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轴流式通风机对于矿山的安全生产和经济效益至关重要,而叶片作为轴流风机的核心运动部件,对于其安全、高效运行起着极其重要的作用。然而,轴流风机叶片长期处于复杂的激振力环境中,极易发生失效,再加上近几年,小轮毂比长叶片在轴流风机中的广泛应用,使其更容易发生疲劳、裂纹,甚至造成叶片断裂等重大安全事故。为此,本文旨在研究开发一套轴流风机叶片振动在线监测系统,实现叶片振动参数的实时监测,以便能够尽早地发现安全隐患,及时采取措施,提高通风机设备运行的安全性。 在查阅和参考国内外大量文献的基础上,本文主要开展了以下几个方面的研究工作: 第一,对叶尖定时传感器和叶片振动参数辨识算法这两个热点问题的国内外研究现状进行了分析和总结。在此基础上,针对论文研究的内容,结合轴流风机自身结构和所处的实际工作环境,提出了轴流风机叶片振动在线监测系统的总体方案,详细阐述了方案中各组成部分的功能,并重点对适用于轴流风机的叶尖定时传感器进行了选型。 第二,将轴流风机叶片简化为悬臂梁式的弹性体系统,并考虑了相邻叶片之间的耦合作用,建立了叶片振动系统模型,通过对该模型的理论求解,获得了其稳态响应的精确解。在此基础上,利用计算机软件建立了轴流风机的叶片测振模型,通过仿真研究,分析总结出了叶片在不同运行状态下的振动特点以及传感器测振信号的特点,为叶片振动参数辨识算法的研究奠定了基础。 第三,针对风机叶片恒速同步、变速同步、恒速异步三种振动类型,综合利用遍历法、最小二乘法等多种叶片振动参数辨识算法,实现了对叶片振动参数的获取,并对这些算法进行了理论推导和完善。 第四,利用计算机软件对叶片振幅的参数辨识算法进行了建模和仿真,验证了该算法的可行性。本文还针对叶片振动频率等其他振动参数的辨识算法,建立了相应的计算机仿真模型,并通过设置不同的参数,验证了叶片在不同运行工况下这些辨识算法的有效性。 本文主要对轴流风机叶片振动在线监测系统进行了总体设计,对叶片振动参数辨识算法等关键技术进行了探索性研究,并对算法的可行性进行了仿真验证。这些研究工作为轴流风机叶片振动在线监测技术能够早日实际应用于通风机工作现场奠定了基础。