RU2138012C1 - Method for measuring running rates of turbine rotor blades - Google Patents
Method for measuring running rates of turbine rotor blades Download PDFInfo
- Publication number
- RU2138012C1 RU2138012C1 RU96121455A RU96121455A RU2138012C1 RU 2138012 C1 RU2138012 C1 RU 2138012C1 RU 96121455 A RU96121455 A RU 96121455A RU 96121455 A RU96121455 A RU 96121455A RU 2138012 C1 RU2138012 C1 RU 2138012C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- transducers
- blades
- turbomachine
- rotor
- transducer
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного автоматического контроля параметров движения лопаток ротора турбомашины в процессе испытаний и эксплуатации. The invention relates to measuring equipment and can be used for non-contact automatic control of the parameters of motion of the blades of the rotor of a turbomachine during testing and operation.
Известен способ измерения зазоров между статором и торцами лопаток ротора, основанный на возбуждении переменным магнитным полем вихретокового преобразователя в зоне измерения зазора и фиксация максимальных значений измеряемых сигналов преобразователей в момент прохождения лопаток центра преобразователя [А.с. СССР N 1201672, МПК G 01 В 7/08, 1984]. A known method of measuring the gaps between the stator and the ends of the rotor blades, based on the excitation by an alternating magnetic field of an eddy current transducer in the gap measurement zone and fixing the maximum values of the measured signals of the transducers at the moment of passage of the blades of the center of the transducer [A. USSR N 1201672, IPC G 01 B 7/08, 1984].
Недостатком указанного способа является низкая чувствительность и точность измерения, что объясняется ограничением на величину электрической мощности, "прикладываемой" к преобразователю вследствие непрерывного возбуждения электромагнитного поля в зоне измерения зазора. The disadvantage of this method is the low sensitivity and accuracy of the measurement, due to the limitation on the amount of electric power "applied" to the transducer due to the continuous excitation of the electromagnetic field in the measurement zone of the gap.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ измерения радиальных зазоров в турбомашинах, заключающийся в том, что с торцами лопаток работающей турбомашины вводят во взаимодействие синхронизированный с ее вращением вихретоковый преобразователь, возбуждаемый последовательностями из групп импульсов, и по его сигналам оценивают радиальные зазоры между лопатками и указанным преобразователем [А.с. СССР N 1779908, МПК G 01 В 7/08, 1992]. Closest to the technical nature of the present invention is a method for measuring radial clearances in turbomachines, which consists in the interaction with the ends of the blades of a working turbomachine, an eddy current transducer synchronized with its rotation, excited by sequences from groups of pulses, and radial clearances between blades and the specified Converter [A. USSR N 1779908, IPC G 01 B 7/08, 1992].
Недостатком известного способа являются низкая точность и информативность измерения из-за невозможности учета влияния осевого смещения лопаток ротора турбомашины. The disadvantage of this method is the low accuracy and information content of the measurement due to the impossibility of taking into account the influence of the axial displacement of the rotor blades of the turbomachine.
Предлагаемое изобретение решает задачу повышения точности и информативности измерения параметров движения лопаток ротора турбомашины, что позволит оптимизировать элементы ее конструкции и, следовательно, создавать более экономичные образцы турбомашин. The present invention solves the problem of improving the accuracy and information content of measuring the parameters of the motion of the blades of the rotor of a turbomachine, which will optimize the elements of its design and, therefore, create more economical samples of turbomachines.
