论文部分内容阅读
离心压缩机具有结构紧凑、压比高和稳定工作范围宽广等优点,在航空航天、能源、化工及冶金等部门应用相当广泛。当离心压缩机内部流场处于非定常流动状态时,离心叶轮由于承受强烈的流体激振作用,很容易产生疲劳失效故障。因此,叶轮在非定常流动状态下的运行安全已成为亟待解决的问题。为了研究离心压缩机非定常流动状态下的叶片振动以及噪声等相关特征,本文针对某离心压缩机试验台内部流场非定常流动特性,主要从固有非定常流动和条件非定常流动两方面进行研究,分别在动静叶片干涉、旋转失速两种非定常流动状态下进行相关振动噪声信号测试并提取其信号特征,具体研究内容如下:(1)针对离心压缩机动静叶片干涉引起的不定常气流激振力和高振幅压力脉动,对动静干涉信号特征的识别进行了相关研究。首先,通过叶轮运行模态仿真计算、叶轮干涉图绘制确定了动静干涉的试验转速工况;接着,分别进行稳定工况和扫频过程的应变信号和压力脉动信号采集;最后,通过对比应变信号和压力脉动信号分析结果,验证了仿真转速工况下干涉特征频率的存在,也证实了应变信号更适用于识别干涉信号特征。(2)对离心压缩机试验台进行旋转失速状态下的压力脉动信号测试,基于其内部气流的压力脉动信号对失速特征频率进行检测,通过研究失速机理以及总结失速时信号特征,提出基于压力脉动信号监测的旋转失速识别预测方法,为后续压缩机旋转失速在线监测奠定了基础。(3)针对压缩机失速状态下压力脉动信号频谱中低频失速特征频率不太明显的情况,研究了微弱失速信号的相关增强方法,包括包络解调以及随机共振等相关算法。最终,利用微弱失速信号的压力脉动数据验证了所提出增强方法的可行性。(4)根据提出的基于压力脉动信号监测的旋转失速识别预测方法,利用LabVIEW软件在包络解调和随机共振算法基础上进行失速监测系统搭建,并对其进行相关验证,最终将其应用于实际工况下压缩机状态监测与维护中,实现了失速预警的目的。