]導流器I安裝在電機2的迎風面，導流器I作為電機2來流空氣導流元件，為硬質塑料，通過支架16-3安裝在機殼的內壁，前端面即迎風面呈流線型，后端緊挨著變頻電機2。
[0029]如圖1、2所示，節流組件安裝在殼體的排氣端，用于控制壓氣機進口流量。節流組件包括直線往復運行機構12和節流閥門11。節流閥門11的迎風面正對著殼體的排氣口，節流閥門11的迎風面呈流線型。直線往復運行機構12包括了導軌28和在導軌28上滑動的滑塊27，節流閥門11通過螺栓17固定在直線往復運行機構12的滑塊27上，導軌28平行與殼體的中軸線設置，并使節流閥門11的中線與殼體的中軸線重合。隨滑塊27在導軌28上移動，節流閥門11在殼體的中軸線上作靠近或遠離殼體以控制進口流量的運動，從而模擬壓氣機失速工況和喘振工況。
[0030]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15、用于監測轉軸x、y、z三個方向的振動情況的軸振傳感器13和用于監測轉軸轉速的轉速同步傳感器14。葉尖定時傳感器15通過殼體表面正對著動葉片6葉尖的開孔插裝在殼體上，所述開孔可在殼體周向上設置多個，設置時，可考慮偏離動葉片6的中線設置，以便可以監測到動葉片6扭振的情況。軸振傳感器13、轉速同步傳感器14均安裝在轉軸10附近。
[0031]如圖1所示，本實用新型的監測組件還包括信調系統18、數據采集卡19、計算機20。信調系統18與各傳感器15、14、13相連，用于對通過傳感器采集到的信號進行調理，同時為傳感器提供能源驅動，并輸出脈沖信號至數據采集卡19，數據采集卡19接受所述脈沖信號后，對其進行去噪、濾波、同步、計數、緩存處理后，輸出數字信號到計算機20，計算機20與直線往復運行機構12和數據采集卡19相連，接收來自數據采集卡19的數字信號，并對數據進行儲存，以供后續處理，同時控制直線往復運行機構12的往復運動。
[0032]旋轉實驗裝置的運行過程為:
[0033]接通電機2電源，調整到某一恒定轉速，通過聯軸器3和轉軸10，電機2帶動動葉片組件旋轉，旋轉的葉片壓縮空氣，使殼體進氣端空氣壓力升高并經排氣端排出。設定直線往復運動機構12的運行速度，帶動節流閥門11以某一已知速度前進，隨著閥門11的前進，排氣端流道變窄，使得進口流量減少，當進口空氣流量減少到一定程度時，旋轉實驗裝置出現失速工況，動葉片6受失速氣流團影響，振動加劇，在失速工況轉變為喘振工況的過程中，軸振也開始趨于明顯，葉尖定時傳感器15和軸振傳感器13將監測到的振動信號，通過信調系統
18、數據采集卡19傳輸到計算機20儲存起來，以便進行后續的處理。
[0034]本實用新型的旋轉實驗裝置中，可通過在殼體周向上預先設置多個開孔，實現葉尖定時傳感器15在動葉片6旋轉周向不同位置任意角度的測量，可通過簡單的更換葉尖定時傳感器15的安裝位置，即可測量動葉片6在周向不同位置的振動位移，操作方便，即時插裝，無須對實驗裝置結構作任何改變。本實用新型可通過改變節流閥門11的前進速度，控制旋轉實驗裝置達到失速工況的時長，可通過變頻電機2，設定不同轉速，分別研究壓氣機在不同轉速下失速工況、喘振工況時的動葉片振動特性。
[0035]本實用新型通過葉尖定時傳感器監測動葉片振動情況的過程簡介如下:
[0036]1、通過轉軸1處的轉速同步傳感器14獲取基準信號；
[0037]2、通過葉尖定時傳感器15獲取比較信號；
[0038]3、根據比較信號與基準信號的時間差At，計算動葉片6自振情況。
[0039]將時間差Δt換算成動葉片振動位移y(t):
[0040]y(t)=η*π D* Δ t/60；
[0041]n—壓氣機轉速(rpm)，也即是轉軸轉速、動葉片組件轉速，D—轉子系統直徑(m)，A t—時間差(S)，為動葉片旋轉一個周期的預計時間與實際時間的差值。
[0042]通過多個葉尖定時傳感器得到多個動葉片振動位移值y(t)，通過相關算法辨識出動葉片基本振動參數:最大幅值、振動頻率、自然倍頻、初始相位、振動常偏量。
【主權項】
1.一種將葉片振動信號和軸振信號融合的旋轉實驗裝置，其特征在于，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； 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； 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； 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。2.根據權利要求1所述的將葉片振動信號和軸振信號融合的旋轉實驗裝置，其特征在于，所述電機為變頻電機。3.根據權利要求2所述的將葉片振動信號和軸振信號融合的旋轉實驗裝置，其特征在于，所述葉尖定時傳感器偏離所述動葉片的中線設置。4.根據權利要求3所述的將葉片振動信號和軸振信號融合的旋轉實驗裝置，其特征在于，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。5.根據權利要求4所述的將葉片振動信號和軸振信號融合的旋轉實驗裝置，其特征在于，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。6.根據權利要求5所述的將葉片振動信號和軸振信號融合的旋轉實驗裝置，其特征在于，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。7.根據權利要求6所述的將葉片振動信號和軸振信號融合的旋轉實驗裝置，其特征在于，所述殼體由兩個半環拆卸式對接而成。
【專利摘要】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；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。本實用新型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。
【IPC分類】G01M13/00
【公開號】CN205300906
【申請號】
【發明人】劉志博, 鄧小文, 尹洪, 劉石, 田豐, 馮永新, 高慶水, 楊毅, 蔡筍
【申請人】廣東電網有限責任公司電力科學研究院
【公開日】2016年6月8日
【申請日】2015年12月7日