RU2517264C2 - Способ диагностики технического состояния авиационных газотурбинных двигателей - Google Patents
Способ диагностики технического состояния авиационных газотурбинных двигателей Download PDFInfo
- Publication number
- RU2517264C2 RU2517264C2 RU2012134362/06A RU2012134362A RU2517264C2 RU 2517264 C2 RU2517264 C2 RU 2517264C2 RU 2012134362/06 A RU2012134362/06 A RU 2012134362/06A RU 2012134362 A RU2012134362 A RU 2012134362A RU 2517264 C2 RU2517264 C2 RU 2517264C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- engine
- fields
- flow
- gas
- thrust
- Prior art date
Links
Abstract
Способ предназначен для испытания, доводки, диагностики и эксплуатации турбореактивных реактивных двигателей, а конкретно для диагностики технического состояния ГТД по акустическим и газодинамическим параметрам потока. Сравнивают поля акустических и газодинамических параметров потока скорости и тяги испытуемого двигателя с акустическими и газодинамическими параметрами потока скоростью и тягой эталонного двигателя и с акустическими и газодинамическими параметрами потока скоростью и тягой двигателя с характерными дефектами проточной части. Такой способ позволяет повысить точность и достоверность диагностики технического состояния элементов проточной части ТРДД, определения конкретного дефекта и его местонахождения и размер как при испытаниях на стенде, так и в аэродромных условиях для определения дефектов двигателей, находящихся в эксплуатации. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к области измерительной технике, к способам диагностирования авиационных двигателей по изменению акустических и газодинамических параметров потока, протекающего через проточную часть авиационного газотурбинного двигателя (ГТД).
Известен способ диагностики технического состояния авиационного газотурбинного двигателя (патент РФ №2118810, МПК G01M 15/00, опубл. 10.09.1998), основанный на сравнении полей газодинамических параметров на срезе сопла бездефектного двигателя и двигателя с характерными дефектами. Способ заключается в том, что предварительно проводят испытание бездефектного ГТД до выработки им ресурса на установившихся режимах работы и на переменных режимах работы во времени, замеряют поля газодинамических параметров потока по всей площади среза сопла, создают банк данных в виде полей кардиограмм, которые соответствуют бездефектному состоянию элементов проточной части ГТД, рассчитывают тягу двигателя и создают банк данных тяги двигателя R, последовательно вносят характерные дефекты в отдельные элементы проточной части и замеряют поля газодинамических параметров потока - полного давления P*, статического давления P и температуры T* потока по всей площади среза сопла на тех же режимах работы двигателя, создают банк данных в виде полей кардиограмм, которые соответствуют этим дефектам, и банк данных расчетных значений тяги двигателя R, замеряют поля газодинамических параметров потока P*, P, T* диагностируемых новых или находящихся в процессе эксплуатации двигателей по всей площади среза сопла и соответственно рассчитывают значения тяги двигателя, сравнивают их с полями газодинамических параметров потока и расчетными значениями тяги двигателя эталонного двигателя соответственно на тех же режимах работы и соответственно выработанному ресурсу, по которым судят об отклонении газодинамических параметров потока и тяги диагностируемого двигателя от эталонного, при наличии отклонения сравнивают поля кардиограмм газодинамических параметров потока и тяги двигателя с полями кардиограмм газодинамических параметров и тяги дефектных двигателей, по которым определяют конкретный дефект в диагностируемом двигателе и его местонахождение.
Недостатком данного способа является недостаточная точность и достоверность диагностирования, так как используются не все возможности новейших методов и средств измерений.
Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, заключается в повышении точности и достоверности диагностирования за счет определения дефекта по акустическим и газодинамическим параметрам.
