叶轮机械叶片故障的叶间动态压力诊断法

提出了叶轮机械叶片故障诊断的一种新方法——叶间动态压力诊断法，采用安装在外壳上的动态压力传感器非接触测量旋转叶片间流体的动态压力信号，通过分析该信号的时域波形、频谱和对数差谱，可获取叶片故障信息。实验证明该诊断方法是正确、有效的。     

压气机启动过程动态压力分析

采用基于短时傅里叶变换(STFT)的方法对实测的压气机非稳态的动态压力信号进行了时频分析,发现压气机在启动过程中发生失速,失速团频率成分呈倍频关系,幅值较大。达到额定转速后,动态压力信号为稳定的周期信号,幅值较大的频率成分为上下游转子叶片的通过频率及其倍频。结合实测的叶片振动数据分析发现,压气机失速产生的气流激励引起了叶片异步共振。研究结果表明:STFT方法可以有效提取动态压力信号特征,确定动态压力中幅值较大的频率成分,为压气机叶片振动设计提供依据。     

基于LabVIEW的汽轮机叶片动态特性测量系统开发

叶片是汽轮机的重要工作部件,为了研究其在不同激振力下的振动特性,针对实验室新搭建的汽轮机叶片动态特性试验台,基于LabVIEW开发了用于测量和分析汽轮机叶片振动测量系统.该测量系统具有叶片振动信号采集、信号处理、信号分析、数据保存和数据回放功能.在本文中,将介绍实验台组成、测量系统硬件选型、系统开发流程和各功能模块的编程.最后,采用该系统做了叶片静频和动频的测量实验,结合理论分析和实验结果表明,该测量系统是可靠的.     

基于SDP与图像匹配的离心风机失速实时检测

为了及时、准确地对离心风机旋转失速进行检测,提出了一种基于对称点模式(SDP)分析与图像匹配相结合的方法.在G4-73No.8D离心风机实验台上进行旋转失速渐进过程实验,采集机壳内壁气体动态压力信号,对该压力信号进行SDP变换,建立风机正常运行和失速状态下的SDP模板图;选取风机80个采样点内的动态压力信号进行SDP变换,并与模板图进行图像匹配,每隔16个采样点进行一次,直至风机由正常运行到完全失速.通过小波变换方法离线检测实验信号失速起始点,以验证本方法的准确性.结果表明:该方法可在0.35s内准确检测到弱失速起始点,在0.05s内准确检测到强失速起始点.     

长叶片动应力计算及方法研究

造成叶片故障的绝大多数原因是交变动应力导致叶片振动疲劳损伤,要分析这种振动的大小,就必须分析叶片在汽流激振力作用下的动态响应,进而获得其动应力。首先给出了计算动态响应的简便稳态响应振型迭加法以及由动态响应获得动态应力的方法,并以某长叶片为例进行了计算分析,获得了该叶片的动态响应及动应力。     

水平轴风力机风轮结构特性综合剪裁

基于静态与动态测试技术,对水平轴风力机风轮的结构特性进行了综合剪裁。在静态结构特性方面,用单点加集中荷载所得数据来综合评定受分布荷载作用的风轮叶片的强度及变形特性。为风轮叶片强度设计提供有效的判据。在动态测试方面,应用ＤＡＳ动态信号分析与故障诊断系统,对水平轴风力机的风轮叶片进行了试验模态分析,通过测量风轮叶片的振动信号,得到了风轮叶片的各阶模态分布,为风力机总机的总体优化设计提供了可靠的依据。     

基于规则的冷凝器压力系统协调控制研究

研究了基于规则的协调控制方法在冷凝器压力控制中的应用情况.根据守恒定律建立了冷凝器和抽气器的动态数学模型,在此基础上,通过引入压力变化速率信号和冷凝器平均温度变化信号,将基于规则的协调控制方法应用于冷凝器的压力系统控制中,压力系统控制主要通过循环水泵控制器和抽气器控制器来实现.仿真结果表明,与传统的压力系统控制相比,在大幅度负荷变化时基于规则的冷凝器压力系统协调控制方法的控制效果明显改善,冷凝器压力的超调量减小,稳定时间缩短,系统具有更好的动态性能.     