Поставленная задача решается так, что в известном способе, заключающемся в том, что с торцами лопаток работающей турбомашины вводят во взаимодействие синхронизированный с ее вращением вихретоковый преобразователь, возбуждаемый последовательностями из групп импульсов, выбираемых по числу лопаток в колесе турбомашины, а число импульсов в каждой группе выбирают из условия допустимой неравномерности огибающей выходного сигнала вихретокового преобразователя, и по его сигналам оценивают радиальные зазоры между лопатками и указанным преобразователем, введен дополнительный преобразователь, преобразователи размещают на таком расстоянии вдоль оси турбомашины, когда при всех возможных осевых смещениях контролируемый торец лопатки не выходит из зоны чувствительности каждого преобразователя; учитывая конечные размеры преобразователей, второй преобразователь смещают по образующей статора относительно первого; возбуждают первый и второй преобразователи последовательностями импульсов, причем последовательность импульсов для второго преобразователя смещают на время, определяемое оборотами ротора турбомашины и углом смещения между преобразователями; по найденным значениям выходных сигналов обоих преобразователей путем решения системы двух уравнений, полученных на основе семейств градуировочных характеристик преобразователей, определяют значения радиального зазора и осевого смещения. The problem is solved in such a way that in the known method, namely, with the ends of the blades of a working turbomachine, an eddy current transducer synchronized with its rotation is brought into interaction, excited by sequences of groups of pulses selected by the number of blades in the turbomachine wheel, and the number of pulses in each group choose from the condition of permissible unevenness of the envelope of the output signal of the eddy current transducer, and radial gaps between the blades and the indicated a browser, an additional transducer is introduced, the transducers are placed at such a distance along the axis of the turbomachine when, for all possible axial displacements, the controlled end of the blade does not leave the sensitivity zone of each transducer; taking into account the final dimensions of the converters, the second converter is displaced along the generatrix of the stator relative to the first; exciting the first and second converters with pulse trains, the pulse train for the second converter being shifted by the time determined by the rotor speed of the turbomachine and the angle of displacement between the converters; from the found values of the output signals of both transducers by solving a system of two equations obtained on the basis of the families of calibration characteristics of the transducers, determine the values of the radial clearance and axial displacement.
На фиг. 1 представлена схема, поясняющая размещение преобразователей на статоре турбомашины, где показаны лопатки 1 и 2, установленные на колесе ротора 3, преобразователи 4 и 5, размещенные на статоре 6, датчик синхронизации 7, метка 8 на валу 9 ротора. In FIG. 1 is a diagram explaining the placement of the transducers on the stator of the turbomachine, where the
На фиг. 2-4 представлена схема, поясняющая сущность способа измерения параметров движения лопаток ротора турбомашины:
фиг.2 - для случая, когда нет смещения лопаток ротора турбомашины;
фиг.3 - лопатки ротора турбомашины смещены вправо;
фиг.4 - лопатки ротора турбомашины смещены влево.In FIG. 2-4 is a diagram explaining the essence of the method of measuring the motion parameters of the blades of a rotor of a turbomachine:
figure 2 - for the case when there is no displacement of the blades of the rotor of the turbomachine;
figure 3 - the blades of the rotor of the turbomachine are shifted to the right;
figure 4 - the blades of the rotor of the turbomachine are shifted to the left.
На фиг.2-4 показаны лопатка 1 и преобразователи 2, 3. Опрос преобразователей производится при фиксированном угловом положении лопатки. При отсутствии осевого смещения (фиг.2) чувствительность преобразователей 2, 3 будет одинаковой, при осевом смещении лопатки 1 вправо (фиг.3) чувствительность преобразователя 2 увеличивается, а чувствительность преобразователя 3 уменьшается. Аналогично, при осевом смещении лопатки 1 влево (фиг.4) возрастает чувствительность преобразователя 3, а чувствительность преобразователя 2 уменьшается. Figure 2-4 shows the
На фиг.5 представлены диаграммы, поясняющие алгоритм определения радиального зазора и осевого смещения. 5 is a diagram illustrating an algorithm for determining radial clearance and axial displacement.
Измерение радиальных зазоров между статором и торцами лопаток колеса ротора и осевых смещений лопаток предлагаемым способом производится следующим образом. По временному интервалу между двумя соседними синхроимпульсами (импульсами датчика синхронизации) определяют величину периода Tоб вращения ротора турбомашины. Определяют интервалы времени до появления первой лопатки под обоими преобразователями:
tн2= tн1+tφ,
где tн1, tн2 - временной интервал от появления синхроимпульса до момента появления первой лопатки под первым и вторым преобразователем соответственно;
Tоб - период вращения ротора турбомашины;
αн - угол между первым преобразователем и серединой ближайшей лопатки в момент выдачи синхроимпульса;
время, затраченное на прохождение лопатки от первого преобразователя до второго (φ - угол смещения между преобразователями).The measurement of radial gaps between the stator and the ends of the blades of the rotor wheel and the axial displacements of the blades of the proposed method is as follows. The time interval between two adjacent clock pulses (pulses of the synchronization sensor) determines the value of the period T about the rotation of the rotor of the turbomachine. The time intervals until the appearance of the first blade under both transducers are determined:
t n2 = t n1 + t φ ,
where t n1 , t n2 is the time interval from the appearance of the clock to the appearance of the first blade under the first and second converter, respectively;
T about - the period of rotation of the rotor of the turbomachine;
α n is the angle between the first transducer and the middle of the nearest blade at the time of issuing the clock;
the time taken to pass the blade from the first transducer to the second (φ is the angle of displacement between the transducers).
Отсчитывают полученные интервалы времени от момента появления очередного синхроимпульса и производят опрос преобразователей группами импульсов, число которых выбирается из условия допустимой неравномерности огибающей выходного сигнала преобразователей. The obtained time intervals are counted from the moment the next sync pulse appears and the transducers are polled by groups of pulses, the number of which is selected from the condition of the permissible unevenness of the envelope of the output signal of the transducers.
Затем отсчитывают интервал до следующей лопатки
tл = Tоб/Nл,
где Nл - число лопаток на колесе ротора,
и повторяют вышеописанные действия до тех пор, пока не будут опрошены все лопатки. По завершению опроса для каждой лопатки производят определение кодов NI и NII, соответствующих максимумам огибающих выходных сигналов преобразователей, и по их значениям определяют радиальный зазор δ и осевое смещение S путем решения системы из двух уравнений, полученных на основе градуировочных характеристик преобразователей:
Градуировочная характеристика каждого преобразователя представляет собой собранные в таблицы значения цифровых кодов, соответствующих максимумам огибающих выходных сигналов преобразователя, как функции радиального зазора при фиксированных значениях осевого смещения. Графически такая характеристика может быть интерпретирована в виде поверхности (фиг.5), координаты которой по вертикали характеризуют цифровой код, а в прямоугольных координатах - радиальный зазор и осевое смещение.Then the interval to the next scapula is counted.
t l = T r / N l
where N l - the number of blades on the rotor wheel,
and repeat the above steps until all of the shoulder blades are interviewed. Upon completion of the survey, for each blade, codes N I and N II are determined that correspond to the maxima of the envelopes of the output signals of the transducers, and their values determine the radial clearance δ and axial displacement S by solving a system of two equations derived from the calibration characteristics of the transducers:
The calibration characteristic of each converter is the values of digital codes collected in tables that correspond to the maximums of the envelopes of the converter output signals as a function of the radial clearance at fixed axial displacement values. Graphically, such a characteristic can be interpreted as a surface (Fig. 5), the vertical coordinates of which characterize the digital code, and in the rectangular coordinates - the radial clearance and axial displacement.
На фиг.5 NI * и NII * - горизонтальные плоскости, отличающиеся вертикальными координатами, соответствующие максимумам огибающих выходного сигнала первого и второго преобразователей. Пересечение плоскости NI * с поверхностью, соответствующей градуировочной характеристике для первого преобразователя, происходит в пространстве по кривой, проекции I которой на прямоугольную плоскость ЗАЗОР-СМЕЩЕНИЕ соответствует множество значений радиальных зазоров и осевых смещений. Аналогично, пересечением плоскости NII * с поверхностью, соответствующей градуировочной характеристике для второго преобразователя, является другая кривая в пространстве, проекции II которой на плоскость ЗАЗОР-СМЕЩЕНИЕ также соответствует множество значений радиальных зазоров и осевых смещений.In Fig. 5, N I * and N II * are horizontal planes that differ in vertical coordinates, corresponding to the maxima of the envelopes of the output signal of the first and second converters. The intersection of the plane N I * with the surface corresponding to the calibration characteristic for the first transducer occurs in space along a curve whose projection I onto the rectangular plane CLEAR-OFFSET corresponds to the set of values of radial clearances and axial displacements. Similarly, the intersection of the plane N II * with the surface corresponding to the calibration characteristic for the second transducer is another curve in space whose projection II onto the CLEAR-OFFSET plane also corresponds to many values of radial clearances and axial displacements.
Определить единственную пару значений радиального зазора ((δ*) *) и осевого смещения (S*) для фиксированных кодов NI * и NII * можно путем поиска точки пересечения проекций указанных кривых. Для этого можно использовать, например, метод Ньютона [Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся ВТУЗОВ, М.- "Наука", 1986, с.497].It is possible to determine the only pair of values of the radial clearance ((δ * ) * ) and axial displacement (S * ) for fixed codes N I * and N II * by searching for the intersection point of the projections of these curves. For this, you can use, for example, the Newton method [Bronstein I.N., Semendyaev K.A. Handbook of mathematics for engineers and students of technical schools, M.- "Science", 1986, p.497].
В качестве примера конкретной реализации способа рассмотрим измерение вихретоковыми преобразователями с чувствительными элементами в виде отрезка проводника [Патент 1394912 СССР, МКИ G 01 N 27/90. Высокотемпературный вихретоковый преобразователь /Скобелев О. П. , Секисов Ю.Н., Хритин А.А.] зазора δмежду торцами лопаток 1, 2 колеса ротора 8 и статором 6 турбомашины и осевого смещения лопаток S (фиг.1). Преобразователи 4, 5 располагают на статоре 6 вдоль оси турбомашины со смещением Δ S = 6 мм, при этом второй преобразователь сдвинут по образующей статора относительно первого на угол φ = 0.5o.As an example of a specific implementation of the method, we consider measuring eddy current transducers with sensitive elements in the form of a section of a conductor [USSR Patent 1394912, MKI G 01 N 27/90. High temperature eddy current transducer / Skobelev O. P., Sekisov Yu.N., Khritin A.A.] gap δ between the ends of the
После подачи команды, инициирующей процесс измерения, на первом обороте определяется период вращения poтopa турбомашины. В течение последующих двух оборотов производится расчет интервала времени от появления синхроимпульса до момента появления первой лопатки под первым преобразователем и интервала времени до следующей лопатки. After giving the command initiating the measurement process, at the first revolution the period of rotation of the top of the turbomachine is determined. Over the next two revolutions, the time interval from the appearance of the clock pulse to the moment the first blade appears under the first transducer and the time interval to the next blade is calculated.
Далее производится формирование последовательности групп импульсов питания первого вихретокового преобразователя. В каждой группе формируем по 3 импульса исходя из условия допустимой неравномерности огибающей выходного сигнала преобразователя. В ответ на каждый импульс питания вихретоковый преобразователь возбуждает электромагнитное поле, взаимодействующее с лопаткой в зоне чувствительности. В результате индуктивность преобразователя изменяется в зависимости от осевого смещения лопатки в зоне чувствительности и от зазора между торцами лопаток и статором турбомашины. Выходной параметр вихретокового преобразователя преобразуется в электрический сигнал и код, пропорциональный зазору между датчиком и лопаткой. Next, the sequence of groups of power pulses of the first eddy current transducer is formed. In each group we form 3 pulses based on the condition of permissible unevenness of the envelope of the converter output signal. In response to each power pulse, the eddy current transducer excites an electromagnetic field that interacts with the blade in the sensitivity zone. As a result, the inductance of the converter varies depending on the axial displacement of the blades in the sensitivity zone and on the gap between the ends of the blades and the stator of the turbomachine. The output parameter of the eddy current transducer is converted into an electrical signal and a code proportional to the gap between the sensor and the blade.
Аналогично производится опрос второго преобразователя. Similarly, the second transducer is polled.
После опроса преобразователей путем аппроксимаций отсчетов в каждой группе определяют коды, соответствующие максимумам огибающих выходных сигналов преобразователей. В рассматриваемом примере для первой лопатки NI * = 588 и NII * = 467.After polling the transducers by approximating the samples in each group, codes corresponding to the maxima of the envelopes of the output signals of the transducers are determined. In the considered example for the first blade N I * = 588 and N II * = 467.
Градуировочные характеристики для преобразователей, полученные экспериментальным путем, представлены в табл.1 и табл.2. The calibration characteristics for the converters obtained experimentally are presented in table 1 and table 2.
В результате аппроксимации градуировочных характеристик преобразователей полиномом третьей степени система уравнений (1) примет вид
где α
where α
В результате решения системы уравнений (2) методом Ньютона получим искомые значения радиального зазора и осевого смещения, равные
δ = 1 мм, S = -1.5 мм.As a result of solving the system of equations (2) by the Newton method, we obtain the desired radial clearance and axial displacement values equal to
δ = 1 mm, S = -1.5 mm.
