一种用于燃气轮机压气机动叶片的振动监测装置的制作方法

本实用新型涉及一种用于燃气轮机压气机动叶片的振动监测装置。

背景技术：

随着我国清洁能源的不断发展，燃气轮机发电站装机容量稳步增长，为保障燃气轮机的安全运行，燃气轮机的各种在线监测技术水平也在不断提高。压气机叶片是燃气轮机的重要部件，压气机叶片的振动测量是燃气轮机关键技术之一。国内燃气轮机联合循环调峰机组，启停频繁，压气机叶片的故障时有发生。压气机叶片在设计、制造阶段需要做各种振动测试，包括静态下的叶片振动特性测试、和旋转状态下的振动特性测试，在投入实际运行后，由于测试系统复杂，在实际机组上很少应用压气机叶片的振动监测。

国内对燃气轮机压气机动叶片的振动监测装置安装较少，主要是因为系统较为复杂，数据分析难度较大，但是随着传感器精度的不断提高，数据采集器、与数据分析处理手段的不断发展，压气机叶片振动监测系统也再不断发展。

随着燃气轮机压气机不断向大功率、高效率方向发展，流量、压缩比不断增加，对压气机叶片的安全性要求也不断提高。在实际机组上安装压气机动叶片振动监测系统的需求越来越迫切。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于针对上述现有技术的不足，提供了一种用于燃气轮机压气机叶片的振动监测装置。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案予以实现的：

一种用于燃气轮机压气机动叶片的振动监测装置，该燃气轮机压气机转子放置左支撑轴承和右支撑轴承上，燃气轮机压气机转子包含压气机部分和透平部分，转子由燃气轮机上缸和燃气轮机下缸包裹，上下缸之间用汽缸螺栓固定连接，压气机部分与透平部分之间沿旋转方向周圈均匀布置有若干燃烧器；在压气机汽缸设置有压气机抽气口；

在支撑轴承位置设置有转子轴振位移传感器，用于实时测量燃气轮机压气机转子振动位移变化；在轴端设置有用于测量转子转速的转速传感器；

在压气机每级选择若干支压气机动叶片上布置应变片，采用无线电遥测方法测量每级压气机动叶片的振动信息；

在压气机动叶片对应的燃气轮机缸体上打孔安装有叶尖非接触式振动测量传感器，利用叶尖定时测量方法获得每支压气机动叶片的振动信息；用于对比无线电遥测方法结果，验证每级2～4支动叶片的振动测量结果，并进行误差分析，进而对整圈每支动叶片的振动测量结果进行修正；

燃气轮机压气机转子各振动测点的数据通过振动数据采集器连接到多通道数据记录仪进行存储。

本实用新型进一步的改进在于，在压气机每级选择2～4支压气机动叶片上布置应变片，感知叶片的振动信息，并在轴端轮盘处打孔安装有微型信号发射机，用于将叶片的振动信息发射，在微型信号发射机位置对应的缸体处设置接收天线，用于接收叶片的振动信息，并传送到接收机，并连接振动数据采集器进行采集并存储，最后通过数据分析系统对各通道的叶片振动信息进行实时分析，并实时显示。

本实用新型进一步的改进在于，为了监测压气机动叶片的扭振情况，安装两组叶尖定时传感器，一组安装于叶片的前边缘处，用于监测叶片前边缘的振动情况，另一组安装于叶片的后边缘处，用于监测叶片后边缘的振动情况，根据两组叶尖定时传感器的测量结果的位移和相位计算得出叶片的扭振情况。

本实用新型具有如下的有益效果：

本实用新型一种用于燃气轮机压气机动叶片的振动监测装置，通过设置叶尖非接触式振动测量传感器以及转速传感器，利用叶尖定时测量方法获得压气机动叶片的振动数据；并在压气机每级选择2～4支动叶片，在叶身上设计应变片，利用无线电遥测方法获得该2～4支动叶片的振动数据，用于和叶尖定时测量方法获得的叶片振动数据进行对比，分析其每级动叶片的误差范围，校正每支动叶片的振动测量数据，提高每支动叶片振动测量准确性。

综上所述，本实用新型一种用于燃气轮机压气机动叶片的振动监测装置，解决了压气机动叶片在线监测困难、准确性不高的问题，提供了一种用于实时监测压气机动叶片振动的方法，适用于各燃气轮机压气机动叶片的振动监测，能够实时测量压气机每支动叶片的振动情况，为燃气轮机压气机动叶片振动评估提供实时数据，以提高压气机动叶片健康管理水平。

