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善測(天津)科技有限公司位于天津市西青學府工業(yè)區(qū),于 2015年 7 月份成立,公司注冊資本 500 萬,是一家集研發(fā)生產(chǎn)一體的高科技公司。公司提供旋轉(zhuǎn)機械狀態(tài)監(jiān)測和健康管理。等產(chǎn)品和服務(wù)。
葉尖間隙測量系統(tǒng)(BCMS)采用電容傳感器,用于高速旋轉(zhuǎn)葉片葉尖間隙參數(shù)的在線檢測,也可用于其他高速位移或間隙在線測量。系統(tǒng)基于電容調(diào)幅解調(diào)原理,傳感器安裝于靜止機匣上,感受葉片掃過時的電容變化并轉(zhuǎn)換為電壓輸出,經(jīng)采集模塊及軟件處理后還原實時間隙信息。對各方法進行了詳細的理論推導及仿zhen分析,其中運用了二乘、曲線擬合、全相位FFT以及振動倍頻遍歷等算法,能夠準確辨識出不同條件下葉片振動幅值、頻率、倍頻等參數(shù)。
BCMS采用了主動驅(qū)動屏蔽技術(shù)、微弱信號低噪放大技術(shù)、低噪低電容傳輸電纜技術(shù)實現(xiàn)了高速電容信號處理,產(chǎn)品性能指標達到國際相同水平。系統(tǒng)優(yōu)點包括:1)傳感器耐高溫(1200℃),可自動補償高溫導致的誤差;2)可靜態(tài)標定,滿足工程實用化;3)線纜損失自動補償,自動匹配電纜長度;3)基于全相位FFT的高精度數(shù)字相位檢測算法實現(xiàn),上位機程序及應(yīng)用軟件編寫等。4)系統(tǒng)具備內(nèi)部自檢功能(BIT) 5)響應(yīng)帶寬、傳輸電纜長度、信號輸出距離性能指標優(yōu)于其他產(chǎn)品。
BCMS具有-55℃——125℃高可靠緊湊型版本。
基于PLL載頻跟蹤的電容式葉尖間隙測量技術(shù)
針對電容調(diào)頻式葉尖間隙測量中存在的雜散電容問題和葉尖間隙信號的在線檢測需求,設(shè)計了基于鎖相環(huán)(PLL)載頻跟蹤的測量方案.方案中PLL無差載頻跟蹤環(huán)路能夠有效地抑制雜散電容造成的緩慢載頻漂移;選擇1,MHz的中頻頻率將信號帶寬提高到200,kHz,并設(shè)計了峰值采集控制時序以提高系統(tǒng)測量效率;理論推導出并用實驗數(shù)據(jù)驗證了信號的非線性模型.模擬實驗結(jié)果表明,測量系統(tǒng)靈敏度高,具備了高速在線檢測能力.
