專利名稱：葉輪機械葉片故障葉間間距監(jiān)測診斷法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及了一種葉輪機械葉片故障的監(jiān)測診斷方法。該方法利用傳感器非接觸測量相鄰兩葉片間的間距，對所測的間距進行分析處理，提取葉片故障特征，判別葉片是否有故障、故障類型、故障嚴重程度，并進行葉片故障預報。該方法主要適用于各類葉輪機械優(yōu)化設計、性能評價、運行監(jiān)控和故障診斷。
目前在檢索到的資料中，原蘇聯(lián)巴拉諾夫中央研究院提出監(jiān)測葉片振動的間斷相位法。旋轉(zhuǎn)葉片在強大風阻力的作用下將產(chǎn)生形變，變化的風阻力和葉片彈性恢復力共同作用，使葉片相對于葉輪機械轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生振動，其振幅較穩(wěn)定。當葉片有了微小疲勞裂痕或其它故障時，葉片的振幅會明顯升高。間斷相位法的原理是測量葉片頂端進入和離開脈沖傳感器的掃描寬度。這些脈沖傳感器是安裝在葉輪機械葉片相對應的外殼上，當葉片通過脈沖傳感器時，脈沖傳感器將產(chǎn)生脈沖，然后從這些脈沖寬度中分析出有關(guān)葉片振動情況的信息。采用間斷相位法測試時，葉片處于正常狀態(tài)時，示波器上出現(xiàn)規(guī)則的波形；葉片振動、折斷時，脈沖傳感器輸出的信號將出現(xiàn)相位差，體現(xiàn)在故障前后葉片掃描寬度發(fā)生變化，此時示波器上射線長度會發(fā)生改變，由此能判斷葉片振動的大小。根據(jù)間斷相位法得到的葉片振動信息能診斷葉片故障。
間斷相位法的主要步驟是用傳感器采集葉片在動態(tài)下相對于轉(zhuǎn)動軸的振動幅值信號；從某個葉片進入傳感器開始產(chǎn)生脈沖，將該脈沖信號輸入到電子射線管的垂直偏轉(zhuǎn)板上，使射線沿著屏位移并開始繪制垂直掃描線，當該葉片離開傳感器時，脈沖消失，射線停止移動并結(jié)束垂直掃描線的繪制；根據(jù)屏幕上射線的長度確定葉片振動的振幅，由測到的振動信息判斷葉片故障形式。
間斷相位法有以下不足出現(xiàn)能真實反映最大振幅的機率很低。因為能產(chǎn)生最大掃描寬度的條件是沿旋轉(zhuǎn)方向，葉片為正向最大位移時進入傳感器掃描區(qū)，同時，沿旋轉(zhuǎn)方向，葉片為反向最大位移時離開傳感器掃描區(qū)，但出現(xiàn)以上條件的機率很低；不能對葉片振動和葉片故障進行區(qū)分。由于工況變化和葉片個體的差異，導致各葉片振幅有一定的差異，所以用間斷相位法不能從測試得到的振幅中分辨出葉片正常和葉片故障產(chǎn)生的振幅；只能測量葉片振動參數(shù)，不適合監(jiān)測診斷葉片變形、彎曲、松動。
本發(fā)明使用的裝置包括1、葉片脈沖傳感器如北京測振儀器廠8500系列電渦流傳感器，型號85811-01A-85745-01A。
2、前置器如北京測振儀器廠8500系列電渦流傳感器φ8探頭前置器，型號85811-01A。
3、A/D卡如美國National Instruments公司產(chǎn)品，型號DAQCARD-1200。
4、計算機如美國Dell公司H500XT筆記本計算機或中高檔PC機。
5、連接電纜如重慶電纜廠生產(chǎn)，型號RVVP4×0.2屏蔽信號電纜或其它屏蔽電纜。
