一种将叶片振动信号和轴振信号融合的旋转实验装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种将燃气轮机压气机动叶片振动信号和轴振信号融合的实验装置，尤其涉及叶片振动信号测量装置和轴振信号测量装置，属于旋转机械振动信号监测技术领域。
【背景技术】
[0002]重型燃气轮机是燃气一蒸汽联合循环发电机组的核心设备，是能源高效转换与洁净利用系统的核心动力装备。燃气轮机的压气机是实现燃气轮机热力循环中的空气压缩过程，以求连续不断地向燃烧室提供高压空气，是燃气轮机的一个重要组成部件。压气机动叶片的叶型设计及整机运行的平稳性是国际上各大研究机构和制造商最为关注的问题，同时也涉及到了电厂用户的核心利益。压气机动叶片的叶型设计很大程度决定了压气机转子的振动情况，从而影响整机运行的平稳性。在压气机动叶片初始设计阶段，很难将压气机动叶片在实际运行工况下的各种情况考虑周全。实时在线监测压气机动叶片运行的振动情况，有利于在动叶片叶型优化设计和整机运行平稳性提高方面寻求突破。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型所要解决的技术问题，就是提供一种便于进行动叶片运行工况实时在线监测和失速工况、喘振工况模拟，同时考虑了动叶片振动与转轴振动耦合关系的实验装置。
[0004]本实用新型通过如下技术方案解决其技术问题:一种将叶片振动信号和轴振信号融合的旋转实验装置，包括用于模拟压气机的机体模拟组件、用于获取转轴、动叶片振动信息的监测组件和用于控制压气机运行工况的节流组件；
[0005]所述机体模拟组件包括壳体、转轴、动叶片组件、静叶片组件、电机、导流器，所述壳体为具有圆柱形空腔、两端开口的筒体，一端为进气端，另一端为排气端，所述转轴转动安装在所述壳体内，中轴线与所述壳体的中轴线重合，所述动叶片组件安装在所述转轴上，与所述转轴连为一体，所述静叶片组件静叶片径向地安装在所述壳体内壁上，所述静叶片组件相比于所述动叶片组件，更靠近于所述壳体的排气端，所述电机安装在所述壳体的进气端，输出轴与所述转轴相连，以便驱动所述转轴转动，所述导流器安装在所述电机的迎风面，用于来流空气导流，所述导流器的迎风面呈流线型；
[0006]所述节流组件安装在所述壳体的端部，用于控制压气机进口流量；
[0007]所述监测组件包括用于监测动叶片振动情况的叶尖定时传感器、用于监测所述转轴X、y、z三个方向的振动情况的轴振传感器、用于监测所述转轴转速的转速同步传感器，所述叶尖定时传感器正对着所述动叶片的叶尖安装在所述动叶片旁，所述轴振传感器、转速同步传感器均安装在所述转轴附近。
[0008]本实用新型设置机体模拟组件，模拟动叶片的运行环境，通过节流组件调节压气机的进口流量，从而模拟压气机的各种运行工况，如失速工况、喘振工况，以便真实再现动叶片的实际运行工况，再通过监测组件采集转轴、动叶片的振动数据，可为压气机动叶片的叶型设计及整机运行的平稳性研究提供可靠的实验数据。本实验装置可以同时测量叶尖振动信号和转轴振动信号，为研究叶片与转轴之间的耦合提供参考数据，对优化压气机动叶片叶型设计具有重要意义。
[0009]所述电机为变频电机，以便实现在不同转速下压气机失速工况和喘振工况的模拟。
[0010]作为本实用新型的优选实施方式:所述叶尖定时传感器偏离所述动叶片的中线设置，以便可以监测到动叶片扭振的情况。
[0011]所述节流组件安装在所述壳体的排气端，所述节流组件包括直线往复运行机构和节流阀门，所述节流阀门安装在所述直线往复运行机构上，所述直线往复运行机构平行于所述壳体的中轴线设置，并使所述节流阀门的中线与所述壳体的中轴线重合，所述节流阀门的迎风面正对着所述壳体的排气口，所述节流阀门的迎风面呈流线型，所述节流阀门随所述直线往复运行机构在所述壳体的中轴线上作靠近或远离所述壳体以控制进口流量的运动。
[0012]本实用新型通过直线往复运行机构带动节流阀门，在所述壳体的中轴线上作靠近或远离所述壳体的运动，来调节压气机的进口流量，简化了现有技术中通过阀门开度控制进口流量的复杂机械结构。
