統包括研究對象汽輪機軸系100,設置有傳感器200、調制解調器300、采集 器400和終端計算機（PC) 500 ; 汽輪機軸系100、傳感器200、調制解調器300、采集器400和終端計算機500依次連接。
[0019] 2、功能部件 1)汽輪機軸系100 選取一般電廠所用的汽輪機軸系。
[0020] 2)傳感器 200 選用電廠通用的測量機頭扭振信號的傳感器； 其功能主要是測取軸系在旋轉時由于扭振引起的角速度的變化。
[0021] 3)調制解調器300 選用普通常用的調制解調器即可； 其功能是將傳感器獲得的電壓或者電流信號進行預處理，形成數據采集器可識別的信 號。
[0022] 4)采集器 400 如選用NI USB-6251采集器：一款USB高速M系列多功能DAQ設備，經優化在高采樣率 下也能保持超高精度；16路模擬輸入（16位），每通道L 25 M/s采樣率（總計lMS/s)，2 路模擬輸出（16位，2. 8MS/s) ;24路數字I/O (每8共享一個時鐘）;32位計數器；用于自動 檢測和配置的即插即用USB，高達IMHz的USB總線關聯數字I/O。
[0023] 其功能是將來自調制解調器的信號進行采集和數字化，并輸出給終端計算機。
[0024] 5)終端計算機500 其硬件配置是選用普通商用計算機； 其軟件設計是提供一種估算模塊。
[0025] 其功能是導入采集器400采集的扭振信號數據，經相應的處理、計算和分析，最終 輸出和顯示扭振疲勞累積信息。
[0026] 如圖2,估算模塊包括模型離線處理模塊510、數據實時在線處理模塊520、疲勞損 傷分析模塊530和結果顯不模塊540 ; 其交互關系是： 模型離線處理模塊510和數據實時在線處理模塊520分別與疲勞損傷分析模塊530交 互，疲勞損傷分析模塊530和結果顯不模塊540交互。
[0027] (1)模型離線處理模塊510 模型離線處理模塊510較耗費計算機時間，但該模塊得到的機頭扭角與危險部位扭角 關系、危險部位應力-扭角關系及該危險部件修正后的S-N曲線均可形成相應的數據庫直 接或進過編程后導入疲勞損傷分析模塊530中進行使用；在疲勞損傷分析模塊530進行實 時的分析中，模型離線處理模塊510中得到的數據均有效。
[0028] 模型離線處理模塊510包括全尺寸建模及有限元分析模塊511和危險部位建模及 非接觸分析模塊512 ; *全尺寸建模及有限元分析模塊511 全尺寸建模及有限元分析模塊511包括以下步驟： ① 對研究對象進行全尺寸建模及模態分析511a ; ② 提取各階模態扭振曲線511b ; ③ 得到機頭扭角與危險部位扭角關系511c ; 具體地，對軸系固有扭振特性的全尺寸有限元分析，是實現快速在線評估軸系扭振疲 勞損傷的基礎，模型應盡量保證建立模型與實際軸系模型的相似性；對研究對象建立汽輪 機組軸系有限元數值模型，在盡量保證建立模型與實際軸系模型扭振特征相似情況下，對 實際軸系模型進行少許簡化，得到全尺寸汽輪機組軸系模型； 具體地，用商用軟件進行全尺寸有限元技術進行軸系扭振分析得到軸系扭振曲線，從 該曲線中可以得到機頭模態扭角和關鍵部件（即危險部位）相對扭角的關系。
[0029] *危險部位建模及非接觸分析模塊512 危險部位建模及非接觸分析模塊512包括以下步驟： ① 對危險部件進行精密建模及非接觸分析得到該部位應力-扭角關系512a ; ② 提取該部件應力集中系數512b ; ③ 得到該危險部件修正后的S-N曲線512c ; 具體地，對于套裝聯軸器這類特殊部件，由于存在工藝上的特殊性(過盈配合)，無法從 標準手冊中查到應力集中系數，采用非線性有限元(包括接觸和塑性）分析不僅能獲得比較 準確的應力集中系數值，也可以得到應力與扭角的映射關系；得到應力-扭角的映射關系 512b及較準確的應力集中系數可用以修正其S-N曲線512d。
[0030] (2)數據實時在線處理模塊520 數據實時在線處理模塊520 :中得到的機頭扭角歷程數據可實時導入疲勞損傷分析模 塊3中進行使用。包括以下步驟： ① 提取采集器中采集到的機頭扭角數據521 ; ② 計算TSR錄波機頭角速度偏差522 ; ③ 積分并進行去趨勢分析及模態分解得到機頭扭角歷程523 ; 數據實時在線處理模塊520得到的機頭扭角歷程數據可實時導入疲勞損傷分析模塊 530中進行使用。