6、鑒相脈沖傳感器如北京測振儀器廠8500系列電渦流傳感器，型號85811-01A-85745-01A。
7、直流穩(wěn)壓電源；如遼寧朝陽市電源有限公司生產(chǎn)，型號4NIC-X24。
本裝置的構(gòu)成是在葉輪機械徑向外殼上安裝脈沖傳感器，傳感器探頭對準葉輪機械同一級上的所有葉片，探頭距離葉片頂部均為1～2mm；在葉輪的主軸外緣直徑方向的上方安裝一個鑒相脈沖傳感器的定位件，該定位件要與葉輪上的其中一葉片對齊，與該定位件對應的葉片標記為一號葉片。在定位件的上方安裝鑒相脈沖傳感器，鑒相脈沖傳感器的探頭與定位件之間的距離為1～2mm；用傳感器自帶的電纜將傳感器和前置器連接，用連接電纜將前置器和A/D卡連接，A/D卡插入計算機插槽；用連接電纜將直流穩(wěn)壓電源上的±15伏電源與前置器連接。
葉輪機械葉片故障葉間間距監(jiān)測診斷法的原理是考慮到葉片發(fā)生故障后將引起葉片之間間距的變化。而葉片間間距的變化能用脈沖傳感器檢測到的脈沖之間的寬度變化反映出來，因此采用安裝在葉輪機械外殼上的葉片脈沖傳感器非接觸測量旋轉(zhuǎn)葉片經(jīng)過葉片脈沖傳感器探頭時產(chǎn)生的葉片信號脈沖，用該信號脈沖檢測相鄰葉片間的間距，同時利用鑒相脈沖傳感器檢測到的鑒相信號脈沖進行葉片數(shù)細分，達到對葉間間距分度的目的，使葉間動態(tài)間距與葉片一一對應。在葉輪機械連續(xù)運轉(zhuǎn)過程中，葉輪旋轉(zhuǎn)一圈檢測到的葉間間距為一個樣本，通過對多樣本的數(shù)據(jù)進行處理，分析計算脈沖間的動態(tài)間距的變化，獲取葉片振動和葉片故障的信息。當葉片沒有故障時，兩葉片間的間距是固定的，葉片脈沖傳感器產(chǎn)生的信號脈沖之間的間距是均勻的。而葉片發(fā)生故障時，脈沖信號間的間距會發(fā)生變化。因此，通過對信號脈沖間距的動態(tài)分析，能判斷葉片的運行狀態(tài)并診斷葉片故障。
考慮到葉片振動也將引起葉片之間動態(tài)間距的變化，但是葉片振動和葉片故障所引起的葉間動態(tài)間距變化的特點不同，因此可以區(qū)分葉片振動和葉片故障。對剛性葉片而言，相對于葉片故障引起的動態(tài)間距的變化來說，葉片振動引起的動態(tài)間距的變化是可以忽略的。對柔性葉片而言，相對于葉片故障引起的動態(tài)間距的變化來說，葉片振動引起的動態(tài)間距的變化較大。當轉(zhuǎn)速高、負荷大的條件下，某些葉輪機械上的剛性葉片變?yōu)槿嵝匀~片，反之，某些葉輪機械上的柔性葉片變?yōu)閯傂匀~片。
為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)實施方案是1、啟動動力機構(gòu)，使葉輪機械轉(zhuǎn)動；2、啟動計算機，并運行“開始”菜單中“程序”選項下的葉輪機械葉片故障葉間間距監(jiān)測診斷軟件；3、計算機顯示該軟件的主畫面；4、用鼠標左鍵單擊主畫面上名稱為“葉間間距監(jiān)測診斷法”的按鈕；5、輸入被測葉輪機械的葉片數(shù)目，用鼠標左鍵單擊“確定”按鈕；6、選擇剛性葉片或柔性葉片，并用鼠標左鍵單擊“確定”按鈕；7、葉片脈沖傳感器采集反映相鄰葉片間間距變化的葉片信號脈沖和鑒相脈沖傳感器采集鑒相信號脈沖，使這兩種信號脈沖自動進入前置器，前置器對其放大、濾波處理后送入計算機；8、計算機根據(jù)從前置器傳來的信號，自動顯示葉輪機械開始被監(jiān)測后葉輪機械各葉片的脈沖信號隨時間變化的葉片信號脈沖圖，鑒相脈沖傳感器定位件產(chǎn)生的脈沖隨時間變化的鑒相信號脈沖圖以及被測葉輪機械上的各葉片轉(zhuǎn)動一圈，葉片脈沖傳感器產(chǎn)生的信號脈沖為一組葉片信號脈沖，轉(zhuǎn)動n圈，組成n組葉片信號脈沖，n組葉片信號脈沖與細分鑒相信號脈沖構(gòu)成的葉片故障診斷圖。每一葉片對應的細分鑒相信號脈沖是由鑒相脈沖傳感器定位件連續(xù)兩次通過鑒相脈沖傳感器產(chǎn)生的脈沖寬度除以葉輪機械的葉片數(shù)減1后得到，以此將每一葉片產(chǎn)生的所有葉片信號脈沖與相應的細分鑒相信號脈沖對應；對于剛性葉片，由于剛性葉片沒有振動，當葉片沒有故障時，該葉片所有的信號脈沖與其對應的細分鑒相信號脈沖在同一條直線上，此時的Xij接近于零。當某葉片產(chǎn)生了故障時，均不同程度地引起葉片信號脈沖的提前或滯后，Xij不等于零，Xij越大，故障越嚴重。對Xij設定故障警告值T，以此為基準，計算機進行趨勢分析。當|Xij|≥T后，計算機報警。T是根據(jù)所監(jiān)測設備的重要性、轉(zhuǎn)速高低由公式 而具體確定的。
對于柔性葉片，無論是否發(fā)生葉片故障都將產(chǎn)生葉片振動。當葉片沒有故障時，該葉片信號脈沖與其對應的細分鑒相信號脈沖不在同一條直線上，葉片脈沖在其對應的細分鑒相信號脈沖位置的左右徘徊，Xij不等于零，Xij的平均值 接近于零。葉片的振動幅度F等于該葉片的多次測量中的Xij的最大值max{Xij}與最小值min{Xij}的差值。當葉片發(fā)生故障時，Xij的平均值G不等于零，平均值G越大表明故障越嚴重。以此區(qū)分葉片振動與葉片故障。根據(jù)所監(jiān)測設備的重要性、轉(zhuǎn)速高低對G設定故障警告值T，同時對振動幅度F設定振動警告值W，W是根據(jù)有關(guān)相應的葉輪機械葉片振動國家標準確定，以此為基準計算機進行趨勢分析和報警；其中Xij——葉輪機械旋轉(zhuǎn)第i圈時第j片葉片的信號脈沖與細分鑒相信號脈沖出現(xiàn)的時間差值，i——葉片轉(zhuǎn)動的圈數(shù)編號，i＝1，2，……n，n——測試時葉輪轉(zhuǎn)動的實際圈數(shù)，j——葉片號數(shù)，j＝1，2，……m，m——實際的葉片數(shù)目，s——葉片頂端的最大允許變形量，k——葉片安全系數(shù)，查國家標準確定，
ω——葉輪機械旋轉(zhuǎn)的角速度，R——葉片頂端到轉(zhuǎn)軸中心的距離。
9、觀察故障診斷圖，并對故障進行分析判斷。當葉片的葉片信號脈沖完全消失，就能診斷該葉輪機械發(fā)生葉片折斷或斷落。
對于剛性葉片，當葉片的大量葉片信號脈沖位置相對于細分鑒相信號脈沖位置滯后，在故障診斷圖上葉片信號脈沖出現(xiàn)在細分鑒相信號脈沖的右邊，此時Xij大于零，能初步診斷出葉輪機械葉片變形。當葉片的大量葉片信號脈沖位置相對于細分鑒相信號脈沖位置提前，在故障診斷圖上葉片信號脈沖出現(xiàn)在細分鑒相信號脈沖的左邊，此時Xij小于零，則能初步診斷葉輪機械有葉片松動或葉片變形；對柔性葉片，當葉片的大量葉片信號脈沖平均后的位置總是相對于細分鑒相信號脈沖位置提前，此時G小于零，就能初步診斷葉輪機械有葉片松動或葉片變形。當葉片的大量葉片脈沖平均后的位置相對于細分鑒相信號脈沖位置滯后，此時G大于零，則能初步診斷葉輪機械有葉片變形；10、關(guān)閉葉輪機械，打開機殼確認故障種類，當葉輪機械沒有故障時，連續(xù)監(jiān)測。