Таким образом, по сравнению с прототипом предлагаемый способ дает более точную информацию о радиальном зазоре между статором и торцами лопаток ротора путем учета дополнительного влияющего фактора-осевого смещения, а также позволяет определить само осевое смещение лопаток ротора турбомашины, что повышает информативность и точность измерений параметров движения лопаток ротора турбомашины. Thus, in comparison with the prototype, the proposed method provides more accurate information about the radial clearance between the stator and the ends of the rotor blades by taking into account the additional influence factor-axial displacement, and also allows you to determine the axial displacement of the rotor blades of the turbomachine itself, which increases the information content and accuracy of measurements of motion parameters rotor blades of a turbomachine.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96121455A RU2138012C1 (en) | 1996-11-01 | 1996-11-01 | Method for measuring running rates of turbine rotor blades |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96121455A RU2138012C1 (en) | 1996-11-01 | 1996-11-01 | Method for measuring running rates of turbine rotor blades |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU96121455A RU96121455A (en) | 1999-02-10 |
RU2138012C1 true RU2138012C1 (en) | 1999-09-20 |
Family
ID=20187035
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU96121455A RU2138012C1 (en) | 1996-11-01 | 1996-11-01 | Method for measuring running rates of turbine rotor blades |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2138012C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2454626C2 (en) * | 2010-04-28 | 2012-06-27 | Учреждение Российской академии наук Институт проблем управления сложными системами РАН | Method of accelerated measurement of coordinate components of offsets of ends of turbomachine rotor blades |
RU2639996C2 (en) * | 2016-03-21 | 2017-12-25 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления сложными системами Российской академии наук (ИПУСС РАН) | Method for measuring radial clearances and speed of rotor rotation in turbomachines |
-
1996
- 1996-11-01 RU RU96121455A patent/RU2138012C1/en active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2454626C2 (en) * | 2010-04-28 | 2012-06-27 | Учреждение Российской академии наук Институт проблем управления сложными системами РАН | Method of accelerated measurement of coordinate components of offsets of ends of turbomachine rotor blades |
RU2639996C2 (en) * | 2016-03-21 | 2017-12-25 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления сложными системами Российской академии наук (ИПУСС РАН) | Method for measuring radial clearances and speed of rotor rotation in turbomachines |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4833405A (en) | Shaft failure monitoring system using angled rotating teeth and phase detection | |
US5548197A (en) | Method and apparatus for determining motor speed using zero crossing times | |
US5513539A (en) | Apparatus and method for determining the best position for inner and outer members in a rotary machine | |
US9587963B2 (en) | Brushless linear rotary transformer | |
GB2383417A (en) | Sensing method and apparatus | |
CN1088834C (en) | Device for driving stepper motor type measuring instrument | |
RU2138012C1 (en) | Method for measuring running rates of turbine rotor blades | |
US7135860B2 (en) | Variable reluctance resolver including rotor with multiple detection portions | |
RU2231750C2 (en) | Method of and device for measuring parameters of movement of turbomachinerotor blade and faces | |
RU2001128250A (en) | The method of measuring the motion parameters of the ends of the blades of the rotor of a turbomachine and a device for its implementation | |
SU1779908A1 (en) | Method for measuring radial clearances in turbine-driven machines | |
JP3097025B2 (en) | Method and apparatus for measuring temperature of piston in internal combustion engine | |
EP2058628A2 (en) | Method and apparatus to monitor position of a rotatable shaft | |
CN109075736A (en) | The control system of motor | |
RU2215986C1 (en) | Procedure establishing angular positions of blades of turbomachines ( variants ) | |
RU2146038C1 (en) | Process measuring parameters of motion of blades of helical fan | |
Fiorucci et al. | Variable speed drive characterization: review of measurement techniques and future trends | |
Michalski et al. | Universal magnetic circuit for resolvers with different speed ratios [instrumentation notes] | |
SU1663404A1 (en) | Method of controlling radial clearences when assembling turbines | |
Dadáková et al. | Calibration of BTT measurement with Respect to Sensor Position over Shrouded LSB | |
RU2011203C1 (en) | Method of measuring current of generator with brushless excitation | |
RU2241216C2 (en) | Method and monitoring system for controlling condition and emergency protection of blade devices of rotor engines | |
SU771477A1 (en) | Method of measuring oscillatory speed of turbomachine working blades | |
JPH11287830A (en) | Detection method and device of phase component of sign wave signal | |
GB2044940A (en) | Testing of induction motors |