[发明专利]一种非接触式全尺寸叶片-轮盘系统振动阻尼测试系统及方法

说明书

本发明公开了一种非接触式全尺寸叶片‑轮盘系统振动阻尼测试系统及方法。测试系统包括基础台架、压缩机、安装于叶片上用于测量叶片应变的无线传感器、无线信号接收装置和流量测量装置等。将测试叶片与测试轮盘固定在基础台架上，通过压缩机提供测试气流，测试气流依次通过气流阀门、流量测量装置、压力测量装置进入基础台架，测试气流通过叶栅隔板提供气流激振，电动机通过轴承带动测试叶片‑轮盘系统旋转，安装于叶片上用于测量叶片应变的无线传感器将叶片应变量信号通过无线信号接收装置传递到数据采集分析控制平台。本发明能够对全尺寸叶片‑轮盘系统进行非接触式测量，避免了接触式线路布置对测量的影响，能够有效提高振动阻尼测试的可靠性。

技术领域

本发明属于试验装置技术领域，具体涉及一种非接触式全尺寸叶片-轮盘系统振动阻尼测试系统及方法。

背景技术

叶片-轮盘系统是重型燃气轮机、大型压气机的重要部件。在工作状态下，叶片承受气流压力、热应力、离心应力的共同作用。在变工况状态下，叶片还要承受交变应力的作用，导致叶片-轮盘系统的振动故障经常发生，对旋转机械安全运行构成了较大的威胁。因此对叶片-轮盘系统振动特性进行研究具有重要意义。

由于叶片-轮盘系统之间碰撞或摩擦运动的非线性特性，使得采用数值模拟方法对其振动阻尼进行研究比较困难，尚未完全建立一种普遍认可的振动阻尼评价模型。因此，采用试验方法进行叶片-轮盘系统振动阻尼测试是最常用也是最有效的研究方法。

目前的叶片-轮盘系统振动阻尼测试系统多为接触式测试系统，采用光学测量方法、加速度传感器法、电阻应变片方法等方法进行研究。由于接触式测量需要把传感器安装在被测对象上，导致一次测试选取的叶片数目有限，会破坏其设计结果，测试系统的使用寿命也较短。

发明内容

本发明的目的在于针对目前接触式叶片-轮盘系统振动阻尼测试系统及方法的不足，提供了一种非接触式全尺寸叶片-轮盘系统振动阻尼测试系统及方法，为提高叶片-轮盘系统振动阻尼测试技术水平提供了试验研究基础。

为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案是：

一种非接触式全尺寸叶片-轮盘系统振动阻尼测试系统，包括基础台架、压缩机、安装于叶片上用于测量叶片应变的无线传感器、无线信号接收装置、流量测量装置、压力测量装置、数据采集分析控制平台、气流阀门和电动机；

测试叶片与测试轮盘固定在基础台架上，通过压缩机提供测试所需气流，测试气流能够依次通过气流阀门、流量测量装置、压力测量装置进入基础台架，电动机用于带动测试叶片与测试轮盘旋转，安装于叶片上用于测试叶片应变的无线传感器用于将叶片应变量信号通过无线信号接收装置传递到数据采集分析控制平台。

本发明进一步的改进在于，基础台架中心开设有通流通道，且通流通道长度L＞20倍测试轮盘直径D。

本发明进一步的改进在于，基础台架包括有叶栅隔板，叶栅隔板能够根据测试叶片-轮盘系统的不同进行更换，以确保获得不同上级叶片设计下的叶片-轮盘系统振动阻尼。

本发明进一步的改进在于，叶栅隔板上设有开口槽，开口槽数目依据测试要求气流激振频率f确定，通过叶栅隔板模拟上级叶片进气，引发测试叶片的气流激振。

本发明进一步的改进在于，测试轮盘固定于基础台架上，通过轴承与电动机相连。

本发明进一步的改进在于，基础台架能够安装整级全尺寸叶片-轮盘系统对其进行振动阻尼测试。

本发明进一步的改进在于，压缩机用于提供测试气流，数据采集分析控制平台通过调节压缩机输出功率与气流阀门实现气流控制，使得测试气流达到所需测试工况气流条件。

本发明进一步的改进在于，数据采集分析控制平台用于实时采集流量测量装置、压力测量装置反馈的信号，获得测试气流的流量与压力信息，用于控制测试气流，实现测试气流的闭环调节，保障气流能够达到所需气流条件。