本方法與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下技術(shù)效果(1)測量時的可靠性高。因為本發(fā)明的方法是對葉片間間距進行監(jiān)測，并不需要直接檢測到每個葉片的變化情況，所以不要求傳感器產(chǎn)生最大掃描寬度。避免了要傳感器產(chǎn)生最大掃描寬度而實際中傳感器能產(chǎn)生最大掃描寬度的機率很小這個矛盾。從而提高了可靠性。
(2)能夠診斷出的葉片故障種類多。本方法能診斷出的葉片故障種類有折斷、斷落、變形、松動。而間斷相位法只能檢測出葉片的有關(guān)振動參數(shù)。
(3)監(jiān)測準確性高。在實驗室試驗中，利用葉片轉(zhuǎn)子實驗臺進行監(jiān)測診斷，其結(jié)果準確率達到90％-100％。由

圖14的結(jié)果表明對由6片葉片構(gòu)成的葉輪機械進行測試時，當有5片葉片出現(xiàn)松動時，檢測并診斷出5片葉片發(fā)生葉片松動；當有4片葉片彎曲時，檢測并診斷出4片葉片發(fā)生葉片彎曲；當有一片葉片出現(xiàn)折斷時，檢測并診斷出1片葉片發(fā)生折斷。并且位置準確，測試準確率達到100％。對由12片葉片構(gòu)成的葉輪機械進行測試時，當有7片葉片出現(xiàn)松動時，檢測并診斷出了其中的6片葉片松動；當有1片葉片出現(xiàn)彎曲時，檢測并診斷出了1片葉片發(fā)生彎曲；當有2片葉片折斷時，檢測并診斷出了2片葉片發(fā)生折斷。并且位置準確，其準確率達到90％。而且本方法能嚴格區(qū)分葉片振動和葉片故障，因而使準確率大大增加。
(4)簡單易懂，只需記住故障診斷圖上的葉片信號脈沖位置與細分鑒相信號脈沖位置關(guān)系特征對應的具體故障種類，就能對葉輪機械葉片故障進行診斷。
(5)實現(xiàn)容易，不需復雜專門設計的監(jiān)測診斷裝置就能實現(xiàn)葉輪機械葉片故障的監(jiān)測診斷。
圖8 取下標號為一號葉片后的葉片信號脈沖圖，圖9 6片剛性葉片組成的葉片轉(zhuǎn)子實驗臺在正常工作情況下的故障診斷圖，圖10 6片剛性葉片組成的葉片轉(zhuǎn)子實驗臺在取下標號為一號葉片后的故障診斷圖，圖11 6片柔性葉片組成的葉片轉(zhuǎn)子實驗臺在正常工作情況下的故障診斷圖，圖12 6片柔性葉片組成的葉片轉(zhuǎn)子實驗臺在標號為三號葉片彎曲情況下的故障診斷圖，圖13 葉輪機械葉片故障葉間間距監(jiān)測診斷軟件流程圖，圖14 由6片或12片葉片組成的葉片轉(zhuǎn)子試驗臺部分故障診斷結(jié)果圖，在圖1至圖2中1、機殼 7、計算機2、葉片 8、軸承座3、轉(zhuǎn)子 9、支座4、螺釘 10、機座5、脈沖傳感器 11、電機6、前置器
1、在葉片轉(zhuǎn)子實驗臺上安裝6片剛性葉片，剛性葉片的具體監(jiān)測診斷步驟如下(1)輸入軟件密碼aaaa。
(2)計算機屏幕上提示輸入葉輪機械葉片數(shù)目，輸入數(shù)字6，用鼠標左鍵單擊“確定”按鈕。
(3)用鼠標左鍵單擊名為“剛性葉片”的按鈕，進入剛性葉片葉間間距監(jiān)測診斷。
