RU2623856C1 - Способ повышения эффективности диагностики дисков авиационных газотурбинных двигателей - Google Patents

Способ повышения эффективности диагностики дисков авиационных газотурбинных двигателей Download PDF

Info

Publication number
RU2623856C1
RU2623856C1 RU2016106982A RU2016106982A RU2623856C1 RU 2623856 C1 RU2623856 C1 RU 2623856C1 RU 2016106982 A RU2016106982 A RU 2016106982A RU 2016106982 A RU2016106982 A RU 2016106982A RU 2623856 C1 RU2623856 C1 RU 2623856C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
disk
engine
vibration signal
crack
development
Prior art date
Application number
RU2016106982A
Other languages
English (en)
Inventor
Алексей Николаевич Громов
Владимир Анатольевич Панов
Вячеслав Алексеевич Страшелюк
Владимир Петрович Чистотин
Original Assignee
Акционерное общество "Московское машиностроительное предприятие имени В.В. Чернышёва"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Московское машиностроительное предприятие имени В.В. Чернышёва" filed Critical Акционерное общество "Московское машиностроительное предприятие имени В.В. Чернышёва"
Priority to RU2016106982A priority Critical patent/RU2623856C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2623856C1 publication Critical patent/RU2623856C1/ru

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M15/00Testing of engines
    • G01M15/14Testing gas-turbine engines or jet-propulsion engines

Landscapes

  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)

Abstract

Способ повышения эффективности диагностики развития трещины в диске работающего авиационного газотурбинного двигателя, который реализуется совместным анализом интегрального вибросигнала, регистрируемого на корпусе двигателя из-за импульсного высвобождения энергии при ступенчатом развитии трещины при выходе двигателя на максимальные обороты в рабочем цикле, и составляющих спектра вибрации, зарегистрированных одновременно с интегральным вибросигналом. Изобретение позволяет повысить эффективность метода диагностики дисков по импульсному колебанию корпуса двигателя при развитии трещины в диске.

Description

Изобретение относится к области газотурбинного двигателестроения.
Известны случаи разрушения дисков роторов авиационных газотурбинных двигателей от малоцикловой усталости при циклической нагрузке, возникающей при выходе двигателей на максимальные рабочие обороты. Малоцикловая усталость часто определяет ресурс двигателя в связи с многократным повторением циклов выхода на рабочие режимы и останова (см., например, И.А. Биргер, Р.Р. Мавлютов. Сопротивление материалов, М.: Наука, 1986, с. 102).
Эти разрушения происходили при отсутствии способа диагностики диска, когда наличие трещины в нем, несмотря на длительный характер ее развития, можно было определить только на разобранном двигателе.
В настоящее время способ диагностики дисков на работающем двигателе известен (См., например, «Способ диагностирования образования и развития трещины в дисках авиационного газотурбинного двигателя при циклической нагрузке», патент РФ на изобретение №2570938, кл. G01M 15/14, 2014 г.). Он основан на использовании в качестве диагностического признака развития трещины в диске, которое носит ступенчатый характер, импульсного колебания, вызываемого энергией, высвобождаемой при образовании очередной «ступеньки». Это колебание, которое можно регистрировать на корпусе двигателя датчиком вибрации, имеет кