RU2411484C1 - Способ диагностики автоколебаний рабочего колеса турбомашины - Google Patents
Способ диагностики автоколебаний рабочего колеса турбомашины Download PDFInfo
- Publication number
- RU2411484C1 RU2411484C1 RU2009118441/06A RU2009118441A RU2411484C1 RU 2411484 C1 RU2411484 C1 RU 2411484C1 RU 2009118441/06 A RU2009118441/06 A RU 2009118441/06A RU 2009118441 A RU2009118441 A RU 2009118441A RU 2411484 C1 RU2411484 C1 RU 2411484C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frequency
- impeller
- oscillations
- self
- vibration
- Prior art date
Links
Landscapes
- Control Of Positive-Displacement Air Blowers (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Изобретения относятся к авиадвигателестроению и энергомашиностроению и могут найти применение при прочностной доводке компрессоров газотурбинных двигателей (ГТД) при стендовых испытаниях и в процессе эксплуатации, а также для создания систем диагностики автоколебаний, как в авиации, так и в энергомашиностроении. Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, - повышение эффективности и надежности диагностики автоколебаний рабочего колеса турбомашины. Для достижения указанного технического результата в предлагаемом способе диагностики автоколебаний рабочего колеса турбомашины, при котором измеряют корпусную вибрацию и фиксируют момент возникновения автоколебаний по достижению заданного значения отношения изменения корпусной вибрации на диагностической частоте к изменению частоты вращения рабочего колеса, в отличие от известного, следят за достижением корпусной вибрацией на диагностической частоте, не кратной частоте вращения рабочего колеса, установленного порогового значения, по достижению которого фиксируют момент возникновения автоколебаний. 3 з.п. ф-лы.
Description
Изобретение относится к авиадвигателестроению и энергомашиностроению и может найти применение при прочностной доводке компрессоров газотурбинных двигателей (ГТД) при стендовых испытаниях и в процессе эксплуатации, а также для создания систем диагностики автоколебаний, как в авиации, так и в энергомашиностроении.
Наиболее близким к изобретению является способ диагностики автоколебаний рабочего колеса турбомашины (патент РФ на изобретение №2296970, МПК G01M 15/14 (2006.01), опубл. 10.04.2007), при котором измеряют корпусную вибрацию и фиксируют момент возникновения автоколебаний по достижению заданного значения отношения изменения корпусной вибрации на диагностической частоте к изменению частоты вращения рабочего колеса.
Известный способ не позволяет выполнять диагностику автоколебаний рабочего колеса турбомашины на ранней стадии их развития из-за сложности выделения сигнала на диагностической частоте на фоне шумов и может привести к ложному диагнозу, когда диагностическая частота кратна частоте вращения рабочего колеса.
Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, - повышение эффективности и надежности диагностики автоколебаний рабочего колеса турбомашины за счет их диагностики на ранней стадии и исключения возможной постановки ложного диагноза. Диагностика на ранней стадии развития автоколебаний обеспечивается за счет проверки условия достижения корпусной вибрацией на диагностической частоте установленного порогового значения, а исключение ложного диагноза при некратности диагностической частоты частоте вращения рабочего колеса. Подтверждение наличия автоколебаний дополнительно осуществляют по характеру изменения фазового угла между вибросигналом и синхросигналом во времени.
Для достижения указанного технического результата в предлагаемом способе диагностики автоколебаний рабочего колеса турбомашины, при котором измеряют корпусную вибрацию и фиксируют момент возникновения автоколебаний по достижению заданного значения отношения изменения корпусной вибрации на диагностической частоте к изменению частоты вращения рабочего колеса, в отличие от известного, следят за достижением корпусной вибрацией на диагностической частоте, не кратной частоте вращения рабочего колеса, установленного порогового значения, и по достижению которого следят за моментом достижения заданного значения отношения изменения корпусной вибрацией на диагностической частоте к изменению частоты вращения рабочего колеса.
Установленное пороговое значение составляет 2-4 мм/с.
Диагностическую частоту определяют как сумму частоты собственных колебаний лопаток и частоты вращения рабочего колеса, умноженной на число узловых диаметров собственной формы колебаний.
Для подтверждения наличия автоколебаний дополнительно измеряют фазовый угол между вибросигналом и синхросигналом и следят за его изменением, при этом момент возникновения автоколебаний дополнительно фиксируют при линейном изменении фазового угла во времени.
Способ диагностики автоколебаний рабочего колеса турбомашины осуществляют следующим образом.
Предварительно определяют диагностическую частоту fд, соответствующую автоколебаниям, например, по формуле:
где fm - собственная частота колебаний лопаток, определяемая экспериментальным и/или расчетным способом (с учетом влияния температуры и центробежных сил) на различных частотах вращения рабочего колеса;
m - номер собственной формы колебаний с числом узловых диаметров колебаний рабочего колеса;
fp - частота вращения рабочего колеса турбомашины.
Определяют, на основе проведенных исследований автоколебаний, зависимость диагностической частоты, соответствующей автоколебаниям, от частоты вращения рабочего колеса, fд=F(fp), необходимую для настройки перестраиваемого активного полосового фильтра, обеспечивающего непрерывный следящий анализ за корпусной вибрацией на диагностической частоте при изменении частоты вращения рабочего колеса.
Измеряют корпусную вибрацию хотя бы одним вибропреобразователем, установленным на корпусе компрессора турбомашины. Измеряют частоту вращения рабочего колеса датчиком частоты вращения. Дополнительно измеряют фазовый угол между колебаниями лопаток (вибросигналом) и сигналом, фиксирующим угловое положение ротора относительно статора (синхросигналом).
Следят за достижением корпусной вибрацией на диагностической частоте, не кратной частоте вращения рабочего колеса, установленного порогового значения. По его достижению следят за достижением заданного значения отношения изменения корпусной вибрации на диагностической частоте к изменению частоты вращения рабочего колеса. Дополнительно следят за изменением фазового угла во времени. При автоколебаниях лопаток наблюдается линейное изменение фазового угла во времени.
Момент возникновения автоколебаний фиксируют по достижению заданного значения отношения изменения корпусной вибрации на диагностической частоте к изменению частоты вращения рабочего колеса.
Дополнительно, для подтверждения автоколебаний, при линейном изменении фазового угла во времени.
Наряду с быстрым темпом увеличения уровня корпусной вибрации на диагностической частоте линейное изменение фазового угла (увеличение при наборе частоты вращения и уменьшение при сбросе) подтверждает наличие автоколебаний, в отличие от установившихся резонансных колебаний, при возникновении которых фазовый угол имеет постоянное значение или изменяется случайным образом.
Пример осуществления способа
Способ реализован при проведении стендовых испытаний в процессе опытной доводки авиационных ГТД различного класса тяги. Предварительно определили расчетным и/или экспериментальным путем частоту собственных колебаний лопаток (с учетом влияния центробежных сил и температуры) на различных частотах вращения рабочего колеса. Определили диагностическую частоту, наблюдаемую при автоколебаниях, по формуле (1). Построили график зависимости диагностической частоты от частоты вращения рабочего колеса fд=F(fp), в соответствии с которым произвели настройку перестраиваемого активного полосового фильтра, осуществляющего следящий анализ за диагностической частотой.
В ходе испытаний, как при штатной работе двигателя, так и при неустойчивой работе вентиляторной ступени компрессора, было установили что при значении амплитуды виброскорости на диагностической частоте 2-4 мм/с, составляющая на диагностической частоте хорошо различима на фоне шумов. Данное значение приняли за пороговое для диагностики автоколебаний на ранней стадии их развития.
Установили значение отношения изменения корпусной вибрации на диагностической частоте к частоте вращения рабочего колеса, что необходимо для выявления автоколебаний.
Измерение корпусной вибрации осуществляли пьезоэлектрическим акселерометром, установленным на корпусе компрессора в вертикальном относительно оси турбомашины направлении. Для измерения частоты вращения рабочего колеса использовали датчик частоты вращения. В процессе испытаний измеряли амплитуду и частоту вибрационного сигнала, скорость изменения амплитуды составляющей на диагностической частоте. Дополнительно, для подтверждения наличия автоколебаний, измеряли фазовый угол между вибросигналом и синхросигналом и следили за характером его изменения.
Следили за достижением корпусной вибрацией на диагностической частоте, не кратной частоте вращения рабочего колеса, установленного порогового значения. Наличие гармоник в спектре корпусной вибрации на частотах, кратных частоте вращения рабочего колеса, характерное для штатной работы турбомашины, затрудняет диагностику автоколебаний и приводит к постановке ложного диагноза. Проверка на кратность позволяет установить факт наличия автоколебаний, возникающих, в отличие от резонансных колебаний, на частотах, не кратных частоте вращения рабочего колеса.
Как только амплитуда корпусной вибрации на диагностической частоте, не кратной частоте вращения рабочего колеса, достигала установленного порогового значения, следили за моментом достижения заданного значения отношения изменения корпусной вибрацией на диагностической частоте к изменению частоты вращения рабочего колеса. По достижении заданного значения отношения изменения корпусной вибрации на диагностической частоте к изменению частоты вращения рабочего колеса фиксировали наличие автоколебаний. Дополнительно проверяли характер изменения фазового угла во времени. При наборе частоты вращения рабочего колеса наблюдали линейное увеличение фазового угла во времени, что подтверждало факт возникновения автоколебаний.
Предлагаемое изобретение позволяет диагностировать автоколебания рабочих лопаток турбомашины на ранней стадии их развития с целью своевременного обнаружения и предотвращения опасных напряжений в лопатках турбомашины, приводящих к разрушению.
Claims (4)
1. Способ диагностики автоколебаний рабочего колеса турбомашины, при котором измеряют корпусную вибрацию и фиксируют момент возникновения автоколебаний по достижению заданного значения отношения изменения корпусной вибрации на диагностической частоте к изменению частоты вращения рабочего колеса, отличающийся тем, что следят за достижением корпусной вибрацией на диагностической частоте, не кратной частоте вращения рабочего колеса, установленного порогового значения, по достижению которого следят за моментом достижения заданного значения отношения изменения корпусной вибрацией на диагностической частоте к изменению частоты вращения рабочего колеса.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что диагностическую частоту определяют как сумму частоты собственных колебаний лопаток и частоты вращения рабочего колеса, умноженной на число узловых диаметров собственной формы колебаний.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что установленное пороговое значение составляет 2-4 мм/с.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно измеряют фазовый угол между вибросигналом и синхросигналом и следят за его изменением, при этом момент возникновения автоколебаний дополнительно фиксируют при линейном изменении фазового угла во времени.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009118441/06A RU2411484C1 (ru) | 2009-05-15 | 2009-05-15 | Способ диагностики автоколебаний рабочего колеса турбомашины |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009118441/06A RU2411484C1 (ru) | 2009-05-15 | 2009-05-15 | Способ диагностики автоколебаний рабочего колеса турбомашины |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009118441A RU2009118441A (ru) | 2010-11-20 |
| RU2411484C1 true RU2411484C1 (ru) | 2011-02-10 |
Family
ID=44058182
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009118441/06A RU2411484C1 (ru) | 2009-05-15 | 2009-05-15 | Способ диагностики автоколебаний рабочего колеса турбомашины |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2411484C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2525061C1 (ru) * | 2013-07-10 | 2014-08-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова" | Способ диагностики флаттера лопаток рабочего колеса в составе осевой турбомашины |
-
2009
- 2009-05-15 RU RU2009118441/06A patent/RU2411484C1/ru active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2525061C1 (ru) * | 2013-07-10 | 2014-08-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова" | Способ диагностики флаттера лопаток рабочего колеса в составе осевой турбомашины |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2009118441A (ru) | 2010-11-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100304466B1 (ko) | 축류압축기의진동들뜸을모니터하기위한프로세스및장치 | |
| RU2449252C2 (ru) | Способ обнаружения повреждения опорного подшипника качения двигателя | |
| RU2395068C2 (ru) | Способ диагностики колебаний рабочего колеса турбомашины | |
| EP1734354A2 (en) | Engine status detection with external microphone | |
| JP5323931B2 (ja) | ターボジェットロータの角度位置を決定する方法およびシステム | |
| JP5879055B2 (ja) | エアフォイルの健全性を監視するシステム及び方法 | |
| CN105738136B (zh) | 一种设备异常检测方法和装置 | |
| US20170097323A1 (en) | System and method for detecting defects in stationary components of rotary machines | |
| EP3153835A1 (en) | Methods and systems for estimating residual useful life of a rolling element bearing | |
| RU2460053C1 (ru) | Способ вибродиагностики дефекта смазки подшипника качения | |
| JP2012013082A (ja) | エアフォイルの健全性を監視するシステム及び方法 | |
| RU2287141C2 (ru) | Способ диагностики колебаний рабочего колеса турбомашины | |
| RU2296970C2 (ru) | Способ диагностики автоколебаний рабочего колеса турбомашины (варианты) | |
| KR20150047497A (ko) | 가스터빈의 작동을 모니터링하기 위한 방법 | |
| RU2451279C1 (ru) | Способ диагностики резонансных колебаний лопаток рабочего колеса в составе осевой турбомашины | |
| RU2402751C1 (ru) | Способ диагностики вида аэроупругих колебаний рабочих лопаток осевой турбомашины | |
| RU2411484C1 (ru) | Способ диагностики автоколебаний рабочего колеса турбомашины | |
| RU2411466C1 (ru) | Способ обнаружения резонансных колебаний лопаток ротора турбомашины | |
| Courrech et al. | Condition monitoring of machinery | |
| RU2623856C1 (ru) | Способ повышения эффективности диагностики дисков авиационных газотурбинных двигателей | |
| RU2613047C1 (ru) | Способ вибрационной диагностики подшипниковых опор в составе газотурбинных двигателей с применением технического микрофона | |
| CN113358210B (zh) | 一种基于压力脉动的增压器涡轮叶片振动监测方法 | |
| RU2598983C1 (ru) | Способ диагностики вида колебаний рабочих лопаток осевой турбомашины | |
| RU2812379C1 (ru) | Способ диагностики технического состояния газотурбинного двигателя | |
| RU2678511C1 (ru) | Способ проведения резонансных испытаний рабочих лопаток в составе турбомашины |