航空发动机叶片动频和动应力测量的主要特点是在高速旋转下的测量。高速旋转下测量一方面对传感器(如应变片)的安装和防护,对连接电缆的安装、焊接和防护等均提出了一些特殊的要求;另一方面对信号传递装置(如引电器等)要求也较为苛刻;此外,由于航空发动机的整机振动激振源复杂,再加上噪声,因此对其振动信号的分析处理需要采用多种方法进行反复研究比较,方可获得比较理想的测试结果。首先对叶片固有特
叶尖定时系统
航空发动机叶片动频和动应力测量的主要特点是在高速旋转下的测量。高速旋转下测量一方面对传感器(如应变片)的安装和防护,对连接电缆的安装、焊接和防护等均提出了一些特殊的要求;另一方面对信号传递装置(如引电器等)要求也较为苛刻;此外,由于航空发动机的整机振动激振源复杂,再加上噪声,因此对其振动信号的分析处理需要采用多种方法进行反复研究比较,方可获得比较理想的测试结果。首先对叶片固有特性分析方法和振动响应分析方法进行了综合性评述。
在总结前人对叶片固有特性和振动响应分析方法的基础上,采用解析法和有限元方法相结合,准确预估和分析叶片固有特性,采用CFD应用软件FLUENT对叶片进行三维流场的模拟,在此基础上对叶片进行振动响应分析。本文的主要研究内容大致可以归为以下几个方面:(1)研究叶片振动的解析计算方法,在叶片扭向角不大的情况下,通过建立一些假设将叶片视为变截面梁,利用经典的梁弯曲和梁扭转理论计算叶片的振型和自振频率。(2)采用ANSYS有限元软件,对叶片进行固有模态分析和带有预应力情况下的模态分析,并对两种情况下的结果进行了对比,其中考虑了转速不同时的离心力对叶片固有特性的影响,并绘制Campbell图。在旋转状态下叶片承受很大的离心力,增加了刚度,因此,一般情况下叶片的动频率高于其”频率,式中几为工作条件下的动频率。(3)采用FLUENT对叶片作流场分析,分析了叶片流场速度、压力等沿叶片径向分布情况,并研究了不同转速对叶片流场速度、压力的影响。(4)基于叶片流场分析的结果,应用ANSYS软件,对考虑S1、S2气动加载和集中载荷加载三种情况下的叶片振动响应进行了计算和分析。本文对叶片固有特性和振动响应分析方法研究实现了叶片振动解析法和考虑S1、S2气动加载、集中载荷加载振动响应的计算,对叶片的初期设计有重要的意义。
在风力发电机运行过程中,其相关振动信号能够有效反映设备部件运行状况, 并承载着设备故障信息。为此,利用相应技术对风机振动信号进行有效检测和分析, 将其数据作为设备健康状况的判断依据,就能实现风机叶片故障的有效预测。铁塔高度视地面障碍物对风速影响的情况,以及风轮的直径大小而定,一般在6-20米范围内。风机叶片工作中的振动频率一般在0.2Hz 以上,对比位移、速度和加速度,其中加速度信号幅值较大,表明可以充分利用加速度信号作为测量和处理对象。
利用加速度传感器对风机叶片加速度值进行测量,可有效掌握风机叶片的振动程度。其原理如下:首先,对加速度进行积分处理,获得速度信号v,从而掌握风机叶片振动频率;该工艺与新整体叶盘工艺稍有不同,因为夹紧系统的元件排列在一个圆圈上,同时夹持所有叶片。其次,对速度信号进行再积分,掌握风机叶片的振动位移s, 进而对风机叶片振动幅度进行有效掌握;获取三轴的加速度情况,并对振动位移分量进行合成以获取加速度矢量,通过已有信息得出叶片振动大小和方向,进而判断风机是否存在故障。
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