基本介紹
- 中文名：葉端
- 外文名：Leaf Apices
- 解釋：指葉片的上端
- 別名：先端、頂部、上部
- 套用： 葉端定時測量法
簡介,葉端壁氣膜冷卻研究,葉端定時欠採樣信號處理方法,葉端定時感測器,背景,葉端定時測量法的原理,參數設計,性能,提高測量精度和速度的措施,
簡介
葉端是指葉片的上端，亦稱先端、頂部、上部。植物種類不同，葉端形態差異很大，主要類型有卷鬚狀（cirrhous）、芒尖（aristate）、尾尖（caudate）、漸尖（acuminate）、急尖（銳尖）（acute）、 驟尖（cuspidate）、短尖（mucronate）、鈍形（obtuse）、圓形（rounded）、微凹（retuse）、微缺（emarginate）、倒心形（obcordate）等。
分類圖芒尖：上端兩邊夾角小於30”，先端尖細的葉端（如知母、天南星）。
尾尖：上端兩邊夾角為銳角，先端漸趨於狹長的葉端（如東北杏）。
漸尖：上端兩邊夾角為銳角，先端漸趨於尖狹的葉端（如烏桕）。
驟尖：上端兩邊夾角為銳角，先端急驟趨於尖狹的葉端（如艾麻）。
急尖（銳尖）：上端兩邊夾角為銳角，先端兩邊平直而趨於尖狹的葉端（如慈竹）。
凸尖：上端兩邊夾角為鈍角，面臨無端有短尖的葉端（如石蟾蜍）。
鈍形：上端兩邊夾角為鈍角，先端兩邊較平直或呈弧線的葉端（如梅花草）。
截形：上端平截，即略近於平角的葉端（如火棘）。
微凹：上端向下微凹，但不深陷的葉端（馬蹄金）。
倒心形：上端向下極度凹陷，而呈倒心形的葉端（如馬鞍葉、羊蹄甲）。
葉端壁氣膜冷卻研究
近年來，燃氣輪機在石油化工領域有著廣泛的套用,是發電技術中的一項關鍵設備。 先進的燃氣輪機具有效率高、噪音低及排放低等特點，是提供清潔、可靠、高質量發電和熱電聯供的最佳方式。 燃氣輪機傳遞給透平葉片的熱量隨著透平進口溫度的升高而增加。 根據工業用燃氣輪機和航空用燃氣輪機的實際使用性能,燃氣輪機入口溫度為 1 000 ~ 1 200℃,熱效率 30% ~34%,可長期運轉。 石油煉製、石油化學工業等工藝過程組合使用的燃氣輪機,入口溫度 1 000 ~1 100℃,熱效率 31% 左右。 由於燃氣輪機運行溫度遠高於金屬許用溫度,所以為保證安全運行需要對葉片進行冷卻,限制葉片材料內的溫度水平和溫度變化,保證合理的使用壽命。對於燃氣輪機的氣膜冷卻而言，端壁氣膜冷卻流場結構尤為複雜。 這是因為端壁入口氣流中存在的壓力和溫度梯度將導致靜葉片通道中產生二次流；每個葉片前緣附近的邊界層翻卷為分開的馬蹄渦並湧入通道;強大的橫向壓力梯度產生具有橫向分速的端壁三維邊界層。 為此，國內外研究人員對端壁的氣膜冷卻做了大量研究。
葉端定時欠採樣信號處理方法
轉子葉片是燃氣輪機壓氣機、渦輪中的關鍵部件，它常常在高溫、高壓的惡劣環境中持續高速旋轉，承受離心力、氣動力等循環交變載荷與動載荷作用。由於製造和安裝誤差，很容易產生振動。葉片在持續振動應力作用下，經過若干次循環，特別是在共振發生後會產生高循環疲勞，導致裂紋出現甚至斷裂，造成嚴重事故；因此，葉片中異常振動的存在是影響葉片結構安全性的一大隱患，對葉片振動進行線上檢測具有重要意義。葉片振動線上檢測常用的方法是葉端定時測量法，通過分析葉片的振動頻率來確定葉片是否存在異常振動。由於葉片振動頻率遠高於轉子轉頻，所以此方法屬於一種欠採樣方法，得到的結果只是葉片實際振動頻率的差頻部分，還要根據計算動頻得到其整頻部分。動頻的計算要將葉片簡化為懸臂樑模型。由於模型與實際情況存在一定的誤差，所以計算動頻的準確性難以得到保證。對於葉端定時法測量葉片振動來說，可能會造成較大誤差。
