基于宽频振动的燃气轮机叶片断裂故障识别特征与辨识方法

作     者：胡明辉 刘少朋 王浩 李晨阳 王维民 江志农 

作者机构：北京化工大学高端压缩机及系统技术全国重点实验室 中国舰船研究院 北京化工大学发动机健康监控及网络化教育部重点实验室 北京化工大学高端机械装备健康监控与自愈化北京市重点实验室 

出 版 物：《航空学报》 (Acta Aeronautica et Astronautica Sinica)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：08[工学] 082503[工学-航空宇航制造工程] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

基　　金：国家某重点领域青年人才托举工程(2022-JCJQ-QT-059) 装备预研教育部联合基金(8091B022203) 国家自然科学基金重点项目(92160203) 

主　　题：燃气轮机 叶片断裂 故障诊断 机匣振动 O-KNN 

摘      要：针对燃气轮机动叶片断裂故障难以及时、有效告警与识别的技术难关，本文开展了三方面研究。从叶片断裂故障机理出发，分析了不平衡转子对尾流压力的调制作用，建立了叶片激振力模型和激振力作用下机匣的强迫振动响应模型，求解了动叶片断裂激励下的宽频振动响应规律。在此基础上，构建了叶片断裂故障敏感特征并提出了基于改进K近邻（O-KNN）的故障告警模型，实现叶片断裂故障的及时告警分析。进一步地，提出了叶片断裂故障定位参数，通过各级叶片特征参数的对比实现断裂故障的精准定位。综上，构建了宽频振动特征驱动的燃气轮机叶片断裂故障辨识方法，某型燃气轮机实测案例验证了故障敏感特征及辨识方法的有效性。