混流式水輪機轉(zhuǎn)輪葉片裂紋監(jiān)測研究

前言

　　1995年毛漢領(lǐng)同志在浙江大學取得機械制造專業(yè)博士學位時，我是他的博士論文的評閱人。其論文內(nèi)容包括一個專門檢測核電站關(guān)鍵設(shè)備中跌落零件的系統(tǒng)，填補了國內(nèi)空白，我給了他優(yōu)秀的評價。后來，他主要做水電站設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷，從廠房結(jié)構(gòu)振動治理、發(fā)電機組的振動監(jiān)測到水輪機轉(zhuǎn)輪葉片的動應(yīng)力測量及葉片裂紋監(jiān)測等，取得了不少成果。最難能可貴的是，他后來到不同的高校擔任校領(lǐng)導(dǎo)還堅持做科研工作，并把由他主持完成的國家自然科學基金項目的研究內(nèi)容系統(tǒng)整理成本書。　　他所完成的《混流式水輪機轉(zhuǎn)輪葉片裂紋監(jiān)測研究》一書，對利用聲發(fā)射技術(shù)監(jiān)測水輪機轉(zhuǎn)輪葉片裂紋進行了一些基礎(chǔ)性研究，主要對聲發(fā)射技術(shù)用于水輪機轉(zhuǎn)輪設(shè)備無損檢測時的聲發(fā)射信號在轉(zhuǎn)輪上的衰減性能、強大背景噪聲下裂紋弱小聲發(fā)射信號的提取、聲發(fā)射信號特征參數(shù)的提取與葉片裂紋源的定位以及疲勞過程中葉片材料裂紋的聲發(fā)射特性、裂紋發(fā)展趨勢預(yù)估及轉(zhuǎn)輪運行安全性評估等進行研究，為研制水輪機轉(zhuǎn)輪葉片裂紋監(jiān)測系統(tǒng)采用聲發(fā)射方法時提供了有關(guān)的技術(shù)基礎(chǔ)。

內(nèi)容概要

　　本書研究了水輪機轉(zhuǎn)輪葉片材料在疲勞實驗下的聲發(fā)射特性及利用聲發(fā)射技術(shù)監(jiān)測水輪機葉片裂紋的可行性；研制了基于數(shù)字信號處理器的高速多通道聲發(fā)射同步數(shù)據(jù)采集及藍牙數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，實現(xiàn)從旋轉(zhuǎn)軸上把特征參數(shù)傳輸出來；進行了裂紋聲發(fā)射信號識別及報警的方法研究，通過采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模式識別、數(shù)據(jù)融合技術(shù)和報警理論實現(xiàn)了對金屬裂紋產(chǎn)生的報警；分別通過小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和支持向量機實現(xiàn)對水輪機葉片裂紋源位置的識別；最后，還探討了裂紋發(fā)展趨勢預(yù)估及轉(zhuǎn)輪安全評估的方法。    本書適于從事機械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷、水力發(fā)電、水電設(shè)備制造等方面的設(shè)計、科研以及相關(guān)專業(yè)的研究生閱讀參考。

作者簡介

毛漢領(lǐng)，男，瑤族，1963年11月5日生于廣西恭城，中共黨員，工學博士，機械工程學教授，現(xiàn)任廣西廣播電視大學黨委副書記、校長，廣西大學兼職教授、碩士生導(dǎo)師。曾任廣西大學黨委組織部部長；廣西工學院黨委副書記、副院長；廣西民族學院黨委副書記、副院長；廣西機械工程

書籍目錄

序第1章  緒論  1.1  研究背景及意義  1.2  水輪機轉(zhuǎn)輪葉片裂紋分析  1.3  水輪機組監(jiān)測的研究現(xiàn)狀  1.4  聲發(fā)射技術(shù)概述  1.5  相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)研究現(xiàn)狀  1.6  主要研究內(nèi)容第2章  裂紋聲發(fā)射信號衰減性能的實驗研究  2.1  轉(zhuǎn)輪上聲發(fā)射信號的衰減特性  2.2  聲發(fā)射信號衰減的小波包分析  2.3  實驗結(jié)論第3章  強背景噪聲下聲發(fā)射信號提取方法的研究  3.1  混合信號數(shù)不小于源信號條件下的ICA獨立源分離去噪  3.2  稀疏編碼收縮去噪  3.3  分析結(jié)論第4章  基于DSP的聲發(fā)射數(shù)據(jù)采集及分析系統(tǒng)  4.1  聲發(fā)射監(jiān)測系統(tǒng)概述  4.2  聲發(fā)射數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)構(gòu)成  4.3  聲發(fā)射同步數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件設(shè)計  4.4  聲發(fā)射同步數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)集成及調(diào)試  4.5  數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)脑O(shè)計和實現(xiàn)  4.6  聲發(fā)射傳感器的安裝  4.7  檢測系統(tǒng)抗干擾技術(shù)  4.8  檢測系統(tǒng)的供電系統(tǒng)設(shè)計第5章  基于DSP的金屬裂紋聲發(fā)射信號特征參數(shù)提取  5.1  金屬裂紋聲發(fā)射信號及特點  5.2  聲發(fā)射信號的特征參數(shù)定義  5.3  聲發(fā)射信號的小波消噪處理  5.4  基于DSP的特征參數(shù)提取實現(xiàn)  5.5  基于DSP特征參數(shù)提取算法對比分析第6章  金屬裂紋聲發(fā)射信號識別及報警方法  6.1  神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模式識別理論及應(yīng)用  6.2  金屬疲勞裂紋聲發(fā)射信號的特征及提取  6.3  多傳感器數(shù)據(jù)融合理論  6.4  報警系統(tǒng)的理論研究第7章  葉片裂紋源的定位研究  7.1  特征參數(shù)的提取方法  7.2  裂紋源的定位方法  7.3  轉(zhuǎn)輪裂紋源的定位  7.4  效果分析第8章  裂紋發(fā)展趨勢預(yù)估及轉(zhuǎn)輪安全評估基礎(chǔ)研究  8.1  國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢  8.2  混流式水輪機轉(zhuǎn)輪葉片裂紋分析  8.3  基于聲發(fā)射技術(shù)疲勞裂紋擴展研究  8.4  混流式水輪機葉片裂紋發(fā)展趨勢預(yù)估  8.5  混流式水輪機轉(zhuǎn)輪安全評估基礎(chǔ)研究第9章  結(jié)論與展望  9.1  研究主要結(jié)論  9.2  研究展望參考文獻跋

