[发明专利]一种基于应变信号波形失真评价的转轴裂纹检测方法

说明书

本发明公开了一种基于应变信号波形失真评价的转轴裂纹检测方法，包括在转轴上选定测试截面选择应变测点，黏贴应变片；将应变片按全桥模式连接；在转轴均匀旋转状态下测量转轴连续旋转过程中转轴弯曲应变信号；对应变信号进行拟合；计算弯曲应变波形失真度；根据失真度值大小判断转轴裂纹的程度。可以通过检测低速旋转状态下转轴上所承受的应变信号波形的特征来检测转轴裂纹，可以实现设备不解体情况下的转轴裂纹故障检测，提高转轴裂纹故障检测的准确度和效率。

技术领域

本发明涉及传动件检测技术领域，尤其涉及一种基于应变信号波形失真评价的转轴裂纹检测方法。

背景技术

转轴是旋转机械的重要部件，其上安装着叶轮和叶片等关键部件，承担着旋转机械工作时产生的弯矩和扭矩，对其强度有较高要求。转轴加工时存在的残余应力、材料的缩孔、夹渣、大幅弯曲和扭转振动在转轴上形成的交变应力等因素都会导致转轴裂纹。转轴裂纹是严重影响汽轮机、燃气轮机、发电机、泵、风机、压缩机、电动机等各类旋转机械安全、稳定、可靠运行的故障，会导致机组产生大幅和不稳定振动，严重时会导致机毁人亡的恶性事故。

转轴裂纹故障的检测目前有磁粉探伤、超声波探伤、工业CT扫描法、渗透探伤法、功率谱法、振动检测法和双涡流传感器法。这些测试方式操作不太简便，有些还需要复杂的设备，因此降低了测试效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于应变信号波形失真评价的转轴裂纹检测方法，旨在解决现有方法测试不够简便导致测试效率降低的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于应变信号波形失真评价的转轴裂纹检测方法，包括在转轴上选定测试截面选择应变测点，黏贴应变片；将应变片按全桥模式连接；在转轴均匀旋转状态下测量转轴连续旋转过程中转轴弯曲应变信号；对应变信号进行拟合；计算弯曲应变波形失真度；根据失真度值大小判断转轴裂纹的程度。

其中，所述对应变信号进行拟合的具体步骤是：用标准正弦信号对所测得的应变信号进行拟合，公式为：

其中ω为圆频率，ω＝2πf，θ为相位角，A为幅值，A_c,A_s分别为信号中和余弦分量和正弦分量相对应的幅值B，为信号中的直流分量，应变信号t时刻采样点ε(t)所对应的圆周角度为：记测试转速为s，对应的转动频率为：记应变信号采样频率为：f_s；

定义残余误差，通过最小二乘法求出变量，使得式对应的残差最小，公式为：

其中，应变信号采样点对应的序号为i＝1,2,...,N，N为采样点数。

其中，所述计算弯曲应变波形失真度的具体方式是：定义弯曲应变正弦波形失真度K：

式中，为拟合出的弯曲应变信号幅值。

本发明的一种基于应变信号波形失真评价的转轴裂纹检测方法，通过检测低速旋转下转轴上所承受的应变信号波形的特征来检测转轴裂纹，可以实现设备不解体情况下的转轴裂纹故障检测，提高转轴裂纹故障检测的准确度。应变片尺寸小、重量轻，可以很容易地粘贴到测试部位。应变测试技术具有较高的灵敏度和精度；该方法无需将设备解体。测试时只需有一段50mm左右宽的转轴暴露在外面、允许黏贴应变片即可；该方法测试方便。在低速旋转下即可进行测试。应变片布置好后，一次测试大约只需10min即可完成，具有快速、方便特点；该申请所采用的波形失真评价方法是一个无量纲值，可以做到对转轴裂纹故障的定量检测。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。