[0031] 具體地，將實時錄波數據處理，對TSR錄波信號進行積分，得到機頭扭角隨時間的 變化曲線，即機頭扭角歷程；由于TSR錄波數據為扭角速度隨時間的變化，在壽命評估中需 要將其轉化為扭角-時間的變化關系，以便得到軸頸端面的扭矩，因此通過對TSR錄波信號 進行積分得到機頭扭角歷程。
[0032] 具體地，由于軸系剛性轉動，對TSR錄波信號進行積分得到的扭角隨時間變化曲 線并不是在〇點附近波動；為得到真實可靠的扭角振動數據，需對TSR數據積分后進行去趨 勢波動分析，消除軸系剛性轉動對扭角的影響。
[0033] 具體地，由于機頭扭角隨時間變化信號包含了各種頻率成份，不能夠直接將扭角 變化曲線推導到軸系各部位上，因此需要進行模態分解，利用各模態振動下機頭模態扭角 和關鍵部件（即危險部位）相對扭角的關系得到危險部位相對扭角。
[0034] (3 )疲勞損傷分析模塊530 模型離線處理模塊510和數據實時在線處理模塊520 疲勞損傷分析模塊530主要通過模型離線處理模塊510和數據實時在線處理模塊520 得到的機頭扭角與危險部位扭角關系、危險部位應力-扭角關系、危險部件修正后的S-N曲 線及機頭扭角歷程的數據進行分析，結合疲勞損傷分析方法對各危險部件進行疲勞損傷分 析。
[0035] 包括以下步驟： ① 由得到機頭扭角與危險部位扭角關系511d和積分并進行去趨勢分析及模態分解得 到機頭扭角歷程523,計算危險部位扭角歷程531 ; ② 根據對危險部件進行精密建模及非接觸分析得到該部位應力-扭角關系512b-- 對應和危險部位扭角歷程531，得到危險部位扭應力譜532 ; ③ 雨流法進行譜分解533 ; ④ 根據得到該危險部件修正后的S-N曲線，進行疲勞損傷分析534。
[0036] 具體地，獲得關鍵部件危險位置處的應力譜后，即可根據Miners損傷線性累計理 論，依據部件材料的S-N曲線(或P-N曲線，即扭功率-周次曲線)，采用雨流法計算分析對 象所受扭應力譜下的疲勞損傷值。
[0037] (4)結果顯示模塊540 結果顯示模塊540主要通過對疲勞損傷分析模塊530中的疲勞損傷分析結果進行整 理，進一步形成圖表形式展現。
[0038] 研究對象汽輪機軸系100經過模型離線處理模塊510、數據實時在線處理模塊520 和疲勞損傷分析模塊530對其各個危險部位進行疲勞損傷分析后得到的數據進行整理，包 括以下步驟： ① 提取各危險部位最終疲勞損傷百分數541 ; ② 以圖表形式展現542。
[0039] 3、工作原理 通過傳感器200測量得到工作對象汽輪機軸系100的扭振信號；扭振信號經過調制解 調器300的預處理，形成采集器400可識別的信號；再導入采集器400中進行采集和數字 化，并輸出給終端計算機500 ;終端計算機500對導入的扭振信號數據結合軟件代碼設置相 應處理、計算和分析模塊，最終輸出和顯示扭振疲勞累積信息。
[0040] 如圖2,在終端計算機500中設置有模型離線處理模塊510、數據實時在線處理模 塊520、疲勞損傷分析模塊530和結果顯示模塊540。
[0041] 其中模型離線處理模塊510將一次性為疲勞損傷分析模塊530提供數據輸入，從 而為在線實時損傷分析節省大量計算時間保證其實時性和精確性；利用模型離線處理模 塊510包括：全尺寸建模及有限元分析模塊511和危險部位建模及非接觸分析模塊512兩 個子模塊；利用全尺寸建模及有限元分析模塊511對研究對象進行全尺寸建模及模態分析 511a后，可提取各階模態扭振曲線511b，最終得到機頭扭角與危險部位扭角關系511c ;利 用危險部位建模及非接觸分析模塊512對危險部件進行精密建模及非接觸分析得到該部 位應力-扭角關系512a，提取該部位的應力集中系數512b，根據應力集中系數得到該危險 部位修正后的S-N曲線512c ;數據實時在線處理模塊520提取采集器400中采集到的機頭 扭角數據521，計算TSR錄波機頭角速度偏差522,對其積分并進行去趨勢分析得到機頭扭 角歷程523 ;由機頭扭角歷程及機頭扭角與危險部位扭角關系可計算出所關注的危險部位 扭角歷程531，結合該危險部位應力-扭角關系可得到該危險部位扭應力譜532,雨流法進 行譜分解533,基于Miners損傷線性累計理論，根據該危險部位修正后的