Технический результат достигается тем, что в способе диагностики технического состояния авиационных газотурбинных двигателей, включающем испытание бездефектного ГТД до выработки им ресурса на установившихся режимах работы и на переменных режимах работы во времени, замер полей газодинамических параметров потока по всей площади среза сопла, создание банка данных в виде полей картограмм, которые соответствуют бездефектному состоянию элементов проточной части ГТД, рассчет тяги двигателя и создание банка данных тяги двигателя R, последовательное внесение характерных дефектов в отдельные элементы проточной части и замер полей газодинамических параметров потока - полного давления P*, статического давления P и температуры Т* потока по всей площади среза сопла на тех же режимах работы двигателя, создание банка данных в виде полей картограмм, которые соответствуют этим дефектам и банка данных расчетных значений тяги двигателя R, замер полей газодинамических параметров потока P*, P, T* диагностируемых новых или находящихся в процессе эксплуатации двигателей по всей площади среза сопла и соответственно расчет значений тяги двигателя, сравнение их с полями газодинамических параметров потока и расчетными значениями тяги двигателя эталонного двигателя соответственно на тех же режимах работы и соответственно выработанному ресурсу, по которым судят об отклонении газодинамических параметров потока и тяги диагностируемого двигателя от эталонного, при наличии отклонения сравнивают поля картограмм газодинамических параметров потока и тяги двигателя с полями картограмм газодинамических параметров и тяги дефектных двигателей, по которым определяют конкретный дефект в диагностируемом двигателе и его местонахождение, новым является то, что кроме вышеперечисленных газодинамических параметров потока - полного, статического давлений и температуры, одновременно на тех же режимах работы двигателя замеряют акустические параметры потока - уровень звукового давления по периферии среза сопла и одновременно осуществляют наряду со всеми вышеперечисленными действиями следующее: создают банк данных в виде полей картограмм уровней звукового давлений L, которые соответствуют бездефектному состоянию элементов проточной части ГТД, рассчитывают скорость и создают банк данных скорости W, после последовательного внесения характерных дефектов в отдельные элементы проточной части замеряют уровни звукового давления L по периферии среза сопла, создают банк данных в виде полей картограмм расчетных значений скорости W и уровней звукового давления L, которые соответствуют этим дефектам, замеряют уровни звукового давления L диагностируемых новых или находящихся в процессе эксплуатации двигателей, рассчитывают значения скорости и представляют их в виде полей картограмм, сравнивают их с полями картограмм уровней звукового давления L и расчетными значениями скорости эталонного двигателя соответственно на тех же режимах работы и соответственно выработанному ресурсу, по которым судят об отклонении уровней звукового давления L и скорости диагностируемого двигателя от эталонного, при наличии отклонения сравнивают поля картограмм уровней звукового давления L и скорости двигателя с полями картограмм уровней звукового давления L и скорости дефектных двигателей, конкретный дефект в диагностируемом двигателе его местонахождение и размер определяют по совокупности сравнительного анализа полей картограмм акустических и газодинамических параметров и расчетных значений тяги и скорости.
Характерные дефекты или совокупность различных дефектов вносят, как в отдельные элементы проточной части, так и одновременно в несколько элементов.
Замеры уровней звукового давления проводят в диапазоне от 16 до 20 кГц аэродинамического шума - акустических характеристик
Время безопасной работы двигателя вычисляют по следующему алгоритму:
- вычисляют скорость изменения определяющих параметров VИ (тренд) как отношение разности измеренных значений ПИ и текущих ПТ, указанных в паспорте на изделие, к наработанному времени t в часах по формуле
- вычисляют время, через которое параметры достигнут предельного значения по формуле
где dV=VИ-VД,
ПД - предельно допустимое значение параметра.
