一種將葉片振動信號和軸振信號融合的旋轉實驗裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種將燃氣輪機壓氣機動葉片振動信號和軸振信號融合的實驗裝置，尤其涉及葉片振動信號測量裝置和軸振信號測量裝置，屬于旋轉機械振動信號監測技術領域。
【背景技術】
[0002]重型燃氣輪機是燃氣一蒸汽聯合循環發電機組的核心設備，是能源高效轉換與潔凈利用系統的核心動力裝備。燃氣輪機的壓氣機是實現燃氣輪機熱力循環中的空氣壓縮過程，以求連續不斷地向燃燒室提供高壓空氣，是燃氣輪機的一個重要組成部件。壓氣機動葉片的葉型設計及整機運行的平穩性是國際上各大研究機構和制造商最為關注的問題，同時也涉及到了電廠用戶的核心利益。壓氣機動葉片的葉型設計很大程度決定了壓氣機轉子的振動情況，從而影響整機運行的平穩性。在壓氣機動葉片初始設計階段，很難將壓氣機動葉片在實際運行工況下的各種情況考慮周全。實時在線監測壓氣機動葉片運行的振動情況，有利于在動葉片葉型優化設計和整機運行平穩性提高方面尋求突破。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型所要解決的技術問題，就是提供一種便于進行動葉片運行工況實時在線監測和失速工況、喘振工況模擬，同時考慮了動葉片振動與轉軸振動耦合關系的實驗裝置。
[0004]本實用新型通過如下技術方案解決其技術問題:一種將葉片振動信號和軸振信號融合的旋轉實驗裝置，包括用于模擬壓氣機的機體模擬組件、用于獲取轉軸、動葉片振動信息的監測組件和用于控制壓氣機運行工況的節流組件；
[0005]所述機體模擬組件包括殼體、轉軸、動葉片組件、靜葉片組件、電機、導流器，所述殼體為具有圓柱形空腔、兩端開口的筒體，一端為進氣端，另一端為排氣端，所述轉軸轉動安裝在所述殼體內，中軸線與所述殼體的中軸線重合，所述動葉片組件安裝在所述轉軸上，與所述轉軸連為一體，所述靜葉片組件靜葉片徑向地安裝在所述殼體內壁上，所述靜葉片組件相比于所述動葉片組件，更靠近于所述殼體的排氣端，所述電機安裝在所述殼體的進氣端，輸出軸與所述轉軸相連，以便驅動所述轉軸轉動，所述導流器安裝在所述電機的迎風面，用于來流空氣導流，所述導流器的迎風面呈流線型；
[0006]所述節流組件安裝在所述殼體的端部，用于控制壓氣機進口流量；
[0007]所述監測組件包括用于監測動葉片振動情況的葉尖定時傳感器、用于監測所述轉軸X、y、z三個方向的振動情況的軸振傳感器、用于監測所述轉軸轉速的轉速同步傳感器，所述葉尖定時傳感器正對著所述動葉片的葉尖安裝在所述動葉片旁，所述軸振傳感器、轉速同步傳感器均安裝在所述轉軸附近。
[0008]本實用新型設置機體模擬組件，模擬動葉片的運行環境，通過節流組件調節壓氣機的進口流量，從而模擬壓氣機的各種運行工況，如失速工況、喘振工況，以便真實再現動葉片的實際運行工況，再通過監測組件采集轉軸、動葉片的振動數據，可為壓氣機動葉片的葉型設計及整機運行的平穩性研究提供可靠的實驗數據。本實驗裝置可以同時測量葉尖振動信號和轉軸振動信號，為研究葉片與轉軸之間的耦合提供參考數據，對優化壓氣機動葉片葉型設計具有重要意義。
[0009]所述電機為變頻電機，以便實現在不同轉速下壓氣機失速工況和喘振工況的模擬。
[0010]作為本實用新型的優選實施方式:所述葉尖定時傳感器偏離所述動葉片的中線設置，以便可以監測到動葉片扭振的情況。
[0011]所述節流組件安裝在所述殼體的排氣端，所述節流組件包括直線往復運行機構和節流閥門，所述節流閥門安裝在所述直線往復運行機構上，所述直線往復運行機構平行于所述殼體的中軸線設置，并使所述節流閥門的中線與所述殼體的中軸線重合，所述節流閥門的迎風面正對著所述殼體的排氣口，所述節流閥門的迎風面呈流線型，所述節流閥門隨所述直線往復運行機構在所述殼體的中軸線上作靠近或遠離所述殼體以控制進口流量的運動。
[0012]本實用新型通過直線往復運行機構帶動節流閥門，在所述殼體的中軸線上作靠近或遠離所述殼體的運動，來調節壓氣機的進口流量，簡化了現有技術中通過閥門開度控制進口流量的復雜機械結構。
[0013]所述監測組件還包括信調系統、數據采集卡、計算機;所述信調系統與所述葉尖定時傳感器、軸振傳感器、轉速同步傳感器分別相連，接收各所述傳感器采集到的信號并為各所述傳感器提供能源驅動，所述信調系統與所述數據采集卡相連，輸出脈沖信號到所述數據采集卡，所述數據采集卡與所述計算機相連，輸出數字信號到所述計算機，所述計算機還與所述直線往復運行機構相連，控制所述直線往復運行機構的往復運動。
[0014]所述動葉片組件拆卸式安裝在所述轉軸上，所述動葉片組件與所述轉軸鍵連接。本實用新型轉軸與動葉輪組件之間的拆裝式連接結構，以便分別換裝有裂紋動葉片組件和無裂紋動葉片組件，分別監測它們的振動情況。
[0015]所述殼體由兩個半環拆卸式對接而成，以便殼體內各部件的安裝。
[0016]相對于現有技術，本實用新型具有如下有益效果:
[0017]本實用新型結構簡單，成本低廉，搭建方便，可在不同轉速下模擬壓氣機失速工況和喘振工況;本發明動葉輪組件與轉軸間采用可拆式連接方式，可換裝不同健康程度的動葉輪組件進行振動信號測量，本發明采用非接觸式測量方式測量動葉片、轉軸的振動數據，實現了非接觸測量下葉片振動和轉軸振動信息的融合，以便研究兩者之間的耦合情況;本實用新型，滿足了葉片振動與轉軸振動耦合系統在失速和喘振工況下的機理實驗及驗證實驗的功能需求。
【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型較佳實施例的的結構示意圖；
[0019]圖2為圖1的側視圖；
[0020]圖3為圖1中動葉片組件的結構不意圖；
[0021]圖中:1.導流器，2.電機，3.聯軸器，4.軸承，5.輪盤，6.動葉片，7.靜葉片，8.墊片，9.螺母，10.轉軸，11.節流閥門，12.直線往復運行機構，13.軸振傳感器，14.轉速同步傳感器，15.葉尖定時傳感器，16-1、16-2、16-3.支架，17.螺栓，18.信調系統，19.數據采集卡，20.計算機，21.上缸，22.下缸，23.基座，25.法蘭結構，26.鍵連接結構，27.滑塊，28.導軌。
【具體實施方式】
[0022]圖1、2為本實施例的旋轉實驗裝置的結構示意圖，如圖1、2所示，本實施例的旋轉實驗裝置主要由三部分組成:用于模擬壓氣機的機體模擬組件、用于獲取轉軸、動葉片振動信息的監測組件和用于控制壓氣機運行工況的節流組件。
[0023]機體模擬組件主要包括殼體、轉軸10、動葉片組件、靜葉片組件、變頻電機2、導流器I。本實用新型采用變頻電機以便使壓氣機在不同轉速下模擬壓氣機失速工況、喘振工況等運行工況。
[0024]本實施例中殼體呈圓筒狀，水平設置，其兩端開口，且兩端口外壁外翻，形成擴口。殼體由兩個半環即上缸21、下缸22通過法蘭結構25對接而成。對開的結構方便了殼體內部各部件的安裝。殼體一端為進氣端，另一端為排氣端，如圖1、2中，殼體左端為排氣端，右端為進氣端。
[0025]如圖1所示，轉軸10通過軸承4和支架16-1轉動安裝在殼體內，轉軸10中軸線與殼體的中軸線重合。動葉片組件安裝在轉軸10上，與轉軸10連為一體，以便隨轉軸10同步運轉。動葉片組件安裝在轉軸10上的具體結構為:動葉片組件套裝在轉軸10上，一側抵于轉軸10的軸肩上，另一側由同樣套裝在轉軸10上的螺母9、墊片10鎖緊。動葉片組件采用上述可拆卸式的安裝結構，以便可以換裝有裂紋動葉片組件和無裂紋動葉片組件，分別監測它們的振動情況。如圖3所示，動葉片組件由環形的輪盤5和位于輪盤5外壁上徑向均勻設置的多個動葉片6組成，動葉片6和輪盤5—體加工，為金屬材質。輪盤5內壁與轉軸10之間設有相配合的鍵連接結構26，以便傳遞扭矩。
[0026]本實施例中，靜葉片組件由多個徑向均勻焊接在殼體內壁的靜葉片7組成，也為金屬材質，其在殼體內的安裝位置相比于動葉片組件，更靠近于殼體的排氣端。
[0027]電機2通過支架16-2安裝在殼體的進氣端，輸出軸通過聯軸器3與轉軸10相連，以便驅動轉軸1轉動。
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