GB/T 33208-2016 无损检测 基于叶尖定时原理的叶片在线监测方法

　　ICS 19. 100 J 04

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 33208—2016

　　无损检测 基于叶尖定时原理的叶片

　　在线监测方法

　　Non-destructivetesting—Practice forthebladeson-linemonitoringbased

　　on tip-timingtheory

　　2016-12-13发布 2017-04-01实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　发

　　布

　　GB/T 33208—2016

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1. 1—2009给出的规则起草 。

　　本标准由全国无损检测标准化技术委员会(SAC/TC56)提出并归 口 。

　　本标准起草单位 : 中国特种设备检测研究院 、北京中检希望科技有限公司 、南京航空航天大学 、天津大学 。

　　本标准主要起草人 :丁克勤 、段发阶 、岳林 、陈显锋 、李娜 、陶芳泽 、张理京 、张旭 、唐方雄 。

　　无损检测 基于叶尖定时原理的叶片

　　在线监测方法

　　1 范围

　　本标准规定了基于叶尖定时原理的旋转叶片在线监测技术 、方法和要求 。

　　本标准适用于汽轮机 、风机 、水轮机 、压气机 、烟气轮机等大型旋转机械叶片运行振动的在线监测 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件对于本文件的应用是必不可少的 。凡是注 日期的引用文件 ,仅注 日期的版本适用于本文件 。凡是不注日期的引用文件 ,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 。

　　GB/T 19873. 1 机器状态监测与诊断 振动状态监测 第 1部分 :总则

　　GB/T 19873. 2 机器状态监测与诊断 振动状态监测 第 2部分 :振动数据处理 、分析与描述

　　3 人员要求

　　按本标准进行监测的人员应经过相关专业培训 。

　　4 监测前的准备

　　在进行监测前 ,需要通过资料审查和现场实地考察获取一些基本信息 ,至少应包括如下要素 :

　　a) 监测人员的资格 ;

　　b) 技术方案 ;

　　c) 监测仪器设备 ;

　　d) 现场线路设计方案 ;

　　e) 旋转机械叶片和叶轮的设计参数 ;

　　f) 传感器的设计及封装 ;

　　g) 确定叶片振动的坎贝尔图 。

　　5 传感器的选择与布置

　　5. 1 测点布置

　　根据旋转机械的设计 ,可选择不同传感器分布方案 , 以适应该旋转机械叶片的振动监测 , 系统目前可采用多种传感器布置方案 ,如“2+1”分布 、“4+1”分布 、任意角度分布等方案 。

　　5.2 传感器的选择

　　5.2. 1 叶尖定时传感器 、转速同步传感器应得到有资质的第三方认证许可 ,具有测试证书 ,其测试证书内容至少应包括 :灵敏度 、分辨力 、频率范围 、响应速度 、工作温度等 。

　　GB/T 33208—2016

　　5.2.2 根据叶片工作环境的不同 ,采用不同类型的叶尖定时传感器 ,如电容传感器 、光纤传感器 、电涡流传感器等 。

　　6 监测系统

　　6. 1 系统组成

　　系统包括传感器 、传感器信号解调模块 、信号采集与数据处理模块和计算机应用软件 4 个部分 ,如图 1所示 。传感器信号解调模块实现传感器信号接收 、滤波 、放大等 ;信号采集与数据处理模块实现高精度叶尖定时数据采集 、预处理 、滤除噪声信号 ,并实现数据传输 ;计算机应用软件实现数据分析 、存储和显示 、离线数据分析 、显示和输出等功能 。各组成部分应经过有资质的第三方测试合格后方可使用 。并随附出厂测试合格证 。

　　图 1 传感器安装及监测系统

　　6.2 传感器基本参数

　　6.2. 1 叶尖定时传感器

　　用于感知叶片到来信号的叶尖定时传感器应满足 5. 2 的要求 ,其基本参数如下 :

　　a) 响应速度 ,传感器具有快速响应速度 , 响应带宽至少为 200 kHz;

　　b) 工作温度 , 由工作环境温度确定 ,传感器探头耐温可选择耐温 200 ℃ 、350 ℃ 、650 ℃ 、1 000 ℃四个系列 ;

　　c) 振动位移分辨力 ,至少达到 0. 025 mm;

　　d) 振动频率 ,可测量振动频率范围 0 kHz~ 10 kHz;

　　e) 测量范围 ,可测量振幅范围达到 0 mm~20 mm。

　　6.2.2 转速同步传感器

　　用于同步测量转速信号 ,是各个时间测量的基准 。转速同步传感器应满足 5. 2 的要求 ,其基本参数如下 :

　　a) 测速范围 ,转子转速 :360 r/min~ 6 000 r/min;

　　b) 转速测量分辨力 ,至少为 1转 ;

　　c) 转子级数 ,支持多级转子同时测量 。

　　6.3 传输线缆

　　用于户外安装的线缆应使用直埋或架空型铠装护套线缆 。

　　6.4 解调仪

　　解调仪至少可支持 8通道数 ,其性能指标和长期稳定性应经过有资质的第三方认证 , 获得测试证书 ,其测试证书内容至少应包括 :通道数 、测量范围 、分辨力 、稳定度和长期可靠性等指标 。

　　6.5 系统软件

　　6.5. 1 软件功能

　　实现多路叶尖定时传感器及转速同步传感器的信号解调 、采集 、传输 、存储和处理分析 。 至少应包括实时和离线分析两个模块 ,能够实现同步 、异步振动分析 、频谱分析和坎贝尔图显示等功能 。

　　根据测振模型 ,应用软件算法分析获取叶片振动参数信息 ,包括振幅 、频率 、相位 、共振倍频 、异步振动频率等 。

　　6.5.2 数据采集

　　数据采集仪器应安放在被测对象附近具有良好保护性能的机箱或机房内 ,应避免振动 、高低温 、潮湿 、电磁干扰 ,且有较好的供电稳定性等 。

　　数据采集可采用动态 、静态两种方式 ,可连续采集或定时触发两种模式之一 ,其中动态采集的采样频率或定时触发的采样间隔 ,可根据实际需要确定 。

　　6.5.3 数据传输

　　采集仪与外界的数据传输可采用无线方式和有线方式 ,应确保数据的完整性与可靠性 。

　　6.5.4 数据保存

　　数据保存内容包括 :

　　a) 仪器初始参数 :在仪器第一次启动时 ,初始阶段全部参数 ;

　　b) 测量结果 :仪器正常运行期间的最终测量结果 ;

　　c) 校正参考数据 :每年一次获取的参数作为校正参考值 。

　　6.5.5 数据分析

　　监测数据处理与分析见 GB/T 19873. 2。

　　6.6 传感系统的安装

　　6.6. 1 传感器安装位置计算

　　应用软件应提供传感器位置范围的计算功能 ,在实际工况允许的安装范围内计算出一组最佳传感器安装位置 。

　　6.6.2 叶尖定时传感器的安装

　　将多个非接触叶尖定时传感器安装在旋转机械叶片相对静止的壳体上 ,监测旋转叶片经过传感器时所产生的脉冲信号 。传感器的测量端面与叶片端面宽度越相近 ,脉冲信号定时精度越高 。具体结构尺寸需根据实际配合 、安装要求设计 。传感器安装方式见 GB/T 19873. 1。

　　6.6.3 转速同步传感器的安装

　　一般采用激光或光电传感器等 ,将其安装在主轴箱盖上 , 由主轴上的标记提供激励信号 。传感器安装方式见 GB/T 19873. 1。

　　7 仪器设备系统的维护

　　应对仪器设备进行周期性的检查和调节来校正仪器的功能 。在现场进行监测时 ,如发现仪器设备产生错误或部分变化 ,也应对仪器进行功能的检查和调节 。维护工作应按照制定的书面程序进行 ,并应对每次维护检查的结果进行记录 。

　　8 报告

　　报告的内容应当根据监测要求制订 ,应至少包括以下要素 :

　　a) 监测单位的名称(如适用) ;

　　b) 旋转机械叶片和叶轮的设计参数 ;

　　c) 技术方案 ;

　　d) 异步振动分析 ;

　　e) 同步振动分析 ;

　　f) 每个叶片振动幅频曲线 ;

　　g) 每个叶片振动坎贝尔图 ;

　　h) 旋转机械叶片健康状态诊断 ;

　　i) 监测人员姓名和监测 日期 ;

　　j) 用户签名和有关资质授权签字(如适用) 。