大型旋转机械是国民经济和国防事业中应用非常广泛的重要装置,占据非常重要的地位。叶片振动超标是造成大型旋转机械故障的主要原因之一,特别是工作在严酷环境的石化、炼油行业的关键设备——烟气轮机,其运行事故更是层出不穷,在线监测系统急需开发。为了保证烟气轮机组安全、高效、长期运行,保障企业的安全生产,减少事故带来的巨大经济损失,本文受国家自然科学基金“旋转叶片振动参数叶尖定时测量的关键技术研究”、“新世纪优秀人才支持计划”和中石化项目“烟气轮机叶片实时在线监测系统研究”等资助,对烟气轮机叶片振动的非接触式在线监测关键技术做了深入研究。本文主要对适于烟机情况的相关技术和振动参数分析算法做了深入研究,为实现包括恒速监测/变速测试情况下异步/同步等各种振动参数的完整测量提供了理论基础。主要内容如下:1、建立了双屏蔽式电容传感器的数学模型和电路模型,分析了带宽对传感器定时精度的影响并做了计算机仿真分析,从而对传感器的系统带宽进行了优化设计,并取得了满意的结果;2、合理选择了定时系统的性能参数,并设计了在FPGA片上对叶尖定时信号的智能化处理以及在DSP内对振动数据真伪的判别和“变圈”数据的处理,最后完成了振动数据实时预处理的流程。3、基于“5+2”测量方案,补充完善了“5+2”频率辨识的算法并将之应用到同步共振的频率辨识上,并另辟思路简明扼要地完成了傅立叶系数法求共振幅值的理论推导和应用性研究。4、在异步振动频率的测量方面,对小角度延时采样的测频方法做了理论推导和应用研究,不但大大扩展了测频范围而且可使传感器数量剧降为两只;在同步共振振幅和阶次的测量方面,提出二等夹角法的测量原理并进行了理论推导和应用研究,可在扩展测量振动阶次的同时把传感器降为三只。5、为利用单传感器实现同步共振的振幅和阶次的测量,建立了速矢端迹法的叶片振动模型和测量模型并对理论公式做了推导,由计算机进行仿真;对共振位移曲线,采用Levenberg-Marquardt法进行非线性最小二乘拟合可得共振转速的中心频率,为叶片共振频率的测量提供客观准确的理论依据。6、利用轴系振动抑制技术消除了实验中发现的转速不稳的影响,并在此基础上依据大量的实验数据,对上述大部分算法进行了实验验证,实验结果表明了算法的可行性和有效性。