[0013]所述监测组件还包括信调系统、数据采集卡、计算机;所述信调系统与所述叶尖定时传感器、轴振传感器、转速同步传感器分别相连，接收各所述传感器采集到的信号并为各所述传感器提供能源驱动，所述信调系统与所述数据采集卡相连，输出脉冲信号到所述数据采集卡，所述数据采集卡与所述计算机相连，输出数字信号到所述计算机，所述计算机还与所述直线往复运行机构相连，控制所述直线往复运行机构的往复运动。
[0014]所述动叶片组件拆卸式安装在所述转轴上，所述动叶片组件与所述转轴键连接。本实用新型转轴与动叶轮组件之间的拆装式连接结构，以便分别换装有裂纹动叶片组件和无裂纹动叶片组件，分别监测它们的振动情况。
[0015]所述壳体由两个半环拆卸式对接而成，以便壳体内各部件的安装。
[0016]相对于现有技术，本实用新型具有如下有益效果:
[0017]本实用新型结构简单，成本低廉，搭建方便，可在不同转速下模拟压气机失速工况和喘振工况;本发明动叶轮组件与转轴间采用可拆式连接方式，可换装不同健康程度的动叶轮组件进行振动信号测量，本发明采用非接触式测量方式测量动叶片、转轴的振动数据，实现了非接触测量下叶片振动和转轴振动信息的融合，以便研究两者之间的耦合情况;本实用新型，满足了叶片振动与转轴振动耦合系统在失速和喘振工况下的机理实验及验证实验的功能需求。
【附图说明】
[0018]图1为本实用新型较佳实施例的的结构示意图；
[0019]图2为图1的侧视图；
[0020]图3为图1中动叶片组件的结构不意图；
[0021]图中:1.导流器，2.电机，3.联轴器，4.轴承，5.轮盘，6.动叶片，7.静叶片，8.垫片，9.螺母，10.转轴，11.节流阀门，12.直线往复运行机构，13.轴振传感器，14.转速同步传感器，15.叶尖定时传感器，16-1、16-2、16-3.支架，17.螺栓，18.信调系统，19.数据采集卡，20.计算机，21.上缸，22.下缸，23.基座，25.法兰结构，26.键连接结构，27.滑块，28.导轨。
【具体实施方式】
[0022]图1、2为本实施例的旋转实验装置的结构示意图，如图1、2所示，本实施例的旋转实验装置主要由三部分组成:用于模拟压气机的机体模拟组件、用于获取转轴、动叶片振动信息的监测组件和用于控制压气机运行工况的节流组件。
[0023]机体模拟组件主要包括壳体、转轴10、动叶片组件、静叶片组件、变频电机2、导流器I。本实用新型采用变频电机以便使压气机在不同转速下模拟压气机失速工况、喘振工况等运行工况。
[0024]本实施例中壳体呈圆筒状，水平设置，其两端开口，且两端口外壁外翻，形成扩口。壳体由两个半环即上缸21、下缸22通过法兰结构25对接而成。对开的结构方便了壳体内部各部件的安装。壳体一端为进气端，另一端为排气端，如图1、2中，壳体左端为排气端，右端为进气端。
[0025]如图1所示，转轴10通过轴承4和支架16-1转动安装在壳体内，转轴10中轴线与壳体的中轴线重合。动叶片组件安装在转轴10上，与转轴10连为一体，以便随转轴10同步运转。动叶片组件安装在转轴10上的具体结构为:动叶片组件套装在转轴10上，一侧抵于转轴10的轴肩上，另一侧由同样套装在转轴10上的螺母9、垫片10锁紧。动叶片组件采用上述可拆卸式的安装结构，以便可以换装有裂纹动叶片组件和无裂纹动叶片组件，分别监测它们的振动情况。如图3所示，动叶片组件由环形的轮盘5和位于轮盘5外壁上径向均匀设置的多个动叶片6组成，动叶片6和轮盘5—体加工，为金属材质。轮盘5内壁与转轴10之间设有相配合的键连接结构26，以便传递扭矩。
[0026]本实施例中，静叶片组件由多个径向均匀焊接在壳体内壁的静叶片7组成，也为金属材质，其在壳体内的安装位置相比于动叶片组件，更靠近于壳体的排气端。
[0027]电机2通过支架16-2安装在壳体的进气端，输出轴通过联轴器3与转轴10相连，以便驱动转轴1转动。
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