旋转机械信号光电转换发送系统的研究

通过对旋转离心风机叶片表面压力信号测量的应用，介绍了采用光电转换方式将旋转系统内部信号有效可靠地传送到静止系统的实验装置及电路。通过I^2C总线数据传输方式、光电“串行”及“准并行”光电传输方式，实现了对采样数据的发送，并将校验系统运用到该装置中，解决了动静系统的信号可靠高速传输的问题，该测试手段可广泛应用于旋转系统内部流场、压力、振动等的测量。图9参3。     

风力机叶片动态应变分布特征的研究

针对风力机叶片动态应变分布规律特性,以NACA4415翼型叶片为模型进行了数值模拟,并与采用旋转遥测技术测试的该风力机叶片动态应变试验结果进行了对比分析。结果表明,数值模拟与试验结果趋势一致;在气动力作用下,风力机叶片的应变主要集中在叶片的中部略靠后的位置,其根部及叶尖附近的应变与中部相比较小,前缘部分的应变值与后缘部分相比较大,压力面应变值大于吸力面相应位置的应变值;在气动力的基础上施加重力和离心力后,叶根处应变值增加迅速,同时叶片中部应变值保持在较大的水平,主要是离心力和气动力共同作用所致。     

基于动态递归神经网络的HCCI发动机燃烧相位辨识模型

为了实现HCCI汽油机闭环反馈控制,提出了一种利用动态递归神经网络从气缸压力信号在线辨识燃烧相位CA50(燃烧50%累积放热量的曲轴转角)的方法.该方法采集上止点附近40°CA范围的气缸压力信号,经过归一化和主元素法降维处理后,得到一个由9个特征数构成的时间序列.一个Elman动态递归神经网络以该序列为输入,计算出燃烧相位CA50.以基于全可变气门机构的汽油HCCI发动机为对象,选取了台架试验中4个典型的HCCI动态变负荷过程数据,其中一个作为训练样本,另外3个作为测试样本.测试结果表明该方法对HCCI动态过程的燃烧相位CA50预测误差小于0.25°CA;与BP网络和RBF网络相比,具有更低的误差和更强的泛化能力;与直接热力学计算方法相比,具有突出的抗干扰性和容错能力.     

三维低雷诺数叶片参数化方法研究

叶片参数化是叶轮机械气动优化过程中十分重要的一个环节,它决定着叶片的气动优化空间。传统叶片是通过叶片几何或特征来实现参数化,很少利用气动参数来实现。为了解决该问题,提出一种基于气动参数的三维叶片参数化方法,该方法通过经验公式将气动参数引入叶片参数化过程,并利用几个重要截面中的两条重要特征曲线（中弧线和厚度分布曲线）实现叶片重构。通过对实际叶片进行参数化可以发现：参数化后叶片与原始叶片之间的几何相对误差最大不超过0.01;两者表面压力系数变化趋势基本一致。因此,该方法不仅能够准确描述三维叶片形状,还将气动参数直接设置为优化控制变量,从而有利于优化效率的提高。     

国产300MW汽轮机高中压缸马刀型静叶开发

介绍了马刀型静叶的开发，采用这种叶片可以在很部产生逆压力梯度，从而减少了二次流损失，提高了叶片的气动效率。该机组已在洛河电厂实施，运行结果表明，各项指标都达到了设计目标。     

Horizontal Axis Wind Turbine Blade Aerodynamics in Experiments and Modeling

Turbine aerodynamics remains a challenging and crucial research area for wind energy. Blade aerodynamic forces responsible for power production must be augmented to maximize energy capture. At the same time, adverse aerodynamic loads that fatigue turbine components need to be mitigated to extend machine service life. Successful resolution of these conflicting demands and continued cost of energy reduction require accurate blade aerodynamic models. This, in turn, depends on clear physical understanding and reliable numerical modeling of rotational augmentation and dynamic stall, the two phenomena principally responsible for amplified turbine blade aerodynamic loads. The current work examines full-scale turbine blade aerodynamic measurements and current modeling methodologies to better understand the physical and numerical attributes that determine model performance     