(4)顯示6片葉片的葉片信號脈沖圖、鑒相信號脈沖圖和故障診斷圖。此時的葉片信號脈沖圖上的脈沖之間的間距均勻。鑒相信號脈沖圖上顯示有三個脈沖信號。故障診斷圖上的X1表示測量6片葉片的第一圈，同理X2、X3、X4、X5分別表示葉片轉(zhuǎn)子實驗臺轉(zhuǎn)動的第2、3、4、5圈的測量，圖上底部的每個三角形符號表示細分鑒相信號產(chǎn)生的脈沖，其它的三角形符號表示每片葉片通過葉片脈沖傳感器探頭時產(chǎn)生的信號脈沖，圖頂部的序號對應6片葉片的編號。
(5)計算機計算Xij的值等于0，觀察故障診斷圖，看出故障診斷圖上的每片葉片在每次通過葉片脈沖傳感器時產(chǎn)生的葉片信號脈沖與各自對應的細分鑒相信號脈沖均在同一條直線上，葉片沒有故障。
(6)用鼠標左鍵單擊界面上的“停止采樣”按鈕。
(7)用鼠標左鍵單擊界面右上角的“關(guān)閉”按鈕，退出葉輪機械葉片故障葉間間距監(jiān)測診斷軟件系統(tǒng)。
(8)用鼠標左鍵單擊“開始”菜單中的“關(guān)閉”選項，關(guān)閉計算機。
(9)切斷電源，葉輪停止轉(zhuǎn)動。
(10)從葉輪上取下第一片葉片。
(11)重復啟動電機，使葉輪機械轉(zhuǎn)動到葉片信號脈沖和鑒相信號脈沖進入計算機的過程。
(12)顯示葉片信號脈沖圖、鑒相信號脈沖圖和故障診斷圖。此時的葉片信號脈沖圖上有兩個葉片脈沖之間的間距發(fā)生了明顯的變化，有一個葉片信號脈沖完全消失了。同時根據(jù)鑒相信號脈沖圖上的脈沖能初步分析出是第一片葉片可能折斷或斷落。觀察故障診斷圖，第一片葉片的葉片脈沖完全消失，即Xi1為無窮大了，初步判斷第一號葉片發(fā)生折斷或斷落。
(13)計算機計算Xij的值，Xi1的值為無窮大，計算機發(fā)出報警聲。
(14)用鼠標左鍵單擊界面上的“停止采樣”按鈕。
(15)關(guān)閉電機，使葉輪停止轉(zhuǎn)動。
(16)用鼠標左鍵單擊界面右上角的“關(guān)閉”按鈕，退出葉輪機械葉片故障葉間間距監(jiān)測診斷軟件。
(17)用鼠標左鍵單擊“開始”菜單中的“關(guān)閉”選項，關(guān)閉計算機。
其余步驟與技術(shù)方案相同。
2、在葉片轉(zhuǎn)子實驗臺上安裝6片柔性葉片，柔性葉片的具體監(jiān)測診斷步驟如下(1)重復啟動電機，使葉輪機械轉(zhuǎn)動到輸入葉片數(shù)的過程。
(2)用鼠標左鍵單擊“柔性葉片”的按鈕，進入柔性葉片葉間間距監(jiān)測診斷。
(3)葉片脈沖傳感器采集到的葉片信號脈沖和鑒相傳感器采集的鑒相信號脈沖經(jīng)過前置器的濾波、放大處理進入計算機。
(4)顯示6片柔性葉片的故障診斷圖。該故障診斷圖上的X1表示6片柔性葉片測量的第一圈，同理有X2、X3、X4、X5分別表示對整個葉輪機械轉(zhuǎn)動的第2、3、4、5圈的測量，圖上底部的每個三角形符號表示細分鑒相信號產(chǎn)生的脈沖，其它的三角形符號表示每片葉片通過葉片脈沖傳感器探頭時產(chǎn)生的脈沖，圖頂部的序號對應葉片的編號。
(5)計算機計算每一葉片對應的Xij的平均值等于0。觀察6片柔性葉片的故障診斷圖，看出故障診斷圖上的每片葉片在每次通過葉片脈沖傳感器時產(chǎn)生的葉片信號脈沖與各自對應的細分鑒相信號脈沖雖然不在同一條直線上，但它們總是在各自對應的細分鑒相信號脈沖位置的左右徘徊，它們的平均位置與各自對應的細分鑒相信號脈沖位置在同一條直線上，葉片沒有故障。
(6)重復“停止采樣”到葉輪停止轉(zhuǎn)動的步驟。
(7)使第三號葉片頂端彎曲。
(8)重復啟動電機到葉片信號脈沖和鑒相信號脈沖進入計算機的步驟。
