RU109287U1 - DIAGNOSTIC DEVICE FOR RESONANT IMPAIRS OF THE BLADES OF THE DRIVING WHEEL IN THE COMPOSITION OF AXIAL TURBO MACHINE - Google Patents
DIAGNOSTIC DEVICE FOR RESONANT IMPAIRS OF THE BLADES OF THE DRIVING WHEEL IN THE COMPOSITION OF AXIAL TURBO MACHINE Download PDFInfo
- Publication number
- RU109287U1 RU109287U1 RU2011126590/28U RU2011126590U RU109287U1 RU 109287 U1 RU109287 U1 RU 109287U1 RU 2011126590/28 U RU2011126590/28 U RU 2011126590/28U RU 2011126590 U RU2011126590 U RU 2011126590U RU 109287 U1 RU109287 U1 RU 109287U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- blades
- impeller
- dac
- apu
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Устройство диагностики резонансных колебаний лопаток рабочего колеса в составе осевой турбомашины, содержащее датчик частоты вращения ротора и бесконтактный датчик пульсаций потока, соединенные с анализатором колебаний лопаток (АКЛ) рабочего колеса, где датчик частоты вращения установлен на роторе, датчик пульсации потока - в корпусе над лопатками рабочего колеса, отличающееся тем, что устройство включает индикатор колебаний лопаток (ИКЛ), а АКЛ содержит формирователь импульсов (ФИ), счетчик импульсов (СИ), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), компаратор (К), первый согласующий усилитель (ПСУ), активный полосовой фильтр (АПФ), амплитудный детектор (АД), второй согласующий усилитель (ВСУ), преобразователь частоты (ПЧ) и третий согласующий усилитель (ТСУ), где выход датчика пульсации потока соединен с последовательно соединенными ПСУ, АПФ, АД, К и ВСУ, выход ВСУ является выходом анализатора колебаний лопаток АКЛ и соединен с ИКЛ, выход датчика частоты вращения ротора соединен с ФИ и ПЧ, выход ФИ соединен с последовательно соединенным СИ, ПЗУ и ЦАП, выход ЦАП соединен с К, выход ПЧ соединен через ТСУ с АПФ. Diagnostic device for resonant vibrations of impeller blades as part of an axial turbomachine, comprising a rotor speed sensor and a non-contact flow pulsation sensor connected to an impeller blades vibration analyzer (ACL) of the impeller, where the rotational speed sensor is mounted on the rotor, and the flow pulsation sensor is in the casing above the blades the impeller, characterized in that the device includes a blade vibration indicator (PCL), and the ACL contains a pulse shaper (FI), a pulse counter (SI), a permanent storage device property (ROM), digital-to-analog converter (DAC), comparator (K), first matching amplifier (PSU), active bandpass filter (ACE), amplitude detector (AM), second matching amplifier (APU), frequency converter (IF) and third matching amplifier (TCU), where the output of the flow pulsation sensor is connected to series-connected PSU, APF, HELL, K and APU, the output of the APU is the output of the blades vibration analyzer AKL and connected to the PCL, the output of the rotor speed sensor is connected to FI and IF, the output FI is connected to a series-connected SI, ROM and DAC, the DAC output is connected to K, the inverter output is connected through the TCU with the ACF.
Description
Изобретение относится к энергомашиностроению и может быть использовано при прочностной аэродинамической доводке осевых турбин и компрессоров, а также при создании систем диагностики осевых турбомашин в авиации и энергомашиностроении.The invention relates to power engineering and can be used for strength aerodynamic tuning of axial turbines and compressors, as well as creating diagnostic systems for axial turbomachines in aviation and power engineering.
Усовершенствование характеристик осевых турбомашин, например, авиационных двигателей, приводит к увеличению скорости и повышению энергонапряженности рабочих процессов, к усложнению конструктивных схем двигателей, к использованию легких и тонкостенных элементов конструкции. Вследствие этого усложняется характер вибрации, и увеличиваются вибрационные нагрузки на детали двигателя, то есть увеличивается интенсивность и опасность вибрации, о чем свидетельствует значительная доля вибрационных дефектов.Improving the characteristics of axial turbomachines, for example, aircraft engines, leads to an increase in speed and an increase in the energy intensity of working processes, to a complication of engine designs, to the use of light and thin-walled structural elements. As a result, the nature of the vibration is complicated, and the vibration loads on the engine parts increase, that is, the intensity and danger of vibration increase, as evidenced by a significant proportion of vibration defects.
