航空发动机振动监测技术-教学PPT课件

三、振动监测系统的组成 振动监测系统：预处理、报警和结果输出、数据库、 数据采集、数据传输和通信及监测分析。 振动监测过程：振动测量、振动信号处理、故障特征 提取、状态识别。 振动监测系统的主要功能： 1、数据存储与显示。 2、系统的信号分析与处理 3、数据管理
1、振动测量: ①振点：传统做法是振点选择在外部机匣上， 新型发动机振点转移至内部转子支撑点。 ②参数：振动位移、振动速度、振动加速度。
控制附面层分离的措施
1、分离点的位置靠后流动阻力小，而分离点位置与流动状态与物面形状有 关。改变物面形状，流线型光滑物面-----层流段延长。
2、若附面层分离不可避免时，还可通过增加边界层内的流体流 量，如吹气、吸气、前缘缝翼减小分离区域。
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层流附面层更易分离，而湍流边界层不易分离，改变物面粗糙 度,分离点后移，尾迹变窄。
等进行测量
设备、传感器、测振仪
中使用广泛
3、航空发动机振动测量系统 1、振动传感器 电动式速度传感器，产生的电信号与振动速度呈正比 随技术更新已淘汰；压电加速度计根据压电效应设计， 电信号与振动加速度成正比。
2、振动测量分析仪 分析仪有四类： ① 最简单的振动测量分析仪 ② 专门设计的自动跟踪转速滤波技术的振动测量分析
仪 ③ 运用快速傅里叶变换技术的数字式振动信号分析仪。
国外发展较快。 ④ 机载发动机数字式振动监视仪，分析加速度计所测
的信号并生成及存储发动机振幅和相位的数据。波 音、空客、麦道均MICROTRAC的仪器。
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2、振动测量方法:
名称 电测法
机械法
原理
优缺点及应用
被测对象振动量转换为 电量
灵敏度高，便于分析， 但易受磁场干扰。目前
最广泛的方法
利用杠杆原理将振动量 放大
抗干扰力强，给工件加 负载，低频大振幅振动
及扭振的测量
光学法
精度高，不受磁场干扰，
利用光杠杆原理、读数 易于对质量小及不易安
显微镜、光波干涉原理 装传感器的部件。精密
4、压气机的喘振 非正常工况下气流沿压气机轴线方向发生的低频率（通常有几赫 或十几赫）、高振幅(强烈的压强和流量波动)的气流振荡现象。 喘振的现象 发动机的声音由尖哨转变为低沉； 发动机的振动加大； 压气机出口总压和流量大幅度的波动； 转速不稳定，推力突然下降并且有大幅度的波动； 发动机的排气温度升高，造成超温； 严重时会发生放炮，气流中断而发生熄火停车。
数据表明发动机振动常见的故障： 1、转子不平衡 原因：一是零件本身缺陷；二是零部件磨损。 2、转子不对中 原因：装配过程中不对中。 3、碰摩 原因：一工作叶片部分损坏或折断；二工作叶片安装 不合适；三转子上部件丢失；四工作叶片或转子变形； 五转子轴承不同轴或磨损；六轴连器安装或连接螺栓 拧紧不当。
喘振的发生机理
钝体附面层分离现象
钝体附面层分离原因及条件
附面层流动是：惯性力、压力能、粘性力的平衡。
1、M点处过流断面最窄，
速度最大
2、S点近壁面速度梯度为0，
E
分离点
3、S点后压强增加，主流在
逆压作用下形成回流并形成
脱体涡
圆柱绕流
卡门涡街 圆柱绕流不同雷诺数的形态变化
1911年匈牙利冯卡门探究了该现象，所以称之为卡门涡
其中St为斯特劳哈尔数 （300＜Re＜3*105，St=0.2 ）
附面层的分离的影响
1、附面层分离，压差阻力增加。 2、大攻角机翼上边界层分离造成边界层失速。 3、发动机叶片上的气流分离造成喘振。 4、涡街振动等。
因此控制边界层分离对增升、减阻、减振具有重 要意义。
航空发动机振动监测技术
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一、概述 发动机高低压转子由盘、轴、叶片等零部件组装
而成，在运行时会存在不平衡，因此产生振动信号。 振动信号是发动机状态监控与故障诊断过程中常
见的数据。
二、发动机振动机理及超限的原因 发动机由进气道、压气机、燃烧室、涡轮、尾喷管组 成，涡轮和压气机为旋转部件，连成一体，振动通过 轴承和发动机承力结构传到发动机，引起发动机的振 动。 发动机振动可分为：转子振动、轴承振动、整机振动 等。