基于葉尖定時的旋轉(zhuǎn)葉片振動檢測及參數(shù)辨識技術(shù)
大型旋轉(zhuǎn)機械主要包括航空發(fā)動機、煙氣輪機、汽輪機、鼓風機等,是航空、艦船、電力、石化、冶金等工業(yè)系統(tǒng)廣為應(yīng)用的關(guān)鍵設(shè)備。葉片作為大型旋轉(zhuǎn)機械的核心部件,是設(shè)備安全運行和提高其效率的重要保障。葉片振動是導致葉片工作失效的主要原因之一。由于葉尖定時測振屬于嚴重的欠采樣方法,振動參數(shù)辨識相對困難。本文在課題組多年研究基礎(chǔ)上,主要致力于葉尖定時振動參數(shù)辨識算法的研究。建立了葉尖定時測振模型,通過理論和仿zhen分析振動信號特點,提出了新的葉片振動參數(shù)辨識方法,并通過大量現(xiàn)場實驗數(shù)據(jù)驗證,取得滿意的結(jié)果。建立了一套完整的適用于毫米尺度流場領(lǐng)域的壓敏涂料測壓系統(tǒng),應(yīng)用該測壓系統(tǒng)研究了毫米尺度微渦輪葉柵低雷諾數(shù)及葉尖間隙對吸力面壓力的影響。主要內(nèi)容如下:
1、對旋轉(zhuǎn)葉片進行受力分析,建立了整個葉尖定時測振系統(tǒng)模型,包括葉片組模型、激振力模型以及葉尖定時傳感模型等,是葉尖定時算法理論研究和仿zhen分析的基礎(chǔ)。通過仿zhen對比了恒速和變速下的同步振動和異步振動信號特點。
2、討論了不同條件下葉尖定時振動信號分析處理的難點。對典型的葉尖定時算法進行了理論推導,包括速矢端跡法、雙參數(shù)法、自回歸方法等,分析對比了各算法優(yōu)缺點,為探索欠采樣下的新算法指明方向。
3、提出了基于任意角分布的多傳感器葉片振動參數(shù)辨識新方法。主要針對變速下同步振動、恒速下同步振動以及恒速下異步振動三種情況分別提出了三種不同的振動參數(shù)辨識方法,并獲得國家發(fā)明兩項。對各方法進行了詳細的理論推導及仿zhen分析,其中運用了二乘、曲線擬合、全相位FFT以及振動倍頻遍歷等算法,能夠準確辨識出不同條件下葉片振動幅值、頻率、倍頻等參數(shù)。解決了因欠采樣引起的振動參數(shù)辨識不全、不確定性問題。(4)設(shè)計并完成了系統(tǒng)各子模塊調(diào)試實驗和樣機聯(lián)調(diào)實驗,主要包括空間雙路比相實驗和單路光纖傳輸?shù)碾p路比相測距實驗。
4、討論了傳感器布局對不同葉尖定時振動參數(shù)辨識算法的影響。建立傳感器采樣點分布范圍DR這一函數(shù)對傳感器布局優(yōu)劣進行評價;利用明顯度(ΔS%)對振動倍頻遍歷結(jié)果進行判定。結(jié)合實際條件,擬出了基于任意角分布的多傳感器布局擇優(yōu)選取方法。
5、在多種旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備上完成了葉片振動檢測實驗,通過大量實驗數(shù)據(jù),對各種葉尖定時振動參數(shù)辨識算法進行了實驗驗證。實驗分析結(jié)果表明了算法的可行性和有效性。
微型渦輪發(fā)動機以其重量輕、功率大、能量密度高的優(yōu)勢被廣泛應(yīng)用在軍/民用領(lǐng)域,近年來得到了關(guān)注和發(fā)展?;贏D7746的電容法間隙測量應(yīng)用系統(tǒng)研究為精準測量航空發(fā)動機部件間隙,針對電容法間隙測量進行了應(yīng)用研究,重點設(shè)計了基于可編程電容—數(shù)字轉(zhuǎn)換器AD7746的電容法間隙測量應(yīng)用系統(tǒng)。微型渦輪發(fā)動機尺寸顯著減小帶來的工作雷諾數(shù)低及較大的葉尖間隙比阻礙了其性能的進一步提高,而國內(nèi)外對微型渦輪發(fā)動機這方面的研究較少或未見公開報道
葉尖間隙是影響發(fā)動機性能的重要參數(shù),旋轉(zhuǎn)葉片葉尖間隙在線實時檢測系統(tǒng)對航空發(fā)動機的有效、安全運行至關(guān)重要,也是近幾年國內(nèi)外研究的熱點?;趯鴥?nèi)外現(xiàn)狀的分析,本文對光纖法和電容法進行了詳細研究和論證。光纖法用于測量環(huán)境較好,溫度較低的壓氣機;電容法用于測量溫度較高的渦輪機高壓級。(4)電容傳感器長電纜引入的大空載電容,影響測量靈敏度和精度,設(shè)計了混頻下變頻電路,用于增大調(diào)頻信號的相對頻偏,以提高測量系統(tǒng)的靈敏度。