基于聲發(fā)射信號(hào)的汽輪機(jī)動(dòng)靜摩擦監(jiān)測(cè)

　　　　(1)動(dòng)葉(或圍帶)與汽缸發(fā)生摩擦，軸頸與軸瓦發(fā)生摩擦?xí)r，作用力分為正壓力與摩擦力，正壓力F通過(guò)動(dòng)葉與葉輪作用于轉(zhuǎn)軸，而摩擦力T則是切向力，與旋轉(zhuǎn)方向相反。
　　從轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)角度來(lái)分析，徑向作用力F引起軸橫向振動(dòng)方程式為：

　其中，m為轉(zhuǎn)子質(zhì)量;C1為橫向振動(dòng)阻尼系數(shù)，K1為橫向變形剛度系數(shù)。
　　　 (2)軸向摩擦?xí)r作用力分析，葉輪與隔板發(fā)生摩擦?xí)r產(chǎn)生軸向正壓力P及切向摩擦力τ。軸向力P引起轉(zhuǎn)子振動(dòng)方程式為：

　　其中，C2為軸向振動(dòng)阻尼系數(shù)；K2為軸向變形剛度系數(shù)。
　　　　(3)切向力τ引起轉(zhuǎn)子扭振方程式為：

　　其中，J為轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；C3為扭振阻尼系數(shù)；K3為扭曲變形剛度系數(shù)；M=τ·R。
　　由上述三個(gè)振動(dòng)方程式可見(jiàn)，摩擦力引起振動(dòng)必須具備三個(gè)條件：即作用力必須與振動(dòng)方向一致；作用力必須是周期的；作用力必須足以起振。
1.2振動(dòng)表不能早期監(jiān)測(cè)摩擦故障原因分析
　　原因1：電廠中的常規(guī)測(cè)振儀表只能測(cè)量軸橫向振動(dòng)的幅值X，由上述三式可知，當(dāng)物體由于摩擦受到X方向激振力F(t)作用時(shí)，幅值X由振動(dòng)表能顯示出來(lái)，而當(dāng)物體發(fā)生摩擦在Y方向或切向產(chǎn)生振動(dòng)時(shí)，振動(dòng)表卻顯示不出變化。
　　原因2：從式(1)中可以看出，由于汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的質(zhì)量非常大，即m很大，所以摩擦產(chǎn)生的激振力很難使轉(zhuǎn)子失穩(wěn)而發(fā)生振動(dòng)。因此當(dāng)摩擦已經(jīng)非常嚴(yán)重時(shí)振動(dòng)表根本無(wú)反應(yīng)。
　　這樣的實(shí)例很多，僅東北電網(wǎng)就有十余次。某發(fā)電廠200MW機(jī)組密封瓦磨損2mm深而振動(dòng)表沒(méi)有變化。另外，有許多電廠在揭缸后發(fā)現(xiàn)動(dòng)葉圍帶早已磨損，而運(yùn)行中振動(dòng)表指示值根本沒(méi)有變化。用振動(dòng)表間接監(jiān)測(cè)摩擦故障很不準(zhǔn)確，現(xiàn)代監(jiān)測(cè)摩擦故障的理想辦法是采用聲發(fā)射技術(shù)。

2聲發(fā)射信號(hào)的特點(diǎn)
2.1聲發(fā)射信號(hào)的產(chǎn)生

　　金屬材料或結(jié)構(gòu)受外力或內(nèi)力作用變形或滑移時(shí)以彈性波形式釋放出應(yīng)變能的現(xiàn)象稱(chēng)為聲發(fā)射，也就是材料內(nèi)部所產(chǎn)生的一種彈性波，由于這種彈性波能反映出材料的一些性質(zhì)，故采用檢測(cè)聲發(fā)射信號(hào)的方法，可以判斷材料或設(shè)備的某種狀態(tài)。聲發(fā)射監(jiān)測(cè)是一種動(dòng)態(tài)無(wú)損檢測(cè)方法，而且聲射信號(hào)來(lái)自缺陷本身，因此用聲發(fā)射信號(hào)可以判斷數(shù)據(jù)缺陷的嚴(yán)重性。一個(gè)同樣大小、同樣性質(zhì)的缺陷，當(dāng)它所處的位置和所受的應(yīng)力狀態(tài)不同時(shí)，對(duì)結(jié)構(gòu)的損傷程度也不同，所以它的聲發(fā)射特征也有差別，明確了來(lái)自缺陷的聲發(fā)射信號(hào)，就可以長(zhǎng)期連續(xù)地監(jiān)視缺陷的狀況。
　　金屬摩擦?xí)r，在金屬表面的金屬晶格將發(fā)生變化，在這個(gè)過(guò)程中，它釋放出來(lái)的能量以彈性波的形式釋放出來(lái)，產(chǎn)生聲發(fā)射。摩擦產(chǎn)生的聲發(fā)射信號(hào)如圖2所示。
2.2聲發(fā)射信號(hào)的傳播
　　對(duì)于無(wú)限大或半無(wú)限大的理想介質(zhì)，我們可按彈性波的傳播規(guī)律處理聲發(fā)射波，根據(jù)波動(dòng)方程式