【技术实现步骤摘要】
低压涡轮带冠叶片篦齿的径向和轴向间隙测量系统及方法
[0001]本专利技术涉及非接触式位移和距离测量领域，尤其是涉及一种对低压涡轮带冠叶片篦齿径向间隙和轴向间隙的测量系统及方法。
技术介绍
[0002]低压涡轮带冠叶片作为发动机核心做功部件之一，它的结构参数和运转状态参数关乎整个发动机系统的高效性、安全性和稳定性。与自由动叶片相比，低压涡轮带冠叶片常常伴有密封篦齿。其中，篦齿和机匣内壁的径向间隙以及旋转带冠叶片和静子叶片间的轴向间隙与发动机泄漏量、气动性能、运转效率、安全稳定以及喘振安全裕度等直接关联。间隙过小，低压涡轮叶片和静子间容易发生碰磨，降低运转安全性；间隙过大，泄漏量增大，将造成发动机效率下降和能源浪费。对严封篦齿的径向间隙和轴向间隙进行合理设计和主动控制是低压涡轮带冠叶片设计的重要原则。因此高精度、在线间隙测量技术是实现间隙最优值确定和间隙主动控制的关键。但是，目前研究者们对发动机低压涡轮带冠叶片篦齿更多的关注点在于尺寸结构的改进，主要通过数值计算、仿真等手段确定篦齿的最优化尺寸、结构参数，以达到降低泄露量和改善...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种低压涡轮带冠叶片篦齿的径向间隙和轴向间隙测量系统，其特征在于，包括篦齿、V型芯极电容传感器、调幅式电容调理模块、高速采集处理模块和上位机，所述V型芯极电容传感器由V型芯极、外垫环和外壳体构成，外垫环嵌入外壳体内，外垫环端面设有与V型芯极的芯极端面形状契合的通孔，V型芯极的芯极端面从所述通孔穿出；V型芯极电容传感器放置于篦齿的一侧且V型芯极的端面与篦齿的半径方向垂直，V型芯极的对称轴与篦齿转轴平行；所述V型芯极电容传感器通过连接线依次与调幅式电容调理模块、高速采集处理模块和上位机连接；测量时，篦齿端面与V型芯极电容传感器的V型芯极构成双平行极板电容器；径向间隙和轴向间隙参数信息包含在V型芯极电容传感器的电容信号中；调幅式电容调理模块将电容信号以确定的放大系数转换为电压信号；接着高速采集处理模块将该电压信号采样为数字信号并送入上位机进行算法处理，最终得到径向间隙和轴向间隙参数。2.根据权利要求1所述一种低压涡轮带冠叶片篦齿的径向间隙和轴向间隙测量系统，其特征在于，篦齿绕带冠叶片的圆周分布，在圆周等分位置上的相邻两个篦齿上的相同部位进行径向挖槽改装，称为“W”型凹槽。3.一种低压涡轮带冠叶片篦齿的径向间隙和轴向间隙测量方法，基于权利要求1所述径向间隙和轴向间隙测量系统，其特征在于，包括以下步骤：(1)通过多目标最优化模型确定V型芯极电容传感器的结构参数；(2)启动测量系统，随着篦齿转动，径向间隙和轴向间隙参数信息被采集到V型芯极电容传感器的电容信号中；调幅式电容调理模块将电容信号以放大系数β转换为模拟电压信号；高速采集处理模块将该模拟电压信号采样为数字电压信号并送入上位机进行算法处理；(3)通过上位机对数字电压信号进行平滑滤波得到U(i)；(4)估计篦齿的转速和信号特征频率f0；(5)通过信号特征频率f0对U(i)进行自适应频域滤波；(6)提取自适应频域滤波后的U(i)的整周期信号U
T
；(7)通过尺度调整算法将整周期信号U
T
转换为U
T1
；(8)提取U
T1
的幅度谱信息；基于步骤(2)和步骤(3)，U
T1
的每根谱线的幅度都是径向间隙和轴向间隙的函数，最终得到径向间隙值和轴向间隙值。4.根据权利要求3所述低压涡轮带冠叶片篦齿的径向间隙和轴向间隙测量方法，其特征在于，步骤(1)中V型芯极电容传感器的多目标最优化模型为max(V
R
,V
s
,V
p
)＝f(θ,p,h)
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(1)式中，θ为V型芯极倾角，p为芯极上边界所在直线与横轴交点，h为V型芯极纵轴厚度，上边界与限定圆的交点分别是A和B，目标函数V
R
为轴向间隙测量量程，V
s
为测量灵敏度，V
p
为传感器响应幅度，简化表达成V
R
＝X
b
‑
X
a
，X
a
、X
b
分别是交点A，B的横坐标，V
s
＝tanθ，V
p
＝h。5.根据权利要求3所述低压涡轮带冠叶片篦齿的径向间隙和轴向间隙测量方法，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：段发阶，李发富，牛广越，蒋佳佳，傅骁，刘昊，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：
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