ICS17.160 CCSJ04 中华人民共和国国家标准 GB/T33208—2025 代替GB/T33208—2016 设备结构健康监测 基于叶尖定时原理的 透平叶片振动在线监测方法 Equipmentstructurehealthmonitoring—Practicefortheturbinebladeson-line vibrationmonitoringbasedontip-timingtheory 2025-05-30发布 2025-12-01实施 国家市场监督管理总局 国家标准化管理委员会发布目 次 前言 Ⅲ ………………………………………………………………………………………………………… 1 范围 1 ……………………………………………………………………………………………………… 2 规范性引用文件 1 ………………………………………………………………………………………… 3 术语和定义 1 ……………………………………………………………………………………………… 4 方法概述 2 ………………………………………………………………………………………………… 5 监测系统 3 ………………………………………………………………………………………………… 5.1 系统组成 3 …………………………………………………………………………………………… 5.2 传感器 4 ……………………………………………………………………………………………… 5.3 监测装备 4 …………………………………………………………………………………………… 5.4 健康管理平台 4 ……………………………………………………………………………………… 6 监测实施流程 5 …………………………………………………………………………………………… 6.1 监测内容确定 5 ……………………………………………………………………………………… 6.2 传感器选型 5 ………………………………………………………………………………………… 6.3 监测系统部署 6 ……………………………………………………………………………………… 6.4 数据分析 6 …………………………………………………………………………………………… 6.5 故障诊断 6 …………………………………………………………………………………………… 7 监测系统安装 6 …………………………………………………………………………………………… 7.1 传感器安装 6 ………………………………………………………………………………………… 7.2 监测装备安装 6 ……………………………………………………………………………………… 7.3 健康管理平台安装 7 ………………………………………………………………………………… 8 监测系统维护 7 …………………………………………………………………………………………… 9 报告 7 ……………………………………………………………………………………………………… ⅠGB/T33208—2025 前 言 本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定 起草。 本文件代替GB/T33208—2016《无损检测 基于叶尖定时原理的叶片在线监测方法》,与GB/T33208— 2016相比,除结构调整和编辑性改动外,主要技术变化如下: a) 删除了人员要求(见2016年版的第3章); b) 增加了术语与定义(见第3章); c) 删除了监测前的准备(见2016年版的第4章); d) 增加了方法概述(见第4章); e) 更改了系统组成(见5.1,2016年版的6.1); f) 更改了传感器的基本参数(见5.2,2016年版的6.2); g) 增加了数据分析方法(见5.4.2); h) 增加了故障诊断方法(见5.4.3); i) 增加了监测实施流程(见第6章)。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由全国设备结构健康监测标准化工作组(SAC/SWG22)提出并归口。 本文件起草单位:中国特种设备检测研究院、天津大学、南京航空航天大学、安徽工业大学、北京化 工大学、深圳市捷德智能系统有限公司、吉林市特种设备检验中心(吉林市特种设备事故调查服务中 心)、江苏省特种设备安全监督检验研究院。 本文件主要起草人:丁克勤、段发阶、李娜、傅骁、郑近德、叶德超、岳林、赵利强、宁伟东、王志杰、 张理京、辛伟、赵娜、刘涛、王德林、曹宏辉。 本文件于2016年首次发布,本次为第一次修订。 ⅢGB/T33208—2025 设备结构健康监测 基于叶尖定时原理的 透平叶片振动在线监测方法 1 范围 本文件描述了基于叶尖定时原理的透平叶片振动在线监测方法,包括方法概述、监测系统、监测实 施流程、监测系统安装、监测系统维护、监测报告。 本文件适用于航空发动机、燃气轮机、汽轮机、风机、水轮机、压缩机、烟气轮机等大型透平机械叶片 的振动在线监测。 2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文 件,仅该日期对应的版本适用于本文件;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/T19873.1 机器状态监测与诊断 振动状态监测 第1部分:总则 GB/T19873.2 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 术语和定义 GB/T19873.1界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 透平叶片 turbineblade 透平机械(如汽轮机、燃气轮机、水轮机等)中用以引导流体按一定方向流动,并推动转子旋转的重 要部件。 注:装在壳体上的叶片称静叶片或导叶,装在转子上的叶片称为动叶片。透平叶片的主体是叶身,其尺寸关系到透 平的流通能力。 3.2 叶尖定时 tip-timing 叶片旋转过程中到达传感器的时间。大型透平机械机匣上安装叶尖定时传感器,通过传感器测量 每个叶片到达传感器处的时间。 3.3 转速传感器 speedsensor 将旋转物体的转速转换为电量输出的传感器。 3.4 位移分辨力 displacementresolution 传感器能够识别的最小位移的物理变化量。 3.5 响应带宽 responsivebandwidth 伺服系统能响应的最大正弦波频率。 1GB/T33208—2025 4 方法概述 基于叶尖定时原理的透平叶片振动在线监测方法,是通过在叶片外围机壳上安装若干个定时传感 器,记录每个叶片在旋转过程中到达这些传感器的时间,当叶片旋转过程中产生振动,叶尖到达定时传 感器的时间会提前或滞后于理论时间,从而产生一个时间差,再根据该时刻对应的转速信息计算出叶片 的振动位移,通过连续采集得到叶片振动位移序列,进而得到叶片振动信息的一种方法。 监测原理见图1,将叶尖定时传感器a安装在发动机机匣b上,监测透平叶片c的到达时间,根据转 速同步传感器d的同步信号,可模拟出叶片1和叶片2无振动时到达叶尖定时传感器处的时间为t1和 t2,叶片1和叶片2有振动时到达叶尖定时传感器处的时间为t1'和t2',通过时间差计算得出叶片1和 叶片2的振动位移信息。 a) 传感器安装示意图 b) 采集信号波形图 图1 基于叶尖定时的叶片振动监测原理 叶片振动可看作单自由度线性系统的强迫振动,叶尖定时方法中需要利用转速同步传感器信号实 现动叶片振动参数的辨识,振动位移(y)方程见公式(1)。 y=Acos(φ0+ωt)+C …………………………(1) 式中: A———振动幅值; φ0———振动相位; ω———振动频率; t———时刻值; C———振动常偏量。 通常设时间零点为转速同步传感器输出的信号时刻。当叶片振动引起到达时间变化较小时,该叶 片到达第1支叶尖定时传感器测得的振动位移见公式(2)。 yi,j=Acosφ0+ωαi+2jπ Ωæ èçö ø÷+C…………………………(2) 式中: yi,j———第i支传感器在第j圈测得的振动位移; i———定时传感器序号; j———叶片转动圈数; Ω———转速同步传感器测得的转子转速; αi———时间零点时待测叶片与第i支传感器的夹角。 通常针对不同激振源,叶片振动可分为同步振动和异步振动。同步振动情况下,振动频率为转速频 2GB/T33208—2025