附图说明

图1为燃气轮机压气机动叶片的振动监测装置示意图；

图2为压气机某级动叶片振动测量传感器布置示意图；

图3为动叶片扭转振动测量传感器布置示意图；

图4为动叶片振动监测系统流程图；

图中：1、燃气轮机压气机转子；2、左支撑轴承；3、右支撑轴承；4、压气机部分；5、透平部分；6、燃气轮机上缸；7、燃气轮机下缸；8、燃烧器；9、压气机抽气口；10、转子轴振位移传感器；11、转速传感器；12、压气机动叶片；13、叶尖非接触式振动测量传感器；14、应变片；15、微型信号发射器；16、接收天线；17接收机；18、振动数据采集仪；19、多通道数据记录仪；20、数据采集仪；21、数据分析系统；22、应变片测量的所选择的2～4支动叶片振动的时域信息；23、应变片测量的所选择的2～4支动叶片振动的频域信息；24、每支动叶片振动的时域信息；25、叶尖定时测量法得到的所选择的2～4支动叶片振动信息；26、两种方法测量结果的对比分析；27、对叶尖定时测量法得到每支动叶片的振动结果修正。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

参见图1，本实用新型一种用于燃气轮机压气机动叶片的振动监测装置，包括燃气轮机压气机转子1放置左支撑轴承2和右支撑轴承3上，燃气轮机压气机转子1包含压气机部分4和透平部分5，转子由燃气轮机上缸6和燃气轮机下缸7包裹，上下缸之间用汽缸螺栓固定连接，压气机部分4与透平部分5之间沿旋转方向周圈均匀布置有若干燃烧器8；在压气机汽缸设置有压气机抽气口9。

在支撑轴承位置设置有转子轴振位移传感器10用于实时测量燃气轮机压气机转子的振动位移变化；在轴端设置转速传感器11测量转子转速。

在压气机每级选择2～4支压气机动叶片12上布置应变片14，采用无线电遥测方法测量每级2～4支动叶片的振动信息。

在压气机动叶片12对应的燃气轮机缸体上打孔安装叶尖非接触式振动测量传感器13，利用叶尖定时测量方法获得每支压气机动叶片12的振动信息。对比无线电遥测方法结果，验证每级2～4支压气机动叶片的振动测量结果，并进行误差分析，进而对整圈每支压气机动叶片的振动测量结果进行修正。

燃气轮机压气机转子各振动测点的数据通过振动数据采集仪18连接到数据分析系统21进行分析。

参见图1、2，在压气机每级选择2～4支压气机动叶片上布置应变片，感知叶片的振动信息，并在轴端轮盘处打孔安装微型信号发射机15，将叶片的振动信息发射，在轴端设置接收天线16，接收叶片的振动信息，并传送到接收机17，并连接振动数据采集仪18进行采集，数据分析系统21对各通道的叶片振动信息进行实时分析，并实时显示。

参见图1、2，在压气机动叶片对应的燃气轮机缸体上打孔安装叶尖非接触式振动测量传感器13，在轴端设置转速流传感器11来测量转速，利用叶尖定时测量方法获得每支动叶片的振动信息。转速信号在转子每旋转一圈时产生一个零时刻参考脉冲，每个叶片经过叶尖传感器13时，系统会记录下该叶片的到达时刻，当叶片不振动时，叶片到达传感器的时刻每圈都是相同的，当有振动产生时，叶片的到达时刻就会有差异，从而产生到达的时间差ΔT。通过分析每支叶片的时间差ΔT来测量叶片的振动信息，多支传感器综合利用就可测量叶片振动的幅值、频率、监测裂纹和分析振型。

压气机某级的动叶片数为n，叶片的旋转半径为R，当第i个叶片经过叶尖非接触式振动测量传感器13时，位置相对于转速同步点的夹角为αi，没有振动时夹角为α0，转速为Ω；当转速同步信号到达后，叶片i经过叶尖定时传感器的时间为ti，相应的对于同一个叶片i，叶尖定时信号相对于叶根同步信号的时间为tbi，那么αi＝Ω×ti，可求得振动位移为yi＝R(αi-α0)。

参见图3，为了监测压气机动叶片12的扭振情况，需要安装两组叶尖非接触式振动测量传感器13，一组安装于叶片的前边缘处，用于监测叶片前边缘的振动情况，另一组安装于叶片的后边缘处，用于监测叶片后边缘的振动情况。根据两组叶尖非接触式振动测量传感器13的测量结果可计算出叶片的扭振情况。

参见图4，将采用叶尖定时测量方法获得每支动叶片振动的时域信息24中的叶尖定时测量法得到的所选择的2～4支动叶片振动信息25与应变片测量的所选择的2～4支动叶片振动的时域信息22以及应变片测量的所选择的2～4支动叶片振动的频域信息23进行对比，验证每级2～4支动叶片叶尖定时测量方法的振动测量结果，并进行两种方法测量结果的对比分析26，进而对整圈每支动叶片的振动测量结果进行校正，然后进行对叶尖定时测量法得到每支动叶片的振动结果修正27，并进行数据输出显示。