葉端定時感測器
葉端定時測量是一種新型的線上實時測量葉片振動的有效方法，雷射光纖葉端定時感測器是整個測試系統設計的關鍵該文研究了葉端定時測量方法，並對套用於高速旋轉汽輪機葉片振動線上實時監測的光纖葉端定時感測器進行了設計研究和試驗，研究了一個具有高分辨、大頻寬和高信噪比的雷射光纖感測器的設計方案，並且得到了實驗室驗證。
背景
旋轉葉片振動的線上監測對航空發動機、電站發電機組及各種軸流式壓氣機的安全運行至關重要7 統計資料表明，葉片的損壞事故絕大多數是由振動引起的振動頻率和振幅是葉片振動中的重要參數通過計算和測量可以預估和判斷振動的情況！根據葉片實際振動頻率的準確測量數據，可以事先對葉片進行調頻，使葉片的振動頻率避開激振力頻率，保證葉片安全工作7 同時準確的測量數據也為設計人員進行葉片動力學性能設計提供了重要的依據! 由於現代壓氣機工作輪是高速旋轉的，因此葉片的振動測量一直是相當複雜的技術問題7 傳統的測量方法是採用接觸式應變片法，雖然可靠，但其最大的缺點是，所測量的葉片數目有限，且信號引出困難，很難做到同時監測同級的所有葉片的振動情況另外，接觸式感測器的工作壽命較短，自身荷重和體積直接影響待測件的空氣動力學和機械特性 ，從而制約了葉片故障診斷技術在高速、高精度、實時方面的發展7 因此，人們不斷尋求新的測量方法，如調頻柵法、雷射全息干涉配合頻閃法和電子閃光斑法等。
葉端定時測量法的原理
高速旋轉轉子經高精度動平衡後，葉片的徑向振動可以控制得很小，在“熱態”時，葉片端部幾乎與機匣的石墨層接觸，因此旋轉機械葉片最危險的振動是圓周方向的振動，所以必須測量葉片在切線方向的振動位移，用葉端定時測量法對葉片振動進行非接觸式測量，是將兩個或多個葉端定時感測器沿徑向安裝在旋轉機械相對靜止的殼體上，利用感測器感受在它前面通過的旋轉葉片所產生的脈衝信號。
參數設計
葉端定時感測器是高速實時旋轉葉片振動測量的關鍵 由於項目的要求，汽輪機轉速很高，葉片最大以的切向速度轉動，系統要求振幅解析度為，該系統的定時分辨力必須高於要準確通過測量葉片頂部的到達時間差來確定葉片的位移，就需要脈衝信號有非常短的上升時間，由上面的數據可以估算出感測器的輸出頻頻寬度應優於 !目前電學感測器的頻寬最多只能達到要保證整個測量系統的測量精度，葉尖定時感測器必須要有很大的頻寬和高的信噪比，因此，選擇光纖感測器是一種可行的方案。
性能
輸出信號取決於返回到光電探測器的信號強度(感測器系統中每一個光學元件都有各自的傳輸效率。
提高測量精度和速度的措施
葉端定時感測器屬於能量探測型的光纖感測器，因此反射光經同耦合器後，不僅進入探測器，同時也進入光源，引起光強漂移，影響感測器工作的穩定性為此可在光源耦合端加入一個定向隔離器，或使用環行器，利用其非互易性特點來解決該問題在高速實時測量時，由於被測物爆光時間短，因而相對光強較弱，再加上其它噪聲信號的干擾，會使輸出信號淹沒在噪聲之中，這時輸出信噪比常常小於 ,’為了改善信噪比，需要儘量壓縮系統的頻寬，這時可採用電子學中的鎖相放大器，它是採用相敏檢波和低通濾波來壓縮等效噪聲頻寬，從而抑制噪聲，探測出淹沒在噪聲中的微弱光信號的幅值和相位。