Уменьшение вибрации становится неотъемлемым условием обеспечения высокого качества любого двигателя и ведется на всех этапах его жизненного цикла. Контроль уровня вибраций лопаток рабочего колеса в составе двигателя превращается в технологическую операцию, выполняемую при создании двигателя, его серийном изготовлении и эксплуатации.Reducing vibration becomes an essential condition for ensuring the high quality of any engine and is carried out at all stages of its life cycle. The control of the vibration level of the impeller blades in the engine is converted into a technological operation performed during the creation of the engine, its serial production and operation.
Известно, что резонанс вызывает резкое возрастание амплитуды установившихся вынужденных колебаний системы вплоть до разрушения при приближении частоты внешнего гармонического воздействия, к какой-либо из частот собственных колебаний системы. Для повышения надежности работы и предупреждения разрушения турбомашин весьма важно выявление и измерение резонансных вибраций лопаток рабочего колеса в условиях эксплуатации, так как во многих случаях именно эти колебания представляют наибольшую опасность. В турбомашинах резонансные колебания лопаток зависят от взаимосвязанности лопаток, входящих в состав рабочего колеса. В случае слабой связанности каждая лопатка резонирует при совпадении ее собственной частоты с частотой возбуждения, независимо от поведения других лопаток. В случае сильной связанности поведение каждой лопатки зависит от динамического состояния лопаточного венца или колеса в целом. При возникновении резонансных колебаний рабочего колеса турбомашины, возбуждаемых входной неравномерностью потока, в рабочем колесе (вращающаяся система координат) реализуется бегущая волна деформаций, а в потоке (неподвижная система координат) реализуется стоячая волна деформаций.It is known that resonance causes a sharp increase in the amplitude of steady-state forced oscillations of the system up to destruction when the frequency of the external harmonic influence approaches any of the natural frequencies of the system. To increase the reliability of operation and prevent the destruction of turbomachines, it is very important to identify and measure the resonant vibrations of the impeller blades under operating conditions, since in many cases it is these vibrations that pose the greatest danger. In turbomachines, the resonant vibrations of the blades depend on the interconnectedness of the blades that make up the impeller. In the case of weak coupling, each blade resonates when its natural frequency coincides with the excitation frequency, regardless of the behavior of other blades. In the case of strong coupling, the behavior of each blade depends on the dynamic state of the blade rim or the wheel as a whole. When resonant oscillations of the impeller of a turbomachine occur, excited by the input flow irregularity, a traveling deformation wave is realized in the impeller (rotating coordinate system), and a standing deformation wave is realized in the flow (fixed coordinate system).
Известно устройство для бесконтактного определения резонансных колебаний рабочих лопаток турбомашин (Авт. свидетельство СССР №326473, МКИ G01M 7/00, 24.11.1970). Устройство содержит импульсные датчики, измерители временных интервалов, сигнальную лампу, цифровой частотомер и блок сравнения. Один из импульсных датчиков установлен около ротора, а два других - у периферийных и корневых участков лопаток. Блок сравнения установлен между сигнальной лампой и измерителем временных интервалов. Блок сравнения управляет вентилем резонанса, через который один из измерителей временных интервалов посредством блока задержки подключен к цифровому частотомеру. Устройство позволяет определять момент возникновения и частоту резонансных колебаний конкретной лопатки. Однако устройство сложно реализуемо в эксплуатационных условиях, из-за необходимости расположения датчиков около ротора и у периферийных и корневых участков лопаток.A device is known for non-contact determination of resonant vibrations of rotor blades of turbomachines (USSR Aut. Certificate No. 326473, MKI G01M 7/00, 11/24/1970). The device contains pulse sensors, time interval meters, a signal lamp, a digital frequency meter and a comparison unit. One of the impulse sensors is installed near the rotor, and the other two are located at the peripheral and root sections of the blades. A comparison unit is installed between the signal lamp and the time interval meter. The comparison unit controls the resonance valve, through which one of the time interval meters is connected to the digital frequency meter through the delay unit. The device allows you to determine the time of occurrence and the frequency of resonant vibrations of a particular blade. However, the device is difficult to implement in operating conditions, due to the need for the location of the sensors near the rotor and at the peripheral and root sections of the blades.