Сущность способа заключается в сравнения акустических и газодинамических параметров потока скорости и тяги испытуемого двигателя с акустическими и газодинамическими параметрами потока скоростью и тягой эталонного двигателя и с акустическими и газодинамическими параметрами потока скоростью и тягой двигателя с характерными и комбинированными дефектами проточной части. Такой способ позволяет повысить точность и достоверность диагностики технического состояния элементов проточной части ГТД, определения конкретного дефекта и его местонахождения и размер как при испытаниях на стенде, так и в аэродромных условиях для определения дефектов двигателей их местоположение и размер, находящихся в эксплуатации. Диагностирование двигателя на режиме холодной прокрутки, позволяет в процессе измерения более точно выявлять изменения акустических характеристик вращающихся узлов двигателя. При этом отсекаются фоновые шумы, генерируемые как выхлопной струей, так и элементами двигателя. Одновременно более точно по турбулентным следам дефекта определяется место положения дефекта и определяется его размер.
Преимущества заключается в нахождении ранее неизвестных дефектов и при дальнейших исследованиях определять их параметры и вносить в банк данных.
На фиг.1 представлена схема реализации способа.
На срезе сопла 1 ГТД расположен пилон 2 с датчиками 3 замера полного, статического давления и температуры. Пилон 2 установлен на кронштейнах 4 с возможностью вращения вокруг оси сопла 1. На пилоне 2 установлены 2 микрофона 5 для замера акустических параметров - уровня звукового давления, по периферии среза сопла 1. Установка для диагностики, кроме того, включает анализатор спектра 6, компаратор 7, аналогово-цифровой преобразователь 8, ЭВМ 9.
Способ диагностирования реализуется следующим образом:
Способ диагностики технического состояния авиационных ГТД, включает замер акустических и газодинамических параметров потока, причем акустических - уровней звукового давления, а газодинамических - полного, статического давлений и температуры. Предварительно проводят испытание бездефектного ГТД сначала на холодном режиме работы двигателя - «холодная прокрутка» проводя замеры уровней звукового давления микрофонами 5 в диапазоне от 16 до 20 кГц аэродинамического шума и одновременно замеряют поля газодинамических параметров потока (полное, статическое давление и температуру) датчиками 3 по всей площади среза сопла 1 до выработки двигателем ресурса на установившихся режимах работы и на переменных режимах работы во времени.
Измеренные микрофонами 5 уровни звукового давления по периферии сопла поступают на анализатор спектра 6. Одновременно замеренные значения газодинамических параметров по всему срезу сопла 1 поступают в компаратор 7 через аналогово-цифровой преобразователь 8, где преобразуются и поступают на ЭВМ 9.
Создают банк данных значений полей уровней звукового давления и полей газодинамических параметров бездефектного двигателя, которые хранятся в паспортной дискете - в виде полей картограмм, рассчитывают - скорость, тягу двигателя и, создают банк данных скорости W и тяги двигателя R.
Последовательно вносят характерные дефекты как в отдельные элементы проточной части так и создают разные системы дефектов и замеряют поля акустических параметров потока - уровней звукового давления L по периферии среза сопла 1 и газодинамических параметров потока - полного давления P*, статического давления P, температуры потока T* по всей площади среза сопла на тех же режимах работы двигателя. Создают банк данных в виде полей картограмм, которые соответствуют этим дефектам и банк данных расчетных значений скорости W, тяги двигателя R, и уровней звукового давления L.
Замеряют уровни звукового давления L по периферии среза сопла 1 и поля газодинамических параметров потока P*, P, T* диагностируемых новых или находящихся в процессе эксплуатации двигателей по всей площади среза сопла и соответственно рассчитывают значения скорости и тяги двигателя, сравнивают их с полями уровней звукового давления L и газодинамических параметров потока и расчетными значениями скорости и тяги эталонного двигателя соответственно на тех же режимах работы и соответственно выработанному ресурсу, по которым судят об отклонении уровней звукового давления L и газодинамических параметров потока, скорости и тяги диагностируемого двигателя от эталонного, совместно анализируются данные в ЭВМ 9. При наличии отклонения сравнивают поля картограмм уровней звукового давления L и газодинамических параметров потока, скорости и тяги двигателя с полями картограмм уровней звукового давления L и газодинамических параметров, расчетных скорости и тяги дефектных двигателей, по которым определяют конкретный дефект в диагностируемом двигателе его местонахождение и размер. Так же рассчитывают время безопасной работы:
Для прогнозирования состояния ГТД вычисляется время безопасной эксплуатации двигателя по следующему алгоритму:
- вычисляется скорость изменения определяющих параметров VИ (тренд) как отношение разности измеренных значений ПИ и текущих ПТ, указанных в паспорте на изделие, к наработанному времени t в часах по формуле
- вычисляется время, через которое параметры достигнут предельного значения по формуле
где dV=VИ-VД,
ПД - предельно допустимое значение параметра.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет определять дефекты, как в новых, так и эксплуатируемых двигателях с большой точностью, так как для определения дефектов используются газодинамические и акустические параметры исследуемого ГТД в широком диапазоне режимных параметров.
Claims (4)
1. Способ диагностики технического состояния авиационных газотурбинных двигателей, включающий испытание бездефектного ГТД до выработки им ресурса на установившихся режимах работы и на переменных режимах работы во времени, замер полей газодинамических параметров потока по всей площади среза сопла, создание банка данных в виде полей картограмм, которые соответствуют бездефектному состоянию элементов проточной части ГТД, расчет тяги двигателя и создание банка данных тяги двигателя R, последовательное внесение характерных дефектов в отдельные элементы проточной части и замер полей газодинамических параметров потока - полного давления P*, статического давления P и температуры T* потока по всей площади среза сопла на тех же режимах работы двигателя, создание банка данных в виде полей картограмм, которые соответствуют этим дефектам и банка данных расчетных значений тяги двигателя R, замер полей газодинамических параметров потока P*, P, T* диагностируемых новых или находящихся в процессе эксплуатации двигателей по всей площади среза сопла и соответственно расчет значений тяги двигателя, сравнение их с полями газодинамических параметров потока и расчетными значениями тяги эталонного двигателя соответственно на тех же режимах работы и соответственно выработанному ресурсу, по которым судят об отклонении газодинамических параметров потока и тяги диагностируемого двигателя от эталонного, при наличии отклонения сравнивают поля картограмм газодинамических параметров потока и тяги двигателя с полями картограмм газодинамических параметров и тяги дефектных двигателей, по которым определяют конкретный дефект в диагностируемом двигателе и его местонахождение, отличающийся тем, что кроме вышеперечисленных газодинамических параметров потока - полного, статического давлений и температуры, одновременно на тех же режимах работы двигателя замеряют акустические параметры потока - уровень звукового давления по периферии среза сопла и одновременно осуществляют наряду со всеми вышеперечисленными действиями следующее: создают банк данных в виде полей картограмм уровней звукового давлений L, которые соответствуют бездефектному состоянию элементов проточной части ГТД, рассчитывают скорость и создают банк данных скорости W, после последовательного внесения характерных дефектов в отдельные элементы проточной части замеряют уровни звукового давления L по периферии среза сопла, создают банк данных в виде полей картограмм расчетных значений скорости W, и полей картограмм уровней звукового давления L, которые соответствуют этим дефектам, замеряют уровни звукового давления L диагностируемых, новых или находящихся в процессе эксплуатации двигателей, представляют их в виде полей картограмм и рассчитывают значения скорости, сравнивают их с полями картограмм уровней звукового давления L и расчетными значениями скорости эталонного двигателя соответственно на тех же режимах работы и соответственно выработанному ресурсу, по которым судят об отклонении уровней звукового давления L и скорости диагностируемого двигателя от эталонного, при наличии отклонения сравнивают поля картограмм уровней звукового давления L и скорости двигателя с полями картограмм уровней звукового давления L и скорости дефектных двигателей, конкретный дефект в диагностируемом двигателе, его местонахождение и размер определяют по совокупности сравнительного анализа полей картограмм акустических и газодинамических параметров и расчетных значений тяги и скорости.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что характерные дефекты или совокупность различных дефектов вносят как в отдельные элементы проточной части, так и одновременно в несколько элементов.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что замеры уровней звукового давления проводят в диапазоне от 16 до 20 кГц аэродинамического шума - акустических характеристик
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что время безопасной работы двигателя вычисляют по следующему алгоритму:
- вычисляют скорость изменения определяющих параметров Vи (тренд) как отношение разности измеренных значений Пи и текущих Пт, указанных в паспорте на изделие, к наработанному времени t в часах по формуле
- вычисляют время, через которое параметры достигнут предельного значения по формуле
,
где dV=VИ-VД,
Пд - предельно допустимое значение параметра.
- вычисляют скорость изменения определяющих параметров Vи (тренд) как отношение разности измеренных значений Пи и текущих Пт, указанных в паспорте на изделие, к наработанному времени t в часах по формуле
- вычисляют время, через которое параметры достигнут предельного значения по формуле
где dV=VИ-VД,
Пд - предельно допустимое значение параметра.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012134362/06A RU2517264C2 (ru) | 2012-08-10 | 2012-08-10 | Способ диагностики технического состояния авиационных газотурбинных двигателей |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012134362/06A RU2517264C2 (ru) | 2012-08-10 | 2012-08-10 | Способ диагностики технического состояния авиационных газотурбинных двигателей |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012134362A RU2012134362A (ru) | 2014-02-20 |
RU2517264C2 true RU2517264C2 (ru) | 2014-05-27 |
Family
ID=50113852
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012134362/06A RU2517264C2 (ru) | 2012-08-10 | 2012-08-10 | Способ диагностики технического состояния авиационных газотурбинных двигателей |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2517264C2 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2575243C1 (ru) * | 2014-10-01 | 2016-02-20 | Открытое акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ОАО "УМПО" | Способ виброакустической диагностики технического состояния подшипников в составе газотурбинного двигателя |
RU2665142C1 (ru) * | 2017-08-22 | 2018-08-28 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" | Способ полетной диагностики узлов турбореактивного двухконтурного двигателя со смешением потоков |
RU2749640C1 (ru) * | 2020-11-25 | 2021-06-16 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Кловер Групп" | Система и способ для диагностики промышленного объекта на основе анализа акустических сигналов |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1638586A1 (ru) * | 1986-02-12 | 1991-03-30 | Казанский Авиационный Институт Им.А.Н.Туполева | Устройство дл измерени параметров потока на выходе из сопла |
RU2028581C1 (ru) * | 1990-12-07 | 1995-02-09 | Казанский государственный технический университет им.А.Н.Туполева | Способ аэроакустической диагностики проточной части авиационного газотурбинного двигателя |
RU2118810C1 (ru) * | 1996-05-07 | 1998-09-10 | Казанский государственный технический университет им.А.Н.Туполева | Способ диагностики технического состояния авиационных гтд |
GB2436366A (en) * | 2006-03-24 | 2007-09-26 | Rolls Royce Plc | Monitoring Gas Turbine Engines |
EP1619489B1 (fr) * | 2004-07-19 | 2008-03-19 | Techspace Aero | Equipement pour essais de développement d'un turboréacteur |
RU2389999C1 (ru) * | 2008-10-14 | 2010-05-20 | Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" | Способ диагностики технического состояния авиационного двигателя |
-
2012
- 2012-08-10 RU RU2012134362/06A patent/RU2517264C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1638586A1 (ru) * | 1986-02-12 | 1991-03-30 | Казанский Авиационный Институт Им.А.Н.Туполева | Устройство дл измерени параметров потока на выходе из сопла |
RU2028581C1 (ru) * | 1990-12-07 | 1995-02-09 | Казанский государственный технический университет им.А.Н.Туполева | Способ аэроакустической диагностики проточной части авиационного газотурбинного двигателя |
RU2118810C1 (ru) * | 1996-05-07 | 1998-09-10 | Казанский государственный технический университет им.А.Н.Туполева | Способ диагностики технического состояния авиационных гтд |
EP1619489B1 (fr) * | 2004-07-19 | 2008-03-19 | Techspace Aero | Equipement pour essais de développement d'un turboréacteur |
GB2436366A (en) * | 2006-03-24 | 2007-09-26 | Rolls Royce Plc | Monitoring Gas Turbine Engines |
RU2389999C1 (ru) * | 2008-10-14 | 2010-05-20 | Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" | Способ диагностики технического состояния авиационного двигателя |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2575243C1 (ru) * | 2014-10-01 | 2016-02-20 | Открытое акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ОАО "УМПО" | Способ виброакустической диагностики технического состояния подшипников в составе газотурбинного двигателя |
RU2665142C1 (ru) * | 2017-08-22 | 2018-08-28 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" | Способ полетной диагностики узлов турбореактивного двухконтурного двигателя со смешением потоков |
RU2749640C1 (ru) * | 2020-11-25 | 2021-06-16 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Кловер Групп" | Система и способ для диагностики промышленного объекта на основе анализа акустических сигналов |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012134362A (ru) | 2014-02-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102597735B (zh) | 探测至少一个发动机滚柱轴承损伤的方法 | |
CN110206596B (zh) | 一种测量航空发动机、燃气轮机进气流量方法 | |
US11615656B2 (en) | Method and system for diagnosing an engine or an aircraft | |
WO2014123443A1 (ru) | Способ вибрационной диагностики и прогнозирования внезапного отказа двигателя и устройство | |
RU2517264C2 (ru) | Способ диагностики технического состояния авиационных газотурбинных двигателей | |
RU2551447C1 (ru) | Способ вибрационной диагностики технического состояния подшипниковой опоры ротора двухвального газотурбинного двигателя | |
CN105865793A (zh) | 一种提高多转子航空发动机振动监测精度的方法 | |
US11976997B2 (en) | Inspection method for inspecting a condition of an externally invisible component of a device using a borescope | |
Szczepanik et al. | Tip-timing and tip-clearance for measuring rotor turbine blade vibrations | |
RU2118810C1 (ru) | Способ диагностики технического состояния авиационных гтд | |
RU2476915C2 (ru) | Способ диагностики турбореактивного двухконтурного двигателя со смешением потоков | |
RU2478923C2 (ru) | Способ диагностики технического состояния межроторного подшипника двухвального газотурбинного двигателя | |
RU2623177C2 (ru) | Способ контроля технического состояния подшипников качения | |
Grądzki et al. | Rotor blades diagnosis method based on differences in phase shifts | |
RU2502974C1 (ru) | Способ определения остаточного ресурса технических объектов | |
RU2356021C2 (ru) | Способ вибрационной диагностики роторных систем | |
RU2297613C2 (ru) | Способ диагностики газотурбинного двигателя | |
RU2531057C2 (ru) | Способ измерения акустических характеристик газовых струй на срезе выходных устройств гтд и устройство для его осуществления | |
RU2640972C1 (ru) | Способ диагностики технического состояния двухконтурного газотурбинного двигателя при эксплуатации | |
Laguna et al. | Impact of swirl on the sensitivity of the radial mode analysis in turbomachinery | |
RU2665142C1 (ru) | Способ полетной диагностики узлов турбореактивного двухконтурного двигателя со смешением потоков | |
RU2522275C2 (ru) | Способ определения технического состояния энергетического объекта | |
Chiatti et al. | Automotive turbocharger speed estimation via vibration analysis for combustion optimization | |
Witos | On the modal analysis of a cracking compressor blade | |
RU2446386C1 (ru) | Способ параметрической диагностики компрессора газотурбинного двигателя |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160811 |