(9)顯示故障診斷圖。觀察故障診斷圖，看出故障診斷圖上的三號葉片在每次通過葉片傳感器時產(chǎn)生的葉片信號脈沖的平均位置與它對應的細分鑒相信號脈沖位置相比滯后，第三號葉片有葉片彎曲。
(10)計算機計算每一葉片對應的Xij的平均值，其中，第三號葉片的Xi3的平均值大于0，計算機發(fā)出報警聲。
(11)重復“停止采樣”到關(guān)閉計算機的步驟。
其余步驟與技術(shù)方案相同。
權(quán)利要求
1.一種葉輪機械葉片故障葉間間距監(jiān)測診斷法，其特征在于該監(jiān)測診斷法的步驟如下(1)啟動動力機構(gòu)，使葉輪機械轉(zhuǎn)動；(2)啟動計算機，并運行“開始”菜單中“程序”選項下的葉輪機械葉片故障葉間間距監(jiān)測診斷軟件；(3)計算機顯示該軟件的主畫面；(4)用鼠標左鍵單擊主畫面上名稱為“葉間間距監(jiān)測診斷法”的按鈕；(5)輸入被測葉輪機械的葉片數(shù)目，用鼠標左鍵單擊“確定”按鈕；(6)選擇剛性葉片或柔性葉片，并用鼠標左鍵單擊“確定”按鈕；(7)葉片脈沖傳感器采集反映相鄰葉片間間距變化的葉片信號脈沖和鑒相脈沖傳感器采集鑒相信號脈沖，使這兩種信號脈沖自動進入前置器，前置器對其放大、濾波處理后送入計算機；(8)計算機根據(jù)從前置器傳來的信號，自動顯示葉輪機械開始被監(jiān)測后葉輪機械各葉片的脈沖信號隨時間變化的葉片信號脈沖圖，鑒相脈沖傳感器定位件產(chǎn)生的脈沖隨時間變化的鑒相信號脈沖圖以及被測葉輪機械上的各葉片轉(zhuǎn)動一圈，葉片脈沖傳感器產(chǎn)生的信號脈沖為一組葉片信號脈沖，轉(zhuǎn)動n圈，組成n組葉片信號脈沖，n組葉片信號脈沖與細分鑒相信號脈沖構(gòu)成的葉片故障診斷圖；對于剛性葉片，由于剛性葉片沒有振動，當葉片沒有故障時，該葉片所有的信號脈沖與其對應的細分鑒相信號脈沖在同一條直線上，此時的Xij接近于零。當某葉片產(chǎn)生了故障時，均不同程度地引起葉片信號脈沖的提前或滯后，Xij不等于零，Xij越大，故障越嚴重，對Xij設定故障警告值T，以此為基準，計算機進行趨勢分析，當|Xij|≥T后，計算機報警，T是根據(jù)所監(jiān)測設備的重要性、轉(zhuǎn)速高低由公式 而具體確定的；對于柔性葉片，無論是否發(fā)生葉片故障都將產(chǎn)生葉片振動，當葉片沒有故障時，該葉片信號脈沖與其對應的細分鑒相信號脈沖不在同一條直線上，葉片脈沖在其對應的細分鑒相信號脈沖位置的左右徘徊，Xij不等于零，Xij的平均值 接近于零，葉片的振動幅度F等于該葉片的多次測量中的Xij的最大值max{Xij}與最小值min{Xij}的差值，當葉片發(fā)生故障時，Xij的平均值G不等于零，平均值G越大表明故障越嚴重，以此區(qū)分葉片振動與葉片故障，根據(jù)所監(jiān)測設備的重要性、轉(zhuǎn)速高低對G設定故障警告值T，同時對振動幅度F設定振動警告值W，W是根據(jù)有關(guān)相應的葉輪機械葉片振動國家標準確定，以此為基準計算機進行趨勢分析和報警；其中Xij——葉輪機械旋轉(zhuǎn)第i圈時第j片葉片的信號脈沖與細分鑒相信號脈沖出現(xiàn)的時間差值，i——葉片轉(zhuǎn)動的圈數(shù)編號，i＝1，2，……n，n——測試時葉輪轉(zhuǎn)動的實際圈數(shù)，j——葉片號數(shù)，j＝1，2，……m，m——實際的葉片數(shù)目，s——葉片頂端的