Известно устройство контроля резонансных вибраций рабочих лопаток ступени турбомашины в процессе эксплуатации (Авт. свидетельство СССР №666454, МКИ G01H 13/00, 14.02.1977). Устройство содержит ротор с лопаточными венцами, на котором установлен датчик частоты вращения ротора, связанный с генератором и усилителем соединенными с демодулятором, подключенным к анализатору гармоник, связанному с самописцем уровня вибраций. Устройство позволяет устанавливать межремонтные сроки роторов турбомашин по их фактическому состоянию, что уменьшает объем межремонтных работ. Однако данный способ решает задачу определения уровня амплитуды вибрации лопаток при резонансе, но этот метод сложно применять для диагностирования момента возникновения резонанса из-за сильной зашумленности вибрационного сигнала в эксплуатационных условиях.A known device for controlling the resonant vibrations of the working blades of a turbomachine stage during operation (Aut. USSR Certificate No. 666454, MKI G01H 13/00, 02/14/1977). The device comprises a rotor with blade crowns, on which a rotor speed sensor is mounted, connected to a generator and amplifier connected to a demodulator connected to a harmonic analyzer connected to a vibration level recorder. The device allows you to set the turnaround time of the rotors of turbomachines according to their actual condition, which reduces the amount of turnaround work. However, this method solves the problem of determining the level of amplitude of the vibration of the blades at resonance, but this method is difficult to use to diagnose the moment of occurrence of resonance due to the strong noise of the vibration signal in operating conditions.
Известно устройство сигнализатора колебаний лопаток рабочих колес турбомашин (Авт. свидетельство СССР №236825, 1969 г.). Устройство содержит импульсные датчики, генерирующие импульсы в моменты прохождения мимо них лопаток рабочего колеса, формирователи сигналов датчиков в короткие импульсы прямоугольной формы, схему совпадения и сигнальную лампочку. Устройство позволяет контролировать вибронапряженность лопаток по амплитудам перемещений их концов. Однако эти измерения параметров резонансных колебаний могут производиться только в условиях медленно вращающейся окружной неравномерности, что делает данный способ неэффективным для реальной окружной неравномерности потока.A device for signaling the oscillation of the blades of the impellers of turbomachines (Aut. USSR certificate No. 236825, 1969). The device contains impulse sensors generating impulses at the moments of passage of the impeller blades, shapers of the sensors into short pulses of a rectangular shape, a matching circuit and a signal light. The device allows you to control the vibration stress of the blades according to the amplitudes of movements of their ends. However, these measurements of the parameters of resonant oscillations can only be carried out under conditions of slowly rotating circumferential unevenness, which makes this method ineffective for real circumferential flow unevenness.
Наиболее близким из известных устройств по технической сущности является устройство, реализующее способ диагностики колебаний рабочего колеса турбомашины (патент РФ №2111469, G01M 15/00, 11.04.1997), основанный на измерении пульсаций статического давления датчиком, помещенным неподвижно в корпусе турбомашины в зоне рабочего колеса, преобразовании сигнала с этого датчика в частотный спектр, регистрации частоты следования лопаток и наблюдении двух симметрично равноотстоящих от частоты следования лопаток составляющих спектра, характеризующих колебания лопаток с бегущими волнами деформации, что позволяет судить о направлении бегущих по колесу волн деформации, а в конечном счете, о возникновении флаттера или вращающегося срыва. Устройство позволяет определить момент возникновения резонансных колебаний лопаток от вращающегося срыва, но не позволяет диагностировать колебания, возбуждаемые входной неравномерностью потока, так как при этом в потоке реализуется не бегущая, а стоячая волна.The closest known device in technical essence is a device that implements a method for diagnosing oscillations of the impeller of a turbomachine (RF patent No. 2111469, G01M 15/00, 04/11/1997), based on the measurement of static pressure pulsations by a sensor placed motionless in the turbomachine body in the working area wheels, converting the signal from this sensor to the frequency spectrum, registering the blades' repetition rate and observing two components of the spectrum that are symmetrically equally spaced from the repetition frequency of the blades bane of blades with running waves of deformation, which allows us to judge the direction of the waves of deformation running along the wheel, and ultimately, the occurrence of flutter or rotating stall. The device allows you to determine the moment of occurrence of resonant vibrations of the blades from a rotating stall, but does not allow to diagnose the vibrations excited by the input irregularity of the flow, since this is not a traveling wave, but a standing wave.
В основу полезной модели положено решение задачи бесконтактной диагностики резонансных колебаний лопаток рабочего колеса в составе осевой турбомашины.The utility model is based on solving the problem of non-contact diagnostics of resonant vibrations of impeller blades as part of an axial turbomachine.
