善測（天津）科技有限公司位于天津市西青學(xué)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(jī)械狀態(tài)監(jiān)測和健康管理。等產(chǎn)品和服務(wù)。

旋轉(zhuǎn)葉片葉尖間隙測量的關(guān)鍵技術(shù)研究

旋轉(zhuǎn)葉片葉尖間隙的實(shí)時(shí)監(jiān)測技術(shù)是電力工業(yè)、能源工業(yè)、航空、航運(yùn)業(yè)亟待解決的難題,傳統(tǒng)的測量方法主要有放電探針測量法、電渦流測量法、微波測量法、超聲波測量法、電容測量法、X射線測量法、光學(xué)三角測量法等,這些方法存在不同程度的缺陷。在測量系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)上，在橫向上采用左右螺旋直線直線運(yùn)動(dòng)單元，縱向上采用雙直線運(yùn)動(dòng)單元，如此，可依據(jù)實(shí)際情況和需要，選用單個(gè)或雙個(gè)CCD攝像機(jī)進(jìn)行測量。為了使葉尖間隙測量技術(shù)達(dá)到實(shí)用水平,國內(nèi)、外一直致力于研究一種非接觸式旋轉(zhuǎn)葉片葉尖間隙測量新技術(shù)——光纖傳感測量技術(shù)。正是依托國家教育新世紀(jì)人才支持計(jì)劃資助項(xiàng)目——“基于光纖傳感的葉尖間隙測試技術(shù)研究”,在已有的各種間隙測量方法的研究基礎(chǔ)上,針對項(xiàng)目的具體技術(shù)要求,圍繞旋轉(zhuǎn)葉片的葉尖間隙測試技術(shù)進(jìn)行分析研究主要工作包括以下幾個(gè)方面:

1、在原有兩組接收光纖的傳感器基礎(chǔ)上,采用了三組光纖束的光纖傳感器接收葉尖表面的反射光信息,實(shí)現(xiàn)了對葉片葉尖間隙的準(zhǔn)確測量;該傳感器不僅可以消除光源波動(dòng)、葉尖表面反射率變化對測量結(jié)果的影響,而且可以減小葉尖表面與傳感器端面間夾角變化對測量結(jié)果的影響。首先,數(shù)值研究了無射流條件下平頂葉尖間隙泄漏流流動(dòng)與換熱,研究內(nèi)容包括無射流時(shí)葉尖間隙泄漏流場結(jié)構(gòu)、葉柵出口截面總壓損失系數(shù)及葉尖換熱系數(shù)分布。

 2、建立了單光纖傳光、三組光纖束接收反射光的葉尖間隙傳感器的數(shù)學(xué)模型,并運(yùn)用該模型對傳感器進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),確定了光纖傳感器的端面排列結(jié)構(gòu)、初始距離、線性范圍等性能參數(shù)。

 3、設(shè)計(jì)了靜態(tài)葉尖間隙信號的放大與處理電路,實(shí)現(xiàn)了對靜態(tài)間隙信號的有效測量,并根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)采用多組比值的曲面擬合,在一定測量范圍內(nèi)消除了葉片葉尖傾角變化對間隙測量的影響。

 4、通過分析傳感器的一組、兩組、三組接收光纖的信號特征,采用三組光纖束的光強(qiáng)比值信號對傳感器精度進(jìn)行了比對,并結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對傳感器性能進(jìn)行了分析,在傳感器的線性測量范圍內(nèi),測量精度達(dá)到25um。

善測（天津）科技有限公司位于天津市西青學(xué)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(jī)械狀態(tài)監(jiān)測和健康管理。等產(chǎn)品和服務(wù)。

葉尖定時(shí)傳感器及葉片振動(dòng)信號處理技術(shù)的研究

速旋轉(zhuǎn)葉片振動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)測技術(shù)是電力工業(yè)、能源工業(yè)、航運(yùn)業(yè)尤其是航空 亟待解決的難題，傳統(tǒng)的接觸式測量方法很難做到同時(shí)監(jiān)測同級的所有葉片的振 動(dòng)情況，因此國外一直在致力研究非接觸式旋轉(zhuǎn)葉片振動(dòng)測量新技術(shù)—葉尖定時(shí) 測量技術(shù)。根據(jù)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)等旋轉(zhuǎn)葉片設(shè)備葉尖間隙的結(jié)構(gòu)特征與測量需要,建立了具有矢量特性的葉片點(diǎn)陣模型。依托裝備部預(yù)先研究課題“非接觸式旋轉(zhuǎn)葉片振動(dòng)測量技術(shù) 研究”，基于葉尖定時(shí)測量技術(shù)，研制了旋轉(zhuǎn)葉片振動(dòng)測量系統(tǒng)，包括葉尖定時(shí)傳 感器和轉(zhuǎn)速同步傳感器，動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)裝置以及相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集軟件和振動(dòng)分析 算法，通過動(dòng)態(tài)和現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了該系統(tǒng)對壓氣機(jī)、渦輪機(jī)高速旋轉(zhuǎn)葉片的振 動(dòng)檢測的可行性。主要工作包括如下幾個(gè)方面：