最大允許變形量，k——葉片安全系數(shù)，查國家標準確定，ω——葉輪機械旋轉(zhuǎn)的角速度，R——葉片頂端到轉(zhuǎn)軸中心的距離；(9)觀察故障診斷圖，并對故障進行分析判斷，當葉片的葉片信號脈沖完全消失，就能診斷該葉輪機械發(fā)生葉片折斷或斷落；對于剛性葉片，當葉片的大量葉片信號脈沖位置相對于細分鑒相信號脈沖位置滯后，在故障診斷圖上葉片信號脈沖出現(xiàn)在細分鑒相信號脈沖的右邊，此時Xij大于零，能初步診斷出葉輪機械葉片變形，當葉片的大量葉片信號脈沖位置相對于細分鑒相信號脈沖位置提前，在故障診斷圖上葉片信號脈沖出現(xiàn)在細分鑒相信號脈沖的左邊，此時Xij小于零，則能初步診斷葉輪機械有葉片松動或葉片變形；對柔性葉片，當葉片的大量葉片信號脈沖平均后的位置總是相對于細分鑒相信號脈沖位置提前，此時G小于零，就能初步診斷葉輪機械有葉片松動或葉片變形，當葉片的大量葉片脈沖平均后的位置相對于細分鑒相信號脈沖位置滯后，此時G大于零，則能初步診斷葉輪機械有葉片變形；(10)關(guān)閉葉輪機械，打開機殼確認故障種類，當葉輪機械沒有故障時，連續(xù)監(jiān)測。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的葉輪機械葉片故障葉間間距監(jiān)測診斷法，其特征在于剛性葉片的監(jiān)測診斷步驟如下(1)輸入軟件密碼aaaa；(2)計算機屏幕上提示輸入葉輪機械葉片數(shù)目，輸入數(shù)字6，用鼠標左鍵單擊“確定”按鈕；(3)用鼠標左鍵單擊名為“剛性葉片”的按鈕，進入剛性葉片葉間間距監(jiān)測診斷；(4)顯示6片葉片的葉片信號脈沖圖、鑒相信號脈沖圖和故障診斷圖，此時的葉片信號脈沖圖上的脈沖之間的間距均勻，鑒相信號脈沖圖上顯示有三個脈沖信號，故障診斷圖上的X1表示測量6片葉片的第一圈，同理X2、X3、X4、X5分別表示葉片轉(zhuǎn)子實驗臺轉(zhuǎn)動的第2、3、4、5圈的測量，圖上底部的每個三角形符號表示細分鑒相信號產(chǎn)生的脈沖，其它的三角形符號表示每片葉片通過葉片脈沖傳感器探頭時產(chǎn)生的信號脈沖，圖頂部的序號對應6片葉片的編號；(5)計算機計算Xij的值等于0，觀察故障診斷圖，看出故障診斷圖上的每片葉片在每次通過葉片脈沖傳感器時產(chǎn)生的葉片信號脈沖與各自對應的細分鑒相信號脈沖均在同一條直線上，葉片沒有故障；(6)用鼠標左鍵單擊界面上的“停止采樣”按鈕；(7)用鼠標左鍵單擊界面右上角的“關(guān)閉”按鈕，退出葉輪機械葉片故障葉間間距監(jiān)測診斷軟件系統(tǒng)；(8)用鼠標左鍵單擊“開始”菜單中的“關(guān)閉”選項，關(guān)閉計算機；(9)切斷電源，葉輪停止轉(zhuǎn)動；(10)從葉輪上取下第一片葉片；(11)重復啟動電機，使葉輪機械轉(zhuǎn)動到葉片信號脈沖和鑒相信號脈沖進入計算機的過程；(12)顯示葉片信號脈沖圖、鑒相信號脈沖圖和故障診斷圖，此時的葉片信號脈沖圖上有兩個葉片脈沖之間的間距發(fā)生了明顯的變化，有一個葉片信號脈沖完全消失了，同時根據(jù)鑒相信號脈沖圖上的脈沖能初步分析出是第一片葉片可能折斷或斷落，觀察故障診斷圖，第一片葉片的葉片脈沖完全消失，即Xi1為無窮大了，初步判斷第一號葉片發(fā)生折斷或斷落；(13)計算機計算Xij的值，Xi1的值為無窮大，計算機發(fā)出報警聲；(14)用鼠標左鍵單擊界面上的“停止采樣”按鈕；(15)關(guān)閉電機，使葉輪停止轉(zhuǎn)動；(16)用鼠標左鍵單擊界面右上角的“關(guān)閉”按鈕，退出葉輪機械葉片故障葉間間距監(jiān)測診斷軟件；(17)用鼠標左鍵單擊“開始”菜單中的“關(guān)閉”選項，關(guān)閉計算機。