Поставленная задача решается тем, что устройство диагностики резонансных колебаний содержит датчик частоты вращения ротора и бесконтактный датчик пульсации потока, соединенные с анализатором колебаний лопаток (АКЛ) рабочего колеса, где датчик частоты вращения установлен на роторе, датчик пульсации потока - в корпусе над лопатками рабочего колеса.The problem is solved in that the device for resonant vibration diagnostics comprises a rotor speed sensor and a non-contact flow pulsation sensor connected to an impeller blades vibration analyzer (ACL) of the impeller, where the rotational speed sensor is mounted on the rotor, and the flow pulsation sensor is located in the casing above the impeller blades .
Новым в полезной модели является то, что устройство включает индикатор колебаний лопаток (ИКЛ), а АКЛ содержит формирователь импульсов (ФУ), счетчик импульсов (СИ), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), компаратор (К), первый согласующий усилитель (ПСУ), активный полосовой фильтр (АПФ), амплитудный детектор (АД), второй согласующий усилитель (ВСУ), преобразователь частоты (ПЧ) и третий согласующий усилитель (ТСУ), где выход датчика пульсации потока соединен с последовательно соединенными ПСУ, АПФ, АД, К и ВСУ, выход ВСУ является выходом АКЛ и соединен с ИКЛ, выход датчика частоты вращения соединен ФИ и ПЧ, выход ФИ соединен с последовательно соединенным СИ, ПЗУ и ЦАП, выход ЦАП соединен с К, выход ПЧ соединен через ТСУ с АПФ.New in the utility model is that the device includes a blade vibration indicator (PCL), and the ACL contains a pulse shaper (FU), a pulse counter (SI), read-only memory (ROM), digital-to-analog converter (DAC), a comparator (K), the first matching amplifier (PSU), an active bandpass filter (APF), an amplitude detector (HELL), the second matching amplifier (APU), a frequency converter (IF) and the third matching amplifier (TSU), where the output of the flow pulsation sensor is connected to the serial connected PSU , ACE, HELL, K and APU, APU output is the ACL output and is connected to the PCL, the output of the speed sensor is connected to the FI and the inverter, the FI output is connected to the SI, ROM and DAC in series, the DAC output is connected to K, the inverter output is connected through the ACS to the ACF.
При такой конструкции устройства диагностики резонансных колебаний лопаток рабочего колеса осевой турбомашины:With this design of the device for diagnosing resonant vibrations of the blades of the impeller of an axial turbomachine:
- включение в устройство индикатора колебаний лопаток ИКЛ позволяет повысить эффективность обнаружения резонанса и автоматизировать процесс диагностики;- inclusion in the device indicator vibrations of the blades of the PCL allows you to increase the efficiency of detection of resonance and automate the diagnostic process;
- наличие в анализаторе колебаний лопаток АКЛ формирователя импульсов ФИ, счетчика импульсов СИ, постоянного запоминающегося устройства ПЗУ, цифроаналогового преобразователя ЦАП, компаратора К, первого согласующего усилителя ПСУ, активного полосового фильтра АПФ, амплитудного детектора АД, второго согласующего усилителя ВСУ, преобразователя частоты ПЧ и третьего согласующего усилителя ТСУ обеспечивает надежное обнаружение момента развития резонанса и выдачу сигнала на выход устройства в режиме реального времени;- the presence in the analyzer of oscillation of the blades of the ACL of the pulse shaper FI, pulse counter SI, read-only memory ROM device, digital-to-analog converter DAC, comparator K, first matching amplifier PSU, active bandpass filter APF, amplitude detector AD, second matching amplifier APU, frequency converter IF and the third matching amplifier TSU provides reliable detection of the moment of development of the resonance and the issuance of a signal to the output of the device in real time;
- соединение выхода датчика пульсации потока с последовательно соединенными ПСУ, АПФ, АД, К и ВСУ, где выход ВСУ является выходом АКЛ и соединен с ИКЛ обеспечивает выделение амплитуды гармонической составляющей на частоте следования лопаток из сигнала с датчика пульсаций потока, сравнение уровня амплитуды с пороговым сигналом и выдачу сигнала на ИКЛ при наличии резонансных колебаний лопаток;- the connection of the output of the flow pulsation sensor with series-connected PSU, APF, HELL, K and APU, where the output of the APU is the output of the ACL and connected to the PCL provides the allocation of the harmonic component amplitude at the blade frequency from the signal from the flow pulsation sensor, comparing the amplitude level with the threshold signal and issuing a signal to the PCL in the presence of resonant vibrations of the blades;
- соединение выхода датчика частоты вращения с ФИ, где выход ФИ соединен с последовательно соединенными СИ, ПЗУ, ЦАП и К обеспечивает формирование опорного сигнала соответствующего нижней аппроксимирующей границе;- connecting the output of the speed sensor with the FI, where the FI output is connected to the SI, ROM, DAC and K connected in series, provides the formation of a reference signal of the corresponding lower approximating boundary;
- соединение выхода датчика частоты вращения с ПЧ, где выход ПЧ соединен через ТСУ с АПФ обеспечивает формирование сигнала с частотой следования лопатки для управления фильтром АПФ.- the connection of the output of the speed sensor with the inverter, where the inverter output is connected through the TCU to the ACE, provides a signal with a blade repetition rate for controlling the ACE filter.
Влияние перечисленных отличительных признаков на достигаемый технический результат подтверждается результатами экспериментов.The influence of the listed distinguishing features on the achieved technical result is confirmed by the results of experiments.
В процессе экспериментальных исследований, проведенных на компрессорах авиационных двигателей, наблюдали спектральную составляющую пульсаций в потоке воздуха на частоте следования лопаток. При этом было установлено, что с увеличением частоты вращения ротора спектральная составляющая на частоте следования лопаток монотонно увеличивается, но в момент возбуждения резонансных колебаний лопаток она резко убывает. При выходе из резонанса спектральная составляющая снова монотонно увеличивается. При этом датчик пульсаций может располагаться как над исследуемыми лопатками, так перед лопатками и за лопатками рабочего колеса.In the process of experimental studies conducted on aircraft engine compressors, the spectral component of the pulsations in the air flow was observed at the blade repetition rate. It was found that with an increase in the rotor speed, the spectral component at the repetition frequency of the blades monotonically increases, but at the moment of resonant oscillation of the blades, it sharply decreases. Upon exiting the resonance, the spectral component again monotonically increases. In this case, the ripple sensor can be located both above the investigated blades, so in front of the blades and behind the blades of the impeller.
Таким образом, решена поставленная в полезной модели задача. Обеспечена бесконтактная диагностика резонансных колебаний лопаток рабочего колеса в составе осевой турбомашины при ее работе, в режиме реального времени.Thus, the problem posed in the utility model is solved. Contactless diagnostics of resonant vibrations of the impeller blades as part of an axial turbomachine during its operation in real time is provided.
Полезная настоящая модель поясняется последующим подробным описанием устройства диагностики резонансных колебаний лопаток рабочего колеса в составе осевой турбомашины со ссылкой на иллюстрации представленные на фиг.1-2, где:A useful present model is illustrated by the following detailed description of a device for diagnosing resonant vibrations of impeller blades as part of an axial turbomachine with reference to the illustrations shown in FIGS. 1-2, where:
на фиг.1 схематично изображены продольный разрез осевой турбомашины, датчик пульсаций давления, датчик частоты вращения ротора, элементы анализатора колебаний лопаток АКЛ, индикатор колебаний лопаток ИКЛ и связи между ними;1 schematically shows a longitudinal section of an axial turbomachine, a pressure pulsation sensor, a rotor speed sensor, elements of an AKL blade vibration analyzer, an indicator of vibration of the PCL vanes and communication between them;
На фиг.2 - зависимости пульсации давления потока воздуха в тракте осевой турбомашины, изменения вибронапряжений на лопатке рабочего колеса и оборотов рабочего колеса по времени, а также связи между ними.Figure 2 - dependence of the pulsation of the pressure of the air flow in the path of the axial turbomachine, changes in vibration stresses on the blade of the impeller and the speed of the impeller in time, as well as the relationship between them.
При отсутствии резонансных колебаний амплитуда пульсаций на частоте следования лопаток монотонно увеличивается при увеличении частоты вращения ротора по времени t.In the absence of resonance oscillations, the amplitude of the pulsations at the blades repetition rate monotonically increases with increasing rotor speed in time t.
В момент возникновения резонансных колебаний лопаток спектральная составляющая на частоте следования лопаток начинает убывать (см. фиг.2), достигая минимума при максимальной амплитуде резонансных колебаний, а на выходе из резонанса снова начинает монотонно увеличиваться, при увеличении частоты вращения.At the moment of resonance oscillations of the blades, the spectral component at the blades' repetition rate begins to decrease (see Fig. 2), reaching a minimum at the maximum amplitude of the resonant vibrations, and again starts to increase monotonically at the exit from the resonance, with increasing speed.
