轴流式通风机叶片振动的非接触式测量

作     者：张振东 

作者单位：山东科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张永建

授予年度：2011年

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 

主      题：轴流式通风机 叶片振动 非接触式测量 叶尖定时时间 脉冲宽度测量 叶片动频 LabVIEW仿真 

摘      要：通风机在矿山生产中具有至关重要的作用,它为井下作业人员提供连续不断的新鲜空气,同时降低瓦斯浓度,因此它被形象的称之为“矿井的肺脏。近年来,为满足矿井对通风机大流量、低负压的通风要求,越来越多的轮毂比较小的风机在矿山得到应用。但是在轮毂比减小的同时,叶片变得相对较长,从而容易产生疲劳折断;因此风机叶片在运行时的振动问题不得不引起足够的重视。因此开发一套风机叶片振动监测系统来及时发现风机叶片出现的问题,及时采取措施,防范事故于未然,提高风机运行的安全性和可靠性就显得势在必行。 通风机的动叶片处于高速旋转状态,对叶片振动的测量应采用非接触式测量方法。虽然叶片振动的非接触式测量技术在航空涡轮发动机和电厂汽轮机领域已有所应用,但是通风机与两者相比在具体结构及应用环境方面还存在着较大的差异。因此,测量技术不能照搬套用。 本文在分析了国内外叶片振动的非接触式测量技术的基础上,结合矿用通风机自身结构和工作环境,提出了矿用轴流式通风机叶片振动的非接触式测量原理,并针对以下几个关键技术问题进行了研究：叶尖定时时间获取是非接触式测量方法中的关键技术之 在叶尖定时时间获取技术方面,目前已有的两种方法存在离散采样点引起的采样误差高,系统复杂、开发周期长的缺点。为了克服上述方法存在的问题,本文提出了新的适用于轴流式通风机的脉冲宽度测量法。随后,本文用LabVIEW软件编制了数据采集程序,并使用PCI-6601数据采集卡、自制XHY3A-HFD信号源和DSO-25216A示波器等设备设计了试验系统,验证脉冲宽度测量法获取叶尖定时时间的可行性。同时,为了验证从叶尖定时数据中快速计算出叶片振动参数的算法,利用LabVIEW的信号仿真功能模拟叶尖定时传感器的非均匀采样信号,然后利用采样数据和编制的振幅、动频计算程序分别计算出叶片的振幅和动频,结果表明,相对误差在工程允许范围内,表明了本文数学算法准确,程序编制正确。 综上所述,本文对轴流式通风机叶片振动的非接触式测量中的理论和关键技术进行了探索性研究,进行了必要的仿真和试验验证,为该技术的现场应用打下了基础。