RU2186260C1 - Способ диагностирования повреждений рабочих лопаток турбомашины - Google Patents
Способ диагностирования повреждений рабочих лопаток турбомашины Download PDFInfo
- Publication number
- RU2186260C1 RU2186260C1 RU2001104396A RU2001104396A RU2186260C1 RU 2186260 C1 RU2186260 C1 RU 2186260C1 RU 2001104396 A RU2001104396 A RU 2001104396A RU 2001104396 A RU2001104396 A RU 2001104396A RU 2186260 C1 RU2186260 C1 RU 2186260C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- blade
- blades
- diagnosing
- damage
- parameter
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
- B23P6/00—Restoring or reconditioning objects
- B23P6/002—Repairing turbine components, e.g. moving or stationary blades, rotors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
- Control Of Positive-Displacement Air Blowers (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области турбостроения, к типам турбомашин, имеющим рабочие ступени с лопатками, не связанными различного рода демпферными или бандажными связями (вентиляторы, нагнетатели, компрессоры, паровые и газовые турбины), и может быть использовано для диагностики повреждения лопаток в процессе эксплуатации. Способ диагностирования повреждений рабочих лопаток турбомашины включает фиксирование в процессе эксплуатации параметра, характеризующего возникновение и развитие повреждения, определение и сравнение его с базовым значением, соответствующим неповрежденной лопатке, при котором в течение заданного отрезка времени определяют точечную функцию мгновенных положений вершины лопатки посредством измерений через каждый оборот ротора значений отклонений вершины лопатки от ее среднего положения, а в качестве фиксируемого параметра принимают изменение от базового значения номера гармоники с максимальной амплитудой в спектре разложения указанной точечной функции. Изобретение позволяет повысить эффективность и надежность диагностирования за счет обнаружения повреждения лопатки на более ранней стадии его развития. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области турбостроения, к типам турбомашин, имеющим рабочие ступени с лопатками, не связанными различного рода демпферными или бандажными связями (вентиляторы, нагнетатели, компрессоры, паровые и газовые турбины), и может быть использовано для диагностики повреждения лопаток в процессе эксплуатации.
Известен способ диагностирования повреждений рабочих лопаток турбомашины, основанный на измерении параметров акустического излучения лопатки при возникновении ее повреждения. (Биргер И.А. Техническая диагностика. М.: Машиностроение, 1978, с. 185-188).
Недостатками указанного способа являются значительные трудности как в выделении полезного сигнала на фоне помех, так и в том, что используемый диагностический признак не позволяет однозначно определять наличие повреждений в лопатках. Следствием этого является большая вероятность получения недостоверной информации о состоянии лопаточного аппарата, что снижает надежность диагностирования.
Известен также способ диагностирования рабочих лопаток турбомашин по изменению в процессе эксплуатации статического положения периферийной части лопатки. (Патент РФ 2008438, МПК F 01 D 5/12, прототип).
Недостатком упомянутого способа является то, что изменение статического положения периферийной части лопатки происходит при достаточно значительной степени повреждения. Это может сократить время от обнаружения повреждения до принятия решения об останове турбомашины для предотвращения обрыва поврежденной лопатки.
Заявляемое решение позволяет повысить эффективность и надежность диагностирования за счет обнаружения повреждения лопатки на более ранней стадии его развития.
Предложен способ диагностирования повреждений рабочих лопаток турбомашины, включающий фиксирование в процессе эксплуатации параметра, характеризующего возникновение и развитие повреждения, определение и сравнение его с базовым значением, соответствующим неповрежденной лопатке, при котором в течение заданного отрезка времени определяют точечную функцию мгновенных положений вершины лопатки посредством измерений через каждый оборот ротора значений отклонений вершины лопатки от ее среднего положения, а в качестве фиксируемого параметра принимают изменение от базового значения номера гармоники с максимальной амплитудой в спектре разложения указанной точечной функции.
Предлагаемый способ иллюстрируется чертежом.
Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. Над лопатками диагностируемой ступени в статорной части устанавливают один датчик, генерирующий импульсный электрический сигнал при прохождении периферийной части лопаток под датчиком. Измерение времени между импульсами от заданной лопатки на каждом обороте ротора позволяет определить значение точечной функции F(i) для этой лопатки во временных интервалах или при соответствующем пересчете в линейных единицах отклонения периферийной части лопатки от ее среднего положения. При этом в качестве фиксируемого параметра принимают изменение от базового значения номера гармоники с максимальной амплитудой в спектре разложения указанной точечной функции.
При работе турбомашины каждая рабочая лопатка под воздействием переменных аэродинамических сил находится в состоянии вибрации, амплитуда которой зависит от различных факторов (режим работы турбомашины, конструктивные особенности лопаток и т.д.). Частота колебаний (вибрации) определяется значением собственных частот лопатки. В процессе таких колебаний на ограниченном интервале времени отклонение вершины лопатки от ее среднего положения можно представить функцией (см. чертеж): F(t) = Asin(2πft+φ), где t - время, А - амплитуда колебаний, f - собственная частота лопатки, φ - фаза колебаний.
Если при этом фиксировать отклонение вершины лопатки от ее среднего положения через каждый оборот ротора, т.е. через промежутки времени Δt, равные периоду одного оборота ротора, то получим точечную функцию F(i) отклонений вершины лопатки от ее среднего положения: F(i) = Asin(2πfΔti+φ), где i=1, 2, 3 ... k.
Так как Δt = l/n, где n - частота вращения ротора, функцию можно представить в следующем виде: F(i) = Asin(2πf/ni+φ).
Независимо от А и φ частотная характеристика F(i) определяется отношением f/n, величина которого при постоянной частоте вращения ротора зависит только от значения собственной частоты лопатки f. Следовательно, при изменении в процессе эксплуатации частоты лопатки f произойдет изменение частотного спектра разложения точечной функции F(i).
Независимо от А и φ частотная характеристика F(i) определяется отношением f/n, величина которого при постоянной частоте вращения ротора зависит только от значения собственной частоты лопатки f. Следовательно, при изменении в процессе эксплуатации частоты лопатки f произойдет изменение частотного спектра разложения точечной функции F(i).
Конкретный пример исполнения способа можно показать, если задать промежуток времени, достаточный для измерения 64 значений функции F(i) (64 оборота ротора). При этом частотный спектр ее разложения будет содержать 32 гармоники и изменение номера гармоники с максимальной амплитудой на ±1 будет соответствовать изменению частоты лопатки f примерно на 1%.
Результаты расчетов и экспериментов показывают, что при таких наиболее часто встречающихся повреждениях лопаток, как усталостные трещины, для изменения собственной частоты лопатки на 2-3% достаточно, чтобы площадь трещины достигла 15-20% от площади сечения лопатки в месте образования трещины.
Таким образом, после измерения в начале эксплуатационного периода функции F(i) для каждой лопатки ступени, определения номера гармоники с максимальной амплитудой (главной гармоники) и принятия этого номера за базовое значение изменение номера главной гармоники для любой лопатки ступени в процессе эксплуатации будет свидетельствовать о возникновении и развитии повреждения соответствующей лопатки.
Предлагаемый способ диагностирования проверен исследованиями в стендовых условиях, а также в течение длительного периода времени на натурной модели отсека низкого давления паровой турбины большой мощности в АООТ "НПО ЦКТИ".