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的葉輪機械葉片故障葉間間距監(jiān)測診斷法，其特征在于柔性葉片的監(jiān)測診斷步驟如下(1)重復啟動電機，使葉輪機械轉(zhuǎn)動到輸入葉片數(shù)的過程；(2)用鼠標左鍵單擊“柔性葉片”的按鈕，進入柔性葉片葉間間距監(jiān)測診斷；(3)葉片脈沖傳感器采集到的葉片信號脈沖和鑒相傳感器采集的鑒相信號脈沖經(jīng)過前置器的濾波、放大處理進入計算機；(4)顯示6片柔性葉片的故障診斷圖，該故障診斷圖上的X1表示6片柔性葉片測量的第一圈，同理有X2、X3、X4、X5分別表示對整個葉輪機械轉(zhuǎn)動的第2、3、4、5圈的測量，圖上底部的每個三角形符號表示細分鑒相信號產(chǎn)生的脈沖，其它的三角形符號表示每片葉片通過葉片脈沖傳感器探頭時產(chǎn)生的脈沖，圖頂部的序號對應葉片的編號；(5)計算機計算每一葉片對應的Xij的平均值等于0，觀察6片柔性葉片的故障診斷圖，看出故障診斷圖上的每片葉片在每次通過葉片脈沖傳感器時產(chǎn)生的葉片信號脈沖與各自對應的細分鑒相信號脈沖雖然不在同一條直線上，但它們總是在各自對應的細分鑒相信號脈沖位置的左右徘徊，它們的平均位置與各自對應的細分鑒相信號脈沖位置在同一條直線上，葉片沒有故障；(6)重復“停止采樣”到葉輪停止轉(zhuǎn)動的步驟；(7)使第三號葉片頂端彎曲；(8)重復啟動電機到葉片信號脈沖和鑒相信號脈沖進入計算機的步驟；(9)顯示故障診斷圖，觀察故障診斷圖，看出故障診斷圖上的三號葉片在每次通過葉片傳感器時產(chǎn)生的葉片信號脈沖的平均位置與它對應的細分鑒相信號脈沖位置相比滯后，第三號葉片有葉片彎曲；(10)計算機計算每一葉片對應的Xij的平均值，其中，第三號葉片的Xi3的平均值大于0，計算機發(fā)出報警聲；(11)重復“停止采樣”到關(guān)閉計算機的步驟。
全文摘要
一種葉輪機械葉片故障葉間間距監(jiān)測診斷法,涉及葉輪機械葉片故障的監(jiān)測診斷方法。該方法包括轉(zhuǎn)動葉輪機械,在計算機的“程序”中選葉輪機械葉片故障葉間間距監(jiān)測診斷軟件,顯示該軟件的主畫面,在其上選葉間間距監(jiān)測診斷法按鈕,輸入被測葉輪機械的葉片數(shù)目,確定葉片類型,將葉片脈沖信號和鑒相脈沖信號進行放大、濾波,送計算機,顯示葉片信號脈沖圖,鑒相信號脈沖圖和故障診斷圖,觀察故障診斷圖,并對葉片故障進行發(fā)現(xiàn)分析判斷。本發(fā)明測量時可靠性高,測量準確性高,能診斷葉片的多種故障,簡單易懂,實現(xiàn)容易,廣泛用于各種葉輪機械葉片故障葉間間距監(jiān)測診斷。
文檔編號G01B21/16GK1364998SQ0211337
公開日2002年8月21日 申請日期2002年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月9日
發(fā)明者謝志江, 劉飛, 唐一科, 歐陽奇, 柯研, 李遠友, 王毅 申請人:重慶大學