深度解析叶尖定时技术:测量原理、间隙测量及实验台介绍
在高速旋转机械领域,叶片作为核心部件,其健康状态直接关系到整机安全运行。传统接触式测量方法存在诸多局限,而叶尖计时技术以其非接触、全叶片监测等优势,正成为旋转叶片振动监测的解决方案。
测量原理深度解析
叶尖计时技术的核心在于将微小的时间测量转化为精确的振动信息。
当旋转叶片发生振动时,其尖端相对于静止传感器的位置会随时间变化。在无振动情况下,叶片尖端会按照严格的周期性到达每个传感器位置;而当存在振动时,叶片径向位移会导致实际到达时间与理论到达时间产生时间偏差(△t)。通过测量这一时间差,并结合转子转速和半径等参数,即可反推出叶片的振动位移。
叶尖间隙测量方法
叶尖间隙是评估叶片健康状态的重要参数之一。目前,电涡流法是测量叶尖间隙的主流技术之一。其原理如下:
电涡流效应:当交变电流通过线圈时,形成1个正弦交变磁场,叶片在磁场中切割磁感线就会产生感应电流,进而生成与原磁场方向相反的交变磁场,导致线圈的等效阻抗Z发生改变。
阻抗与间隙的关系:等效阻抗Z是叶尖间隙d的单值函数关系,可表示为Z=f(σ,μ,ω,r,d),式中:σ为叶片导电率,μ为叶片磁导率,ω为通过频率,r为叶片半径,d为叶尖间隙。
对于已知的电涡流式传感器和叶片,σ、μ、ω和r均是固定不变的。因此,线圈阻抗值Z仅与叶尖间隙d有关,通过电涡流传感器的转换电路,可将线圈阻抗值Z的变化转化为输出电压U,从而精确测量叶尖间隙。
我司的叶尖计时实验台
叶尖计时实验台结构简单,操作方便,性能稳定。可灵活配置振动、转速、噪声、位移等等机械参量测量的传感器。可以模拟转子传动系统的多种常见机械故障并进行故障特征分析。
该实验台可完成叶尖计时实验,其实验目的是研究叶尖计时特性,为从事叶片转子传动及相关课程研究的研究人员提供了一个良好的实验分析条件。
叶尖计时特性
核心特性
非接触测量:使用光学或微波传感器在不接触叶片的情况下进行测量
高精度:可检测微米级的叶片振动和变形
实时监测:能够在机器运行过程中实时获取数据
技术特点
多传感器布置:通常在机匣周围布置6个传感器
异步采样:采样频率与叶片旋转频率不同步
间接测量:通过测量叶片到达时间推算振动参数
测量能力
叶片损伤识别:裂纹、腐蚀、侵蚀等缺陷检测
叶片间隙测量:叶尖与机匣之间的间隙监测