用于识别裂纹的涡轮叶片健康监测系统的制作方法

技术特征：
1.一种确定涡轮机的叶片中的裂纹的位置和尺寸的方法，所述方法包括：操作包括叶片排的涡轮机，所述叶片排包括包含有所述叶片的多个叶片；确定用于所述叶片排中的每个叶片的第一振动条件；确定用于所述叶片排中的每个叶片的第二振动条件；将用于每个叶片的所述第一振动条件与预先确定的基线第一振动条件进行比较，以确定所述第一振动条件的变化；将用于每个叶片的所述第二振动条件与预先确定的基线第二振动条件进行比较，以确定所述第二振动条件的变化；分析用于每个叶片的所述第一振动条件的变化和所述第二振动条件的变化，以确定所述叶片中的哪个叶片具有裂纹以及所述裂纹在该叶片内的可能位置；以及使用所述第一振动条件的变化的幅度和所述第二振动条件的变化的幅度来估计所述裂纹的尺寸。2.根据权利要求1所述的方法，还包括确定多对振动条件，每对振动条件包括基线第一振动条件和基线第二振动条件，所述每对振动条件在所述涡轮机的不同操作条件下确定。3.根据权利要求2所述的方法，还包括选择多对振动条件中的一对振动条件作为所述基线第一振动条件和所述基线第二振动条件。4.根据权利要求1所述的方法，还包括通过单个传感器测量所述多个叶片中的每个叶片的到达时间。5.根据权利要求1所述的方法，还包括预先限定允许裂纹深度并估计所述裂纹达到所述允许裂纹深度的时间。6.根据权利要求1所述的方法，还包括在涡轮机叶片排周围定位多于一个的传感器，每个传感器定位成与其他传感器间隔开并且能够操作成测量每个叶片的梢部的到达时间，所述到达时间指示叶片梢部位移。7.根据权利要求6所述的方法，其中，确定所述第一振动条件和确定所述第二振动条件的步骤包括分析来自所述多于一个的传感器中的每个传感器的到达时间测量值，以计算所述第一振动条件和所述第二振动条件。8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一振动条件包括第一模式振动频率和第一模式失谐比率中的一者，并且所述第二振动条件包括第二模式振动频率和第二模式失谐比率中的一者。9.一种用于测量旋转叶片排的健康的叶片健康监测系统，所述系统包括：传感器，所述传感器邻近所述旋转叶片排固定地定位并且能够操作成测量参数；以及计算机，所述计算机包括处理器，所述处理器能够操作成基于所测量的所述参数确定用于所述旋转叶片排的所述叶片中的每个叶片的第一模式振动条件和第二模式振动条件，所述处理器还能够操作成将每个第一模式振动条件和第二模式振动条件与基线第一振动条件和基线第二振动条件进行比较以确定所述第一振动条件的变化和所述第二振动条件的变化，所述处理器利用所述第一振动条件的变化和所述第二振动条件的变化来确定所述叶片中的任一叶片中的裂纹的位置和尺寸。10.根据权利要求9所述的叶片健康监测系统，其中，所述计算机包括能够操作成储存多个基线第一振动条件和多个基线第二振动条件的记忆储存装置，并且其中，所述处理器
从所述多个基线第一振动条件和所述多个基线第二振动条件中选择所述基线第一振动条件和所述基线第二振动条件。11.根据权利要求9所述的叶片健康监测系统，其中，所述第一振动条件包括第一模式振动频率和第一模式失谐比率中的一者，并且所述第二振动条件包括第二模式振动频率和第二模式失谐比率中的一者。12.根据权利要求9所述的叶片健康监测系统，其中，所述计算机能够操作成确定所述第一振动条件的变化和所述第二振动条件的变化，并且其中，所述第二振动条件的变化的幅度相对于所述第一振动条件的变化的幅度指示所述裂纹在特定叶片内的位置。13.根据权利要求9所述的叶片健康监测系统，其中，所述传感器位于所述旋转叶片排的外侧。14.根据权利要求13所述的叶片健康监测系统，其中，所述传感器是多个传感器中的第一传感器，并且其中，所述多个传感器中的每个传感器在壳体的上半部和所述壳体的下半部中的一者且仅一者中定位在所述旋转叶片排的周向外侧。15.根据权利要求9所述的叶片健康监测系统，其中，所述参数是到达时间，并且其中，所述传感器测量所述多个叶片中的每个叶片的所述到达时间，并且其中，所述计算机使用用于每个叶片的所测量的到达时间来确定所述每个叶片的梢部位移并且确定所述每个叶片的第一振动条件和第二振动条件。16.一种确定叶片中的裂纹的位置和尺寸的方法，所述方法包括：测量所述叶片的梢部在旋转中在角位置处的到达时间；使用所述到达时间计算所述叶片的梢部的位移；使用所述位移计算用于所述叶片的第一振动条件和第二振动条件；将用于所述叶片的所述第一振动条件和所述第二振动条件与用于所述叶片的预先确定的基线第一振动条件和预先确定的基线第二振动条件进行比较，以确定所述第一振动条件的变化和所述第二振动条件的变化；以及使用所述第二振动条件的变化的幅度相对于所述第一振动条件的变化的幅度来确定所述裂纹的可能位置，并使用所述第一振动条件的变化的幅度和所述第二振动条件的变化的幅度来确定所述裂纹的所述尺寸。17.根据权利要求16所述的方法，还包括确定多个频率对，所述多个频率对各自处于涡轮机的不同操作条件下，每个频率对包括基线第一振动条件和基线第二振动条件。18.根据权利要求16所述的方法，还包括通过单个传感器测量所述叶片的所述到达时间。19.根据权利要求16所述的方法，其中，所述传感器是多个传感器中的第一传感器，并且其中，所述多个传感器中的每个传感器定位在所述叶片的周向外侧，所述传感器中的每个传感器测量在不同周向位置处的所述到达时间。20.根据权利要求16所述的方法，还包括预先限定允许裂纹深度并估计所述裂纹达到所述允许裂纹深度的时间。21.根据权利要求16所述的方法，还包括定位三个传感器以测量第一位移、第二位移和第三位移，每个传感器定位成与其他传感器间隔开。22.根据权利要求16所述的方法，其中，所述第一振动条件包括第一模式振动频率和第
一模式失谐比率中的一者，并且所述第二振动条件包括第二模式振动频率和第二模式失谐比率中的一者。

技术总结
一种确定叶片(200)中裂纹的位置和大小的方法和系统(600)包括：借助于一个或更多个传感器(602)来测量叶片的梢部在旋转中到达角位置的时间，使用到达时间来计算叶片的梢部的位移，以及使用该位移来计算用于叶片的第一振动条件和第二振动条件。该方法还包括将用于叶片(200)的第一振动条件和第二振动条件与用于该叶片的预先确定的基线第一振动条件和预先确定的基线第二振动条件进行比较，以确定第一振动条件的变化和第二振动条件的变化，以及使用第二振动条件的变化的幅度相对于第一振动条件的变化的幅度来确定裂纹的可能位置并且使用第一振动条件的变化的幅度和第二个振动条件的变化的幅度来确定裂纹的尺寸。件的变化的幅度来确定裂纹的尺寸。件的变化的幅度来确定裂纹的尺寸。


技术研发人员：马尼什
受保护的技术使用者：西门子能源美国公司
技术研发日：2020.12.03
技术公布日：2022/7/12