 1. 設(shè)計(jì)了光纖束式葉尖定時(shí)傳感器，經(jīng)過靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的模擬實(shí)驗(yàn)分析，充分驗(yàn)證 了其作為整個(gè)系統(tǒng)的核心部件的實(shí)用性

 2. 設(shè)計(jì)了磁電式的霍耳轉(zhuǎn)速同步傳感器，在模擬實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)中，該傳感器工 作正常，保證了轉(zhuǎn)速同步信號的有效輸出； 3. 開發(fā)了一套采集數(shù)據(jù)采集軟件，輔助采集電路的調(diào)試和現(xiàn)場數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集；

 4. 開發(fā)了一套模擬實(shí)驗(yàn)裝置，通過詳細(xì)的模擬實(shí)驗(yàn)，對設(shè)計(jì)的傳感器和光電 接收電路進(jìn)行了原理性驗(yàn)證，并進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)；

 5. 研究了一套實(shí)用可行的基于葉尖定時(shí)傳感的異步振動(dòng)和同步共振分析算法，包 括異步和同步信號的分離，在現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)中成功探測到了葉片的同步共振信號， 驗(yàn)證了其可靠性，為后續(xù)整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)檢測打下了基礎(chǔ)。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉尖間隙成因的理論研究及數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的開發(fā)

在目前航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)中,保持良好的葉尖間隙成為提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能的重要手段之一。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。在發(fā)動(dòng)機(jī)工作中,保持良好的葉尖間隙配合可以減少工作介質(zhì)泄露,減小端壁損失從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能。在減小葉尖間隙提高其效率的同時(shí)可能還會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)靜子的碰摩,直接影響飛行安全。因此在飛行中保持良好的間隙配合對提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能和可靠性具有非常重要的實(shí)際意義和工程應(yīng)用價(jià)值。本課題來源于中航工業(yè)沈陽發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)研究所國家安全重大基礎(chǔ)研究課題任務(wù)。本文在對航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)靜子葉尖間隙測試技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和數(shù)據(jù)處理方法進(jìn)行歸納分析的基礎(chǔ)上,對轉(zhuǎn)靜子間隙的單傳感器單步法的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了推導(dǎo),建立了轉(zhuǎn)靜子小二乘中心法的數(shù)學(xué)模型,建立了葉尖間隙相關(guān)特征參數(shù)FIR,IMP以及相對小二乘圓心的葉尖間隙值的數(shù)學(xué)模型,并建立了發(fā)動(dòng)機(jī)水平放置時(shí)消除下沉量影響的數(shù)學(xué)模型,通過以上建立的模型求解的數(shù)值與國外成熟的發(fā)動(dòng)機(jī)測試軟件Linipot軟件計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比對分析,誤差均小于0.001,相對誤差均小于0.005%,因此可斷定本文所進(jìn)行的理論研究結(jié)果正確,所建立的各理論模型與國外的Linipot軟件的對應(yīng)的數(shù)學(xué)模型一致。

軸向游隙因過盈裝配、帶負(fù)荷運(yùn)行等因素影響較小

在實(shí)踐中，軸向游隙因過盈裝配、帶負(fù)荷運(yùn)行等因素影響較小，故在安裝時(shí)，一般以軸承的原始游隙為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)整。

具體調(diào)整方法（見圖4）：在減速機(jī)不蓋上蓋的情況下，將軸裝配安裝到位，軸承兩側(cè)壓蓋螺栓緊固到位，然后在軸的一端軸向施加一定的壓力。

該軸向力的大小可參照軸在運(yùn)行中所承受的軸向力，然后使用塞尺測量間隙1與間隙2，測量完成后計(jì)算間隙1與間隙2之和，并與軸承測量的原始游隙對比，保證二者的差值在±40μm之內(nèi)，若無法達(dá)到要求，則可以通過增加調(diào)整墊片調(diào)整，直到達(dá)到要求為止。