风力机叶片的三维建模

介绍了应用UG和GAMBIT软件进行三维风力机叶片建模的方法和具体过程,提出了在叶片建模中需要遵循的原则,并给出了三维模型实例。     

计算汽轮机叶片动应力的谐响应分析法

将谐响应分析法应用于汽轮机叶片的动应力分析。首先用有限元方法对汽轮机叶片进行模型简化并计算出叶片的动频，然后应用模态叠加谐响应分析计算出叶片位移的动态响应，进而对位移动态响应进行扩展分析求得叶片的动应力。     

汽轮机叶片精密模锻件CAD软件系统研究

汽轮机叶片精密模锻件的设计,是叶片锻造模具和工艺设计的技术关键。结合无锡叶片厂叶片精密模锻件的设计过程,介绍了采用UG软件平台及其开发工具,研制出叶片精密模锻件的CAD系统。     

基于谐分量法的汽轮机叶片飞脱故障定位方法研究及应用

运行中汽轮机叶片断裂飞落事故时有发生,快速精确地计算和诊断叶片的脱落位置和质量非常关键.为解决该问题,提出了根据运行中汽轮发电机组叶片脱落前后的振动监测信号特征,利用谐分量法及力平移原理,建立单平面质量飞落分析模型对汽轮机叶片飞脱进行定位分析,推导出叶片脱落的轴向位置和质量计算公式,并利用该公式诊断某电厂600 MW超临界4号机组的突发振动,诊断分析的计算结果与开缸检修结果完全一致.     

基于KBE叶片快速设计方法的研究与实现

复杂产品设计过程是不断迭代反复的过程。为解决汽轮机叶片设计效率低,从汽轮机叶片结构及设计过程出发,定义叶片设计过程向导;提供自动处理叶片型线方法,实现叶身的快速设计;根据叶片结构特点,采用特征设计技术,快速定义叶根、拉筋、围带;基于动静叶片依赖关系,实现动静叶片之间、叶身、叶根、中间体之间的相关性设计;按照叶片设计中气动、强度要求,实现叶片设计与分析的自动优化。以汽轮机某型号叶片为例,在自行开发的叶片快速设计系统上验证本文提出的方法,结果表明,叶片设计效率得到很大的提高,提出的叶片快速设计方法有效可行。     

Verifying the Blade Element Momentum Method in unsteady,radially varied,axisymmetric loading using a vortex ring model

Although the Blade Element Momentum method has been derived for the steady conditions, it is used for unsteady conditions by using corrections of engineering dynamic inflow models. Its applicability in these cases is not yet fully verified. In this paper, the validity of the assumptions of quasi‐steady state and annuli independence of the blade element momentum theory for unsteady, radially varied, axi‐symmetric load cases is investigated. Firstly, a free wake model that combines a vortex ring model with a semi‐infinite cylindrical vortex tube was developed and applied to an actuator disc in three load cases: (i) steady uniform and radially varied, (ii) two types of unsteady uniform load and (iii) unsteady radially varied load. Results from the three cases were compared with Momentum Theory and also with two widely used engineering dynamic inflow models—the Pitt‐Peters and the Øye for the unsteady load cases. For unsteady load, the free wake vortex ring model predicts different hysteresis loops of the velocity at the disc or local annuli, and different aerodynamic work from the engineering dynamic inflow models. Given that the free wake vortex ring model is more physically representative, the results indicate that the engineering dynamic inflow models should be improved for unsteady loaded rotor, especially for radially varied unsteady loads. © 2016 The Authors. Wind Energy Published by John Wiley & Sons, Ltd.     

透平叶片的气动优化设计系统

发展了一个叶轮机械叶片全三维粘性杂交问题的气动优化设计系统。该系统包括分析技术与组合优化技术的耦合：前者基于高精度、鲁棒型的数值分析方法，已成功地用于蒸汽透平叶片的流动分析．并经详细考核已将其纳入到了实际的叶片气动设计体系；后者基于优秀的iSIGHT商用优化平台．通过对多种优化方法的集成从而发展了组合的叶片全三维气动优化策略。数值结果与试验数据的比较表明了这一气动优化设计系统真正纳入到工业设计体系是完全可能的。