一种运行状态下离心压缩机叶轮裂纹的频域定量诊断方法

摘要

本发明公开了一种运行状态下离心压缩机叶轮裂纹的频域定量诊断方法，首先，考虑了由于制造误差、积垢等原因导致的结构随机失谐因素，研究了失谐情况下频率指标的统计规律性，得到频率指标与裂纹深度、失谐水平间的定量关系，提出了一种基于谐振频率偏移的离心压缩机叶轮裂纹的频域定量诊断指标，进而建立叶轮的裂纹诊断数据库。其次，本发明通过离心压缩机转子的振动信号获取裂纹叶轮的前若干阶敏感谐振频率，计算谐振频率的偏移量指标，将测得的指标与已建立的裂纹诊断数据库进行对比，获得裂纹的深度，实现叶轮裂纹的定量诊断。本发明揭示了裂纹对离心压缩机机组频域响应特征的影响规律，为实现运行状态下叶轮的裂纹定量诊断提供了有效的方法。

主权项

一种运行状态下离心压缩机叶轮裂纹的频域定量诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：1)叶轮裂纹的频域定量诊断指标与裂纹诊断数据库建立：采用叶轮的有限元模型分析裂纹和失谐对叶轮结构谐振频率的影响规律，获得谐振频率与裂纹深度、失谐水平间的定量关系；根据该定量关系，得到基于谐振频率偏移的离心压缩机叶轮裂纹的频域定量诊断指标，并根据谐振频率偏移指标建立叶轮裂纹诊断数据库；2)运行状态下叶轮裂纹的频域定量诊断方法：通过离心压缩机转子的振动信号获取裂纹叶轮的前若干阶对裂纹敏感的谐振频率，并计算谐振频率偏移指标，将所得的谐振频率偏移指标与已建立的叶轮裂纹诊断数据库进行对比，获得裂纹的深度，实现叶轮裂纹的定量诊断；所述根据谐振频率偏移指标建立叶轮裂纹诊断数据库包括：1)获取谐振频率偏移量谐振频率偏移量为裂纹叶轮时的谐振频率相对于无裂纹叶轮结构时谐振频率的变化量，第i阶谐振频率的偏移量为：$f_{sh}^i=f_r^i-f_0^i$其中，与分别为裂纹叶轮和无裂纹叶轮的第i阶谐振频率；2)对融合了裂纹和随机失谐的裂纹叶轮结构的谐振频率进行统计分析，得到谐振频率偏移指标f_sh与裂纹深度、失谐水平间的频域定量关系式：f_sh＝H(L_c,σ)其中，H表示频率偏移指标与裂纹深度、失谐水平间的定量关系；L_c为裂纹深度变量，L_c是由列离散的数据l_i,i＝1,2,…,N_c描述，其中N_c为裂纹深度总数，σ为随机参数的标准差，用来表示叶轮结构的失谐水平；3)由计算得到对裂纹敏感的谐振频率偏移指标，根据谐振频率的统计规律，获得谐振频率偏移指标随着裂纹深度变化的上下边界值，根据上下边界曲线所围成的区域，得到裂纹的深度，建立叶轮裂纹的诊断数据库。