善测(天津)科技有限公司位于天津市西青学府工业区,于 2015年 7 月份成立,公司注册资本 500 万,是一家集研发生产一体的高科技公司。公司提供旋转机械状态监测和健康管理。等产品和服务。
航空发动机叶尖间隙成因的理论研究及数据分析系统的开发
在目前航空发动机设计与试验中,保持良好的叶尖间隙成为提高发动机性能的重要手段之一。在发动机工作中,保持良好的叶尖间隙配合可
机载间隙测量系统

善测(天津)科技有限公司位于天津市西青学府工业区,于 2015年 7 月份成立,公司注册资本 500 万,是一家集研发生产一体的高科技公司。公司提供旋转机械状态监测和健康管理。等产品和服务。
航空发动机叶尖间隙成因的理论研究及数据分析系统的开发
在目前航空发动机设计与试验中,保持良好的叶尖间隙成为提高发动机性能的重要手段之一。在发动机工作中,保持良好的叶尖间隙配合可以减少工作介质泄露,减小端壁损失从而提高发动机性能。在减小叶尖间隙提高其效率的同时可能还会导致转静子的碰摩,直接影响飞行安全。通过对国内外研究现状的分析比较,本文提出了基于电容法的叶尖间隙测量系统设计方案,并对部分硬件和软件进行了试验和测试,初步实现了对系统方案的验证。因此在飞行中保持良好的间隙配合对提高发动机性能和可靠性具有非常重要的实际意义和工程应用价值。本课题来源于中航工业沈阳发动机设计研究所安全重大基础研究课题任务。本文在对航空发动机转静子叶尖间隙测试技术发展现状和数据处理方法进行归纳分析的基础上,对转静子间隙的单传感器单步法的数学模型进行了推导,建立了转静子小二乘中心法的数学模型,建立了叶尖间隙相关特征参数FIR,IMP以及相对小二乘圆心的叶尖间隙值的数学模型,并建立了发动机水平放置时消除下沉量影响的数学模型,通过以上建立的模型求解的数值与国外成熟的发动机测试软件Linipot软件计算结果进行比对分析,误差均小于0.001,相对误差均小于0.005%,因此可断定本文所进行的理论研究结果正确,所建立的各理论模型与国外的Linipot软件的对应的数学模型一致。
基于交流放电的叶尖间隙测量系统,包括交流数控可调激励、放电探针、电流测量转换模块和数据处理模块,放电探针的一端与机匣的内壁相平齐,另一端露在机匣的外部,且放电探针插入机匣的部分包裹绝缘层;交流数控可调激励的高压端连接放电探针,阴极通过电流测量转换模块连接转子叶片的中心,电流测量转换模块经由数据处理模块连接交流数控可调激励的控制端,用以控制交流数控可调激励的输出电压大小和有无。测量方法是首先绘制放电起始电压与叶尖间隙的关系曲线,然后测量待测转子叶片的放电起始电压,根据关系曲线找到对应的叶尖间隙数值,即为待测转子叶片的叶尖间隙。(3)设计了基于PCI接口的叶尖间隙信号高速数据采集方案,通过数据采集卡将系统硬件与虚拟仪器LabVIEW结合,实现对叶尖间隙信号的采集与显示。其实用性强,安装使用方便,操作简单,调压时间短且。
叶尖间隙过大会降低发动机的工作效率,甚至引起发动机喘振,造成发动机损伤;间隙减小虽然能减少工作介质泄露,提高工作效率,但是过小的叶尖间隙会导致叶尖与机闸相互磨损碰撞,进而影响发动机的安全性和可靠性,严重时会导致发动机损坏,造成大量的经济损失,甚至威胁到人身安全。本文建立了基于光线跟踪理论的光纤传感器的三维数学模型,结合实际工艺,设计出具有补偿功能的四叉型光纤束传感器。
为了方便前期的调试工作,系统模拟部分的控制逻辑是由多个数字芯片搭建而成,当工作在高频信号时,信号波形有一定失真,这直接导致电容两端的电压输出值与理想值有一定差距。间隙减小虽然能减少工作介质泄露,提高工作效率,但是过小的叶尖间隙会导致叶尖与机闸相互磨损碰撞,进而影响发动机的安全性和可靠性,严重时会导致发动机损坏,造成大量的经济损失,甚至威胁到人身安全。在后期的改进中,该部分控制电路与数模转换器、RAM的控制逻辑一样应被设计在CPLD中,由此能大幅提高系统的检测精度。
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