基于声发射信号的汽轮机动静摩擦监测

　　 可以得出固体弹性介质中两种不同类型波的波动方程。首先，把方程式中第一式对X求微分，第二式对Y求微分，第三式对Z求微分，然后

三式相加，得到下式：
　　这里Δ是体积相对变形，即在固体弹性介质中压缩变形以波动形式传播，称为弹性介质中的压缩波，其传播速度为：

　　在实际构件中，声发射波的传播要比理想介质中的传播复杂得多。汽轮机动静摩擦产生的声发射信号经叶片、叶轮、大轴传播，所经过的介质是有限厚度的钢板。声发射波在厚钢板中的传播方式如图3所示，波在传播过程中在两个界面上发生多次反射，每次反射都要发生模式变换，这样传播具有复杂的特性，因此，要处理像声发射波这样的过渡现象是十分因难的。粗略地讲，循轨波的视在传播速度大体上与横波的传播速度相差不多。

2.3声发射信号的表征参数
　　对于声发射信号的表征参数，一般工程中常用的是声发射率。图3示出一个声发射信号的振铃波形。设置某一阈值电压，振铃波形超过这个阈值电压的部分形成矩形脉冲，计数这些振铃脉冲数，单位时间的振铃计数称为声发射振铃计数率，简称声发射率。
　　除此之外，还有幅度、幅度分布、有效值电压、能量、能量分布等表征参数。
3监测系统的构成
　　根据摩擦产生的声发射信号的特点，汽轮机摩擦监测系统的构成原理图见图4。本系统是以工业控制计算机为核心设计的，采用的声发射信号表征参数有声发射率和能量。由传感器接收到的摩擦信号，经过放大和滤波后，分成两路：一路经过整形后，整理成矩形脉冲信号，利用计数器得到声发射率，送入计算机进行显示、存储和判断；另一路经过A/D转换后，将离散信号送入计算机，进行频谱分析后，得到摩擦信号的频谱，从中截取有效频段，经过一定的数学运算，得到表征信号的能量，根据上述所得参数进行摩擦程度的判断。

4应用实例
　　某电厂200?MW汽轮发电机组于1995年9月初并网后，汽轮机18级隔板(含静叶)挠度增加，与叶轮发生摩擦，监测系统的指示值持续增大，而振动值变化不大。直到9月22日，18级动叶因磨损严重而断裂，致使机组转子失稳，振动值才增大到60?μm。此时声发射值已达到极限值。紧急停机后经处理又重新起机，所有数值恢复正常。振动与摩擦信号的变化如图5和图6所示。