机械工程学报 ›› 2024, Vol. 60 ›› Issue (21): 122-131.doi: 10.3901/JME.2024.21.122
王维民1,2, 刘延振1,2, 林昱隆2, 李天晴2
WANG Weimin1,2, LIU Yanzhen1,2, LIN Yulong2, LI Tianqing2
摘要: 喘振是发动机的一种典型故障,危害极大,尤其是加力状态下的喘振,因此及时诊断预警尤为关键。传统喘振预警方法以压力脉动信号为主,传感器安装难度大且识别范围有限。叶尖定时技术在透平机械的状态监测上受关注较广,传统的叶片异步辨识算法对欠采样问题分析不充分,辨识精度受频率混叠影响较大,通过叶片的频幅特征变化,提出了一种喘振预警及叶片频率识别方法。建立了考虑失谐及耦合的叶片集总参数模型,通过全相位和传统傅里叶变换相结合修正了频率差值,经相位遍历得到倍频值,引入倍频准确度并提出频差明显度作为判据,构成修正后的频率识别算法。采用数值仿真模型模拟BTT传感器采集叶片多频共振时的位移欠采样数据,对比两种算法的辨识结果,所提修正算法的差值和频率识别误差最大分别为0.845%和0.053%,远低于传统算法的1.556%和0.097%,验证了所提算法的精确度。在大风扇叶片实验台上进行实验,研究了喘振阶段的叶片频幅特征,根据幅值有效值和报警阈值实现喘振实时预警,使用所提算法辨识叶片的振动频率,实验结果表明,喘振时叶片幅值报警阈值的设置与位移结果吻合较好,异步振动频率均值为1 261.2 Hz,最大偏差为4.8%,该方法能够实现对透平机械实时非接触喘振预警,为透平旋转叶片的异步频率辨识及损伤监测提供了技术支持。
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