[发明专利]汽轮机叶片裂纹评估系统及汽轮机叶片裂纹预警方法

摘要

汽轮机叶片裂纹评估系统及汽轮机叶片裂纹预警方法，属于汽轮机叶片振动参数监测技术领域。解决了现有汽轮机叶片振裂事故发生率高，叶片振动频率与幅值参数监测准确率低，无法准确评估叶片裂纹风险的问题。本发明采用传感器直接采集到汽轮机围带连接整圈叶片的振动数据，通过对汽轮机叶片的振动在线监测，基于振动信号实现收集叶片振动数据，进行实时的叶片的疲劳风险估计、裂纹识别和裂纹风险评估，避免叶片断裂事故的发生。本发明适用于汽轮机叶片裂纹评估与预警。

主权项

1.汽轮机叶片裂纹评估系统，其特征在于，该系统包括叶片振动数据采集系统(1)、叶片振动数据管理系统(2)和叶片裂纹评估模块(3)；叶片振动数据采集系统(1)包括电涡流传感器(11)、信号转换电路(12)和信号调理电路(13)；电涡流传感器(11)，用于实时采集汽轮机运行状态下整圈叶片和单只叶片的振动脉冲时间模拟信号；并将汽轮机的整圈叶片和单只叶片振动的脉冲时间模拟信号发送至信号转换电路(12)；所述电涡流传感器(11)的位置通过实验结合有限元仿真计算分析确定；信号转换电路(12)，用于接收汽轮机整圈叶片和单只叶片振动的脉冲时间模拟信号数据，对接收的振动脉冲时间模拟信号数据进行模数转换，获得数字形式的振动数据，并结合汽轮机叶片的转速和键相信号，对数字形式的振动数据进行时间‑位移转换，获得数字形式的汽轮机整圈叶片和单只叶片的振动位移数据；并将数字形式的振动位移数据发送至信号调理电路(13)；信号调理电路(13)，用于接收数字形式的汽轮机整圈叶片和单只叶片的振动位移数据，并对所接收的振动相位数据进行放大和滤波处理，并将放大滤波后的振动位移数据发送至叶片振动数据管理系统(2)；叶片振动数据管理系统(2)，用于接收放大滤波后的汽轮机整圈叶片和单只叶片振动位移数据，并对振动位移数据进行存储；同时接收叶片裂纹评估模块(3)发送的特征数据，对特征数据进行存储；并将接收的放大滤波后的汽轮机整圈叶片和单只叶片振动位移数据发送至叶片裂纹评估模块(3)；叶片裂纹评估模块(3)包括叶片振动数据分析模块(31)、疲劳评估预警模块(32)和裂纹评估模块(33)；叶片振动数据分析模块(31)，用于接收叶片振动数据管理系统(2)发送的放大滤波后的汽轮机整圈叶片和单只叶片振动位移数据，对所接收的振动位移数据进行处理获取叶片振动的特征数据；并将汽轮机运行时整圈叶片的特征数发送至裂纹评估模块(33)，将将汽轮机运行时单只叶片的特征数据发送至疲劳评估预警模块(32)；所述特征数据包括汽轮机运行时单只叶片模态振动幅值和模态振动频率的和汽轮机运行时整圈叶片的模态振动幅值和模态振动频率；疲劳评估预警模块(32)，用于接收汽轮机单只叶片的模态振动幅值，并利用幅值‑动应力关系模型，获得汽轮机单只叶片所受的动应力，并根据叶片高周疲劳的应力寿命考核方法获得汽轮机运行状态下单只叶片的疲劳损伤量；还用于判断汽轮机单只叶片疲劳损伤量是否大于叶片疲劳预警值，汽轮机单只叶片疲劳损伤量大于叶片疲劳预警值时，发出叶片疲劳预警信号，实现单只叶片疲劳损伤的评估预警；裂纹评估模块(33)，用于接收汽轮机整圈叶片的模态振动频率信号和单只叶片的模态振动频率信号，利用电厂数据库中汽轮机整圈叶片的固有频率与叶片裂纹状态的对应关系，获得整圈叶片的裂纹状态，利用电厂数据库中汽轮机单只叶片的固有频率与叶片裂纹状态的对应关系，获得单只叶片的裂纹状态；所述电厂数据库包括叶片振动幅值‑动应力关系模型和汽轮机整圈叶片节径振动特性与叶片裂纹状态的对应关系，以及汽轮机单只叶片振动特性与叶片裂纹状态对应关系；汽轮机整圈叶片的节径振动特性数据包括1至10阶各节径振动下的固有频率和1至10阶各节径振动下的固有频率所对应的整圈叶片振动幅值,汽轮机单只叶片的振动特性数据包括1至10阶振动下的固有频率和1至10阶振动下的固有频率所对应的单只叶片振动幅值。