章節(jié)摘錄

　　1.4 聲發(fā)射技術(shù)概述　　目前缺陷診斷技術(shù)除了5種常規(guī)（射線、超聲、磁粉、滲透和渦流）方法外，還包括紅外、聲發(fā)射（AcousticEmission，AE）、工業(yè)CT等。這些方法都是對已存在靜態(tài)缺陷的檢測，除了聲發(fā)射檢測?！　÷暟l(fā)射檢測技術(shù)是一種動態(tài)無損檢測技術(shù)，即：使構(gòu)件或材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、缺陷或潛在缺陷處于運動變化的過程中進行無損檢測。由于聲發(fā)射信號來自缺陷本身，因此只要明確了來自缺陷的聲發(fā)射信號，就可以長期連續(xù)地監(jiān)視缺陷的安全性，這是其他無損檢測方法難以實現(xiàn)的。因而聲發(fā)射技術(shù)有以下優(yōu)點：　?。?）對活性缺陷的檢測。提供缺陷在應(yīng)力水平作用下的動態(tài)信息，適于及時評價缺陷的實際有害程度?！　。?）對擴展的缺陷具有很高的靈敏度。可以檢測出零點幾毫米數(shù)量級的裂紋增量，而傳統(tǒng)的無損檢測方法則無法實現(xiàn)?！　。?）多通道實現(xiàn)整體或大范圍的快速檢測。不必進行繁雜的掃查操作，易于提高檢測效率?！　。?）實現(xiàn)連續(xù)的在線監(jiān)測。用于工業(yè)過程在線監(jiān)控及早期或臨近破壞預(yù)報?！　。?）可適應(yīng)復(fù)雜的檢測環(huán)境。對被檢構(gòu)件的接近要求不高，適于其他方法難于或不能接近環(huán)境下的檢測，如高低溫、核輻射、易燃、易爆及有毒等環(huán)境?！　。?）對構(gòu)件的幾何形狀不敏感。適于檢測其他方法受到限制的形狀復(fù)雜的構(gòu)件?！　÷暟l(fā)射技術(shù)也有其局限性主要有以下方面：　　（1）聲發(fā)射特性對材料甚為敏感，又易受到各種噪聲干擾，因而對數(shù)據(jù)的正確解釋要有豐富的數(shù)據(jù)庫和現(xiàn)場檢測經(jīng)驗。　?。?）聲波傳播的過程非常復(fù)雜，波的衰減、反射、模式轉(zhuǎn)換會使接收到的信號與聲發(fā)射源發(fā)出的原始信號存在差異，影響對聲發(fā)射源的識別。

編輯推薦

　　本書對利用聲發(fā)射技術(shù)監(jiān)測水輪機轉(zhuǎn)輪葉片裂紋進行了一些基礎(chǔ)性研究，主要對聲發(fā)射技術(shù)用于水輪機轉(zhuǎn)輪設(shè)備無損檢測時的聲發(fā)射信號在轉(zhuǎn)輪上的衰減性能、強大背景噪聲下裂紋弱小聲發(fā)射信號的提取、聲發(fā)射信號特征參數(shù)的提取與葉片裂紋源的定位以及疲勞過程中葉片材料裂紋的聲發(fā)射特性、裂紋發(fā)展趨勢預(yù)估及轉(zhuǎn)輪運行安全性評估等進行研究，為研制水輪機轉(zhuǎn)輪葉片裂紋監(jiān)測系統(tǒng)采用聲發(fā)射方法時提供了有關(guān)的技術(shù)基礎(chǔ)。　　本書是對“混流式水輪機轉(zhuǎn)輪葉片裂紋監(jiān)測的理論和方法研究”基金項目研究內(nèi)容的系統(tǒng)總結(jié)，既有理論聯(lián)系實際的創(chuàng)新運用，又有解決工程問題的技術(shù)革新，寫作思路清晰、邏輯嚴謹，圖表和實驗數(shù)據(jù)翔實，豐富和拓展了機械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷的理論和方法，是該領(lǐng)域研究的一本可貴的參考書。

圖書封面

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