Устройство диагностики резонансных колебаний лопаток 1 рабочего колеса 2 в составе осевой турбомашины 3 (см. фиг.1) содержит датчик 4 частоты вращения ротора 5 и бесконтактный датчик 6 пульсаций потока, соединенные с анализатором колебаний лопаток АКЛ 7 рабочего колеса 2. Датчик 4 частоты вращения установлен на роторе 5, датчик 6 пульсации потока - в корпусе 8 над лопатками 1 рабочего колеса 2. Устройство включает индикатор колебаний лопаток ИКЛ 9. АКЛ 7 содержит формирователь импульсов ФИ 10, счетчик импульсов (СИ) 11, постоянное запоминающее устройство ПЗУ 12, цифроаналоговый преобразователь ЦАП 13, компаратор К 14, первый согласующий усилитель ПСУ 15, активный полосовой фильтр АПФ 16, амплитудный детектор АД 17, второй согласующий усилитель ВСУ 18, преобразователь частоты ПЧ 19 и третий согласующий усилитель ТСУ 20. Выход датчика 6 пульсации потока соединен с последовательно соединенными ПСУ 15, АПФ 16, АД 17, К 14 и ВСУ 18. Выход ВСУ 18 является выходом анализатора колебаний лопаток АКЛ 7 и соединен с ИКЛ 9. Выход датчика 4 частоты вращения ротора 5 соединен с ФИ 10 и ПЧ 19. Выход ФИ 10 соединен с последовательно соединенным СИ 11, ПЗУ 12 и ЦАП 13. Выход ЦАП 13 соединен с К 14, выход ПЧ 19 соединен через ТСУ 20 с АПФ 16.The diagnostic device for resonant vibrations of the blades 1 of the impeller 2 as part of an axial turbomachine 3 (see Fig. 1) contains a sensor 4 of the rotor speed 5 and a non-contact sensor 6 of flow pulsations connected to the vibration analyzer of the blades of the rotor blades 7 of the impeller 2. Speed sensor 4 mounted on the rotor 5, the flow pulsation sensor 6 is located in the housing 8 above the blades 1 of the impeller 2. The device includes an oscillation indicator of the blades of ICL 9. The ACL 7 contains a pulse shaper FI 10, a pulse counter (SI) 11, and a permanent memory device in ROM 12, digital-to-analog converter DAC 13, comparator K 14, first matching amplifier PSU 15, active bandpass filter APF 16, amplitude detector HELL 17, second matching amplifier APU 18, frequency converter IF 19 and third matching amplifier TCU 20. Sensor output 6 pulsation of the flow is connected to series-connected PSU 15, APF 16, HELL 17, K 14 and APU 18. The output of the APU 18 is the output of the blades vibration analyzer AKL 7 and connected to ICL 9. The output of the rotor 5 speed sensor 4 is connected to FI 10 and the inverter 19. The output of FI 10 is connected to the follower but connected SI 11, ROM 12 and DAC 13. The output of the DAC 13 is connected to K 14, the output of the inverter 19 is connected through the TCU 20 with the ACF 16.
При работе турбомашины 3, ротор 5 вращается вместе с рабочими лопатками 1 с частотой fp, сигнал с датчика пульсаций давления 6, помещенного в корпус 8 турбомашины 3, через первый согласующий усилитель ПСУ 15 поступает на информационный вход активного полосового фильтра АПФ 16 перестраиваемого по частоте сигналом, вырабатываемым схемой, которая включает в себя преобразователь частоты ПЧ 19, третий согласующий усилитель ТСУ 20. С выхода активного полосового фильтра АПФ 16 сигнал поступает на амплитудный детектор АД 17, который выделяет огибающую сигналов, а затем на первый вход компаратора К 14. К 14 осуществляет сравнение сигнала, поступающего с выхода амплитудного детектора 8, с сигналом, поступающим на его второй вход с выхода ЦАП 13, и формирует выходной сигнал, если уровень сигнала на выходе амплитудного детектора, ниже уровня сигнала на выходе на выходе ЦАП, который соответствует аппроксимирующей нижней границе.When the turbomachine 3 is operating, the rotor 5 rotates together with the rotor blades 1 with a frequency f p , the signal from the pressure pulsation sensor 6, placed in the housing 8 of the turbomachine 3, through the first matching amplifier PSU 15 is fed to the information input of the frequency-tunable ACE filter 16 AFF 16 the signal generated by the circuit, which includes the frequency converter IF 19, the third matching amplifier TCU 20. From the output of the active bandpass filter APF 16, the signal is fed to the amplitude detector HELL 17, which emits the envelope Nalov, and then to the first input of the comparator K 14. K 14 compares the signal coming from the output of the amplitude detector 8 with the signal coming to its second input from the output of the DAC 13, and generates an output signal if the signal level at the output of the amplitude detector, below the signal level at the output of the DAC output, which corresponds to an approximating lower boundary.