Claims (1)
- Способ диагностирования повреждений рабочих лопаток турбомашины, включающий фиксирование в процессе эксплуатации параметра, характеризующего возникновение и развитие повреждения, определение и сравнение его с базовым значением, соответствующим неповрежденной лопатке, отличающийся тем, что в течение заданного отрезка времени определяют точечную функцию мгновенных положений вершины лопатки посредством измерений через каждый оборот ротора значений отклонений вершины лопатки от ее среднего положения, а в качестве фиксируемого параметра принимают изменение от базового значения номера гармоники с максимальной амплитудой в спектре разложения указанной точечной функции.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001104396A RU2186260C1 (ru) | 2001-02-09 | 2001-02-09 | Способ диагностирования повреждений рабочих лопаток турбомашины |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001104396A RU2186260C1 (ru) | 2001-02-09 | 2001-02-09 | Способ диагностирования повреждений рабочих лопаток турбомашины |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2186260C1 true RU2186260C1 (ru) | 2002-07-27 |
Family
ID=20246114
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001104396A RU2186260C1 (ru) | 2001-02-09 | 2001-02-09 | Способ диагностирования повреждений рабочих лопаток турбомашины |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2186260C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2559703C1 (ru) * | 2014-10-22 | 2015-08-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет гражданской авиации" (МГТУ ГА) | Система диагностирования ресурса лопаток газовых турбин авиадвигателя по их вытяжке |
RU2727543C2 (ru) * | 2016-03-16 | 2020-07-22 | Нуово Пиньоне Текнолоджи Срл | Ремонтный элемент для лопаточного узла газовой турбины и способ ремонта поврежденной лопатки лопаточного узла газовой турбины |
-
2001
- 2001-02-09 RU RU2001104396A patent/RU2186260C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2559703C1 (ru) * | 2014-10-22 | 2015-08-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет гражданской авиации" (МГТУ ГА) | Система диагностирования ресурса лопаток газовых турбин авиадвигателя по их вытяжке |
RU2727543C2 (ru) * | 2016-03-16 | 2020-07-22 | Нуово Пиньоне Текнолоджи Срл | Ремонтный элемент для лопаточного узла газовой турбины и способ ремонта поврежденной лопатки лопаточного узла газовой турбины |
US10954822B2 (en) | 2016-03-16 | 2021-03-23 | Nuovo Pignone Tecnologie Srl | Repair member for a vane assembly of a gas turbine and method for repairing a damaged vane of a vane assembly of a gas turbine |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7861592B2 (en) | Blade shroud vibration monitor | |
US4422333A (en) | Method and apparatus for detecting and identifying excessively vibrating blades of a turbomachine | |
US7424823B2 (en) | Method of determining the operating status of a turbine engine utilizing an analytic representation of sensor data | |
RU2395068C2 (ru) | Способ диагностики колебаний рабочего колеса турбомашины | |
CN108956075A (zh) | 动叶片裂纹在线诊断方法 | |
RU2287141C2 (ru) | Способ диагностики колебаний рабочего колеса турбомашины | |
Krause et al. | Asynchronous response analysis of non-contact vibration measurements on compressor rotor blades | |
RU2296970C2 (ru) | Способ диагностики автоколебаний рабочего колеса турбомашины (варианты) | |
RU2186260C1 (ru) | Способ диагностирования повреждений рабочих лопаток турбомашины | |
Przysowa | Blade vibration monitoring in a low-pressure steam turbine | |
Tappert et al. | Autonomous PHM with blade-tip-sensors: algorithms and seeded fault experience | |
Wu et al. | A hybrid fault diagnosis approach for blade crack detection using blade tip timing | |
Rao et al. | In situ detection of turbine blade vibration and prevention | |
RU2673950C1 (ru) | Способ определения форм колебаний вращающихся колес турбомашин | |
CN113358210B (zh) | 一种基于压力脉动的增压器涡轮叶片振动监测方法 | |
RU2297613C2 (ru) | Способ диагностики газотурбинного двигателя | |
RU2598983C1 (ru) | Способ диагностики вида колебаний рабочих лопаток осевой турбомашины | |
KR20190037643A (ko) | 회전날개의 상태 평가장치 및 그 방법 | |
Rao et al. | Non intrusive method of detecting turbine blade vibration in an operating power plant | |
Devi Priya et al. | Rotor blade vibration measurement on aero gas turbine engines | |
WO1982001416A1 (en) | Method and apparatus for detecting and identifying excessively vibrating blades of a turbomachine | |
Liska et al. | On possibilities of using relative shaft vibration signals for rotating blades monitoring | |
Liu et al. | Tip timing based non-contact vibration measurement of aero-engine turbine blades | |
Grządziela et al. | An application of order tracking procedure for diagnosis technical state of rotor system in shut-down process | |
RU2008438C1 (ru) | Способ диагностирования повреждений рабочих лопаток турбомашины |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180210 |