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。本文以航空發(fā)動機(jī)渦輪葉尖間隙泄漏控制技術(shù)和冷卻技術(shù)為研究背景,深入研究間隙泄漏產(chǎn)生機(jī)制、葉尖幾何參數(shù)和流動參數(shù)對間隙流動換熱的影響規(guī)律。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、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。通過設(shè)計(jì)完整的基于大頻差雙頻激光的葉尖間隙測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu),并對系統(tǒng)測量模型、誤差模型進(jìn)行推導(dǎo),通過詳細(xì)的系統(tǒng)軟、硬件模塊設(shè)計(jì)和調(diào)試,本文最終完成了初步系統(tǒng)聯(lián)調(diào)實(shí)驗(yàn)。

 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。

航空發(fā)動機(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)動機(jī)性能的重要手段之一。在發(fā)動機(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)動機(jī)性能。測量方法是首先繪制放電起始電壓與葉尖間隙的關(guān)系曲線，然后測量待測轉(zhuǎn)子葉片的放電起始電壓，根據(jù)關(guān)系曲線找到對應(yīng)的葉尖間隙數(shù)值，即為待測轉(zhuǎn)子葉片的葉尖間隙。在減小葉尖間隙提高其效率的同時(shí)可能還會導(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。

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?；赑LL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(jì)了基于鎖相環(huán)(PLL)載頻跟蹤的測量方案。系統(tǒng)基于電容調(diào)幅解調(diào)原理，傳感器安裝于靜止機(jī)匣上，感受葉片掃過時(shí)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(shí)時(shí)間隙信息。

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)動單元，縱向上采用雙直線運(yùn)動單元，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。