Периодический сигнал с датчика частоты вращения 4 поступает на вход схемы, состоящей из преобразователя частоты ПЧ 19 и третьего согласующего усилителя ТСУ 20 и на вход схемы, состоящей из формирователя импульсов ФИ 10, счетчика импульсов СИ 11, ПЗУ 12 и ЦАП 13. Преобразователь частоты ПЧ 19 осуществляет кратное умножение частоты сигнала вращения рабочего колеса, поступающего на его вход, на значение множителя N, где N - число лопаток в исследуемом рабочем колесе. Третий согласующий усилитель ТСУ 20 формирует из выходных сигналов преобразователя частоты ПЧ 19 сигнал с диагностической частотой Nfp, необходимый для управления перестраиваемым активным полосовым фильтром АПФ 16.A periodic signal from the speed sensor 4 is fed to the input of the circuit consisting of the drive frequency converter 19 and the third matching amplifier TSU 20 and to the input of the circuit consisting of the pulse shaper FI 10, pulse counter SI 11, ROM 12 and DAC 13. Frequency converter 19 carries out a multiple multiplication of the frequency of the signal of rotation of the impeller arriving at its input by the value of the multiplier N, where N is the number of blades in the impeller under study. The third matching amplifier TSU 20 generates from the output signals of the frequency converter IF 19 a signal with a diagnostic frequency Nfp, which is necessary to control the tunable active bandpass filter APF 16.
Формирователь импульсов ФИ 10 формирует из периодического сигнала частоты вращения рабочего колеса цифровой сигнал, поступающий на вход счетчика импульсов СИ 11, который формирует из этого сигнала адресный код ПЗУ 12. В энергонезависимой памяти ПЗУ 12 хранится информация зависимости амплитуды гармонической составляющей на частоте Nfp от частоты вращения рабочего колеса, установленная расчетным и подтвержденная экспериментальным путем, генерируемая импульсами, поступающими с выхода счетчика импульсов СИ 11. Сигнал с выхода ПЗУ 12 преобразуется ЦАП 13 из цифрового кода в аналоговый сигнал, поступающий на второй вход К 14 для сравнения с сигналом с детектора и является нижней границей изменения уровня амплитуды спектральной составляющей на частоте Nfp, т.е. является пороговым сигналом для срабатывания устройства.The pulse shaper FI 10 generates a digital signal from the periodic signal of the impeller rotation frequency that is input to the pulse counter SI 11, which generates an address code of ROM 12 from this signal. In the non-volatile memory of ROM 12, information is stored on the dependence of the amplitude of the harmonic component at frequency Nfp on the speed the impeller, established by calculation and confirmed experimentally, generated by pulses from the output of the pulse counter SI 11. The signal from the output of the ROM 12 convert Xia DAC 13 from the digital code to an analog signal supplied to the second input 14 of K to compare with the signal from the detector is the lower limit of the spectral change component amplitude level Nfp frequency, i.e. is the threshold signal for the device to operate.
При возникновении резонансных колебаний лопаток, компаратор К 14 формирует на своем выходе сигнал, поступающий на индикатор колебаний лопаток ИКЛ 9 через второй согласующий усилитель ВСУ 18. Выход устройства может быть подключен, например, к дозатору топлива, выдающему при возникновении резонансных колебаний команду на исполнительный механизм для снижения (изменения) режима работы турбомашины.When resonant vibrations of the blades occur, the comparator K 14 generates a signal at its output that goes to the oscillation indicator of the blades of the ICL 9 through the second matching amplifier of the APU 18. The output of the device can be connected, for example, to a fuel dispenser that issues a command to the actuator when resonance vibrations occur to reduce (change) the operating mode of a turbomachine.
Таким образом, решена поставленная в полезной модели задача. Обеспечена диагностика резонансных колебаний лопаток рабочего колеса в составе осевой турбомашины при ее работе. Осуществляя контроль с помощью устройства в режиме реального времени за составляющей спектра пульсаций на частоте следования лопаток Nfp. можно определить наличие резонансных колебаний рабочих лопаток в эксплуатационных условиях.Thus, the problem posed in the utility model is solved. Diagnostics of resonant vibrations of the impeller blades in the axial turbomachine during its operation is provided. By monitoring with the help of the device in real time the component of the ripple spectrum at the repetition frequency of the blades Nfp. it is possible to determine the presence of resonant vibrations of the working blades in operating conditions.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011126590/28U RU109287U1 (en) | 2011-06-29 | 2011-06-29 | DIAGNOSTIC DEVICE FOR RESONANT IMPAIRS OF THE BLADES OF THE DRIVING WHEEL IN THE COMPOSITION OF AXIAL TURBO MACHINE |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011126590/28U RU109287U1 (en) | 2011-06-29 | 2011-06-29 | DIAGNOSTIC DEVICE FOR RESONANT IMPAIRS OF THE BLADES OF THE DRIVING WHEEL IN THE COMPOSITION OF AXIAL TURBO MACHINE |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU109287U1 true RU109287U1 (en) | 2011-10-10 |
Family
ID=44805606
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011126590/28U RU109287U1 (en) | 2011-06-29 | 2011-06-29 | DIAGNOSTIC DEVICE FOR RESONANT IMPAIRS OF THE BLADES OF THE DRIVING WHEEL IN THE COMPOSITION OF AXIAL TURBO MACHINE |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU109287U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2598985C2 (en) * | 2014-12-11 | 2016-10-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" | Method for reducing vibration in rotating blades of turbo-machine |
-
2011
- 2011-06-29 RU RU2011126590/28U patent/RU109287U1/en active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2598985C2 (en) * | 2014-12-11 | 2016-10-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" | Method for reducing vibration in rotating blades of turbo-machine |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7424823B2 (en) | Method of determining the operating status of a turbine engine utilizing an analytic representation of sensor data | |
| EP2870346B1 (en) | Advanced tip-timing measurement blade mode identification | |
| US10775269B2 (en) | Blade health inspection using an excitation actuator and vibration sensor | |
| EP1734354A2 (en) | Engine status detection with external microphone | |
| JP2010144727A (en) | System and method for monitoring rotor blade health | |
| EP3290653A1 (en) | Dynamical system parameter identification for turbomachine | |
| RU2395068C2 (en) | Method of diagnostics of turbo machine impeller | |
| RU2287141C2 (en) | Method for diagnostics of oscillations of working wheel of turbo-machine | |
| RU2451279C1 (en) | Method of diagnosing resonance vibrations in axial turbomachine impeller vanes | |
| Petry et al. | Experimental study of acoustic resonances in the side cavities of a high-pressure centrifugal compressor excited by rotor/stator interaction | |
| KR101920945B1 (en) | A device and a method for monitoring a roter | |
| RU2296970C2 (en) | Method for diagnosing self-excited vibrations of working wheel of turbo-machine (variants) | |
| RU2499240C1 (en) | Method of gas turbine engine vibration monitoring | |
| RU109287U1 (en) | DIAGNOSTIC DEVICE FOR RESONANT IMPAIRS OF THE BLADES OF THE DRIVING WHEEL IN THE COMPOSITION OF AXIAL TURBO MACHINE | |
| Bajic et al. | Spectrum normalization method in vibro-acoustical diagnostic measurements of hydroturbine cavitation | |
| RU2308693C2 (en) | Device for measuring self-excited vibration of turbine machine wheel | |
| RU2573331C2 (en) | Method of characteristics determination of non-synchronous oscillations of impeller of turbine machine | |
| RU2623856C1 (en) | Way of aero gas-turbine engine disk diagnostic efficiency upgrading | |
| RU2614458C1 (en) | Method of diagnosing forms of resonance vibrations of turbomachinery impeller blades | |
| RU2411466C1 (en) | Method of detecting resonance oscillations of turbo-machine rotor blades | |
| RU2451922C1 (en) | Diagnostic technique for aeroelastic oscillation mode of rotor blades of axial flow turbomachine | |
| CN114981633A (en) | Method for monitoring the torsion of a rotating shaft on a turbine engine of an aircraft | |
| RU2795805C1 (en) | Method for diagnosing the contact of the impeller blades against the housing within an axial turbomachine | |
| RU2538427C1 (en) | Method to determine characteristic of oscillating motion of turbomachine element | |
| Simonassi et al. | Aeroelastic and Aerodynamic Investigation of a Low Pressure Turbine Under the Influence of a Circumferential Inlet Distortion |