i为叶片编号，j为定时传感器编号；

叶片转子在低速运行的条件下，叶片受到的载荷较小，此时，叶尖无振动或振动很小；根据单个定时传感器实测的叶尖到达时间标定相邻叶片之间的夹角：

选取参考叶片，以参考叶片为基准，标定每个叶片在转子上安装的相位角：

α_i+1＝α_i+Δα_(i+1,i) (2)

通过对比叶片相位角的标定结果和叶片实际安装的相位角，确定对应叶片的具体位置，用于叶片振动监测过程中故障叶片位置的确定；同时，叶片相位角的标定结果对于叶片振动测量有着重要的作用；

第二步：进行基于叶尖定时的叶片振动测量，对每个定时传感器实测的叶尖到达时间按叶片数进行分组取部分定时数据重复第一步的过程，与第一步的标定结果进行比较，识别传感器测量的叶片位置的顺序；

根据第一步标定的叶片相位角，利用最小二乘法二次项拟合实测的每一圈的叶尖定时数据获得叶尖到达定时传感器的理论时间根据叶尖到达定时传感器的理论时间计算叶尖扫过定时传感器的速度：

根据叶尖到达定时传感器的理论时间计算叶尖的振动：

其中，r表示叶尖旋转半径；

第三步：在变速扫频的条件下，当激振频率等于固有频率时，此时叶片振动响应很大，叶片振动主要来源于同步振动，异步振动较小且被忽略；根据叶尖定时测振原理，叶片单频振动位移写成：

其中，z＝N_eΩ/ω_n，N_e为振动倍频，Ω为转速频率，ω_n为固有频率；β为定时传感器的安装角度，为激振频率的相位；A为静态力产生的位移，ξ为叶片阻尼比系数，C为叶片振动偏置；

在变速扫频条件下，根据定时传感器实测的叶尖振动曲线，利用非线性最小二乘法以公式(5)为目标拟合同步振动曲线，获得叶片的同步振动参数，包括A、ξ、Ω和C；在已知叶片固有频率的先验条件下，确定叶片的共振倍频和共振频率；

在恒速运行的条件下，根据叶尖定时测振原理，理论上单个叶尖定时传感器测量的叶片振动为常数；为了确定叶片振动的来源，对定时传感器测量的叶尖振动进行FFT变换；由于转子旋转一周，定时传感器对单个叶片振动测量一次，因此，转子转频即定时传感器的采样频率；频谱分析得到的频谱包括低频的叶片振动频率和高频的叶片振动频率由于欠采样在频谱上的混叠成分。