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激光测振仪在高速涡轮叶片固有频率测试中的应用

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Features and Benefits 特征与优点

 

  • 1.频率测量结果可用于涡轮叶片固有频率以及模态研究
  • 2.为叶片振动和噪声研究提供数据信息
  • 3.非接触式激光测振仪,测量过程更加快捷,结果更加准确
  • 4.采用简易工装夹具装夹涡轮部件,操作简便
  • 5.频率测量过程自动化、速度快
  • 6.激励点、测量点可随意调节,方便于多个响应点的频率测量
  • 7.测量数据自动保存,测量报告一键发布
  • 8.可应用于涡轮叶片、压气机叶片或其他中小型零件频率测量

 

                                                                             Fig1: 系统外形图

 

Working Principle 工作原理 

                                                                    

确认待测量的最大响应区域以及激励点后,调节激光测振仪在叶片上的投射点以及激励锤的位置;在上位机软件内填写待测零件信息并进行DI/O及测试参数设置;开始自动化测试,工装带动涡轮叶片自动旋转至下一个叶片,系统自动激励、自动进行频率测量和FFT分析,测试完成后自动生成报告。

 

 

Fig2: 某一外径为85mm涡轮样品                                                                        Fig3: Fig2中的频率响应

测量点:Mode1响应区

 

Fig4:某一外径为76mm涡轮样品                                                                        Fig5: Fig4中的频率响应

测量点:Mode3响应区                  

 

 

Fig6:某一外径为35mm涡轮样品                                                                Fig7: Fig6中的频率响应

测量点:Mode1响应区

 

 

Fig8:某一外径为92mm压气机叶轮样品                                                               Fig9: Fig8中的频率响应

测量点:Mode1响应区

 

 

Specification 技术参数

 

Designation

名称

Parameters

设备主要参数

Rev.

版本

Equipment Type

产品型号05011X

Frequency Range频率范围: 0-100KHz

Resolution分辨率: 1Hz

Sampling Rate采样速度: 16, 250 kS/s

Motion Control Axes自动控制轴数: 1

Electrical Stinger电磁激励: 0.5-1N

Power Supply供电: 220VAC±10%

50Hz

0.6A

Total weight重量: approx.40Kg, (with all additional parts)

00

频率范围和分辨率可定制

Laser Vibrometers Type

激光测振仪型号

OptoMet

Vector-Basis

Frequency ranges 频率范围: 0-500kHz

Best resolution 最佳分辨率: 10nm/s

Max. velocity 最大速度: 2m/s

 

Ambient Temperature

环境温度

-5℃-50℃

 

Humidity湿度

Not condensing无冷凝

 

Altitude海拔

<3000 m

 

Vibration振动

Free无振动的环境,任何大的振动将影响叶片频率的测量

 

机械部分:

  • 1.步进电机驱动涡轮转子360°旋转,分辨率0.01°
  • 2.电磁激励(根据不同的涡轮转子可选配),0.5-1N
  • 3.可测量涡轮转子尺寸范围:涡轮转子大径30-150mm /轴长≤300mm, 其他尺寸可定制
  • 4.涡轮转子由机械夹具手工加紧
  • 5.电磁激励锤X/Y/Z 3个方向可调
  • 6.底座以及支架

 

电气部分:

  • 1.步进电机驱动涡轮转子360°旋转,分辨率0.01°,工作电压24VDC
  • 2.基于Labview实现数据采集、旋转控制以及驱动激励电磁阀
  • 3.良好的电气接口,实现转动电机、驱动电路、激励锤、激光测振仪、数据采集卡之间的可靠连接
  • 4.工业计算机: Advantech 610H
  • 5.振动信号采集卡NI 16, 250 kS/s以及附件
  • 6.步进电机控制:2 Axis控制器以及附件

 

软件部分:

  • 1.基于NI Labview开发
  • 2.试验产品的信息输入、时域信号、频谱分析、数据采集卡设置、转动控制设置
  • 3.测试过程自动化(整个涡轮全叶片测试或指定某个叶片测试;自动旋转、激励、测量)
  • 4.循环测量时间:每个叶片约4秒(包括运动控制、激励、测量分析)
  • 5.自动保存测量原始数据(*.tdms格式,可用于后期第三方软件比如Matlab分析)
  • 6.一键自动生成报告(excel格式),包含:
      •         a 所有叶片样本的平均值、波动范围、最大值/最小值(并报告位于哪个涡轮哪个叶片);
      •         b 标准差;
      •         c  标准差率(变异系数),CV(Coefficient of Variance)
      •         d  99%置信区间的最高值、最低值预测;
      •         e 涡轮叶片各阶次HCF共振频率预测
    • Fig10:软件操作界面

    •  

  •                                                                          Fig11: 数据报告(部分图样,仅供参考

 

 

 

 

高速涡轮叶片固有频率测试台 (Turbine Blades Frequency Survey Rig)
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