基于聲發(fā)射信號的汽輪機動(dòng)靜摩擦監測

　　 可以得出固體彈性介質(zhì)中兩種不同類(lèi)型波的波動(dòng)方程。首先，把方程式中第一式對X求微分，第二式對Y求微分，第三式對Z求微分，然后

三式相加，得到下式：
　　這里Δ是體積相對變形，即在固體彈性介質(zhì)中壓縮變形以波動(dòng)形式傳播，稱(chēng)為彈性介質(zhì)中的壓縮波，其傳播速度為：

　　在實(shí)際構件中，聲發(fā)射波的傳播要比理想介質(zhì)中的傳播復雜得多。汽輪機動(dòng)靜摩擦產(chǎn)生的聲發(fā)射信號經(jīng)葉片、葉輪、大軸傳播，所經(jīng)過(guò)的介質(zhì)是有限厚度的鋼板。聲發(fā)射波在厚鋼板中的傳播方式如圖3所示，波在傳播過(guò)程中在兩個(gè)界面上發(fā)生多次反射，每次反射都要發(fā)生模式變換，這樣傳播具有復雜的特性，因此，要處理像聲發(fā)射波這樣的過(guò)渡現象是十分因難的。粗略地講，循軌波的視在傳播速度大體上與橫波的傳播速度相差不多。

2.3聲發(fā)射信號的表征參數
　　對于聲發(fā)射信號的表征參數，一般工程中常用的是聲發(fā)射率。圖3示出一個(gè)聲發(fā)射信號的振鈴波形。設置某一閾值電壓，振鈴波形超過(guò)這個(gè)閾值電壓的部分形成矩形脈沖，計數這些振鈴脈沖數，單位時(shí)間的振鈴計數稱(chēng)為聲發(fā)射振鈴計數率，簡(jiǎn)稱(chēng)聲發(fā)射率。
　　除此之外，還有幅度、幅度分布、有效值電壓、能量、能量分布等表征參數。
3監測系統的構成
　　根據摩擦產(chǎn)生的聲發(fā)射信號的特點(diǎn)，汽輪機摩擦監測系統的構成原理圖見(jiàn)圖4。本系統是以工業(yè)控制計算機為核心設計的，采用的聲發(fā)射信號表征參數有聲發(fā)射率和能量。由傳感器接收到的摩擦信號，經(jīng)過(guò)放大和濾波后，分成兩路：一路經(jīng)過(guò)整形后，整理成矩形脈沖信號，利用計數器得到聲發(fā)射率，送入計算機進(jìn)行顯示、存儲和判斷；另一路經(jīng)過(guò)A/D轉換后，將離散信號送入計算機，進(jìn)行頻譜分析后，得到摩擦信號的頻譜，從中截取有效頻段，經(jīng)過(guò)一定的數學(xué)運算，得到表征信號的能量，根據上述所得參數進(jìn)行摩擦程度的判斷。

4應用實(shí)例
　　某電廠(chǎng)200?MW汽輪發(fā)電機組于1995年9月初并網(wǎng)后，汽輪機18級隔板(含靜葉)撓度增加，與葉輪發(fā)生摩擦，監測系統的指示值持續增大，而振動(dòng)值變化不大。直到9月22日，18級動(dòng)葉因磨損嚴重而斷裂，致使機組轉子失穩，振動(dòng)值才增大到60?μm。此時(shí)聲發(fā)射值已達到極限值。緊急停機后經(jīng)處理又重新起機，所有數值恢復正常。振動(dòng)與摩擦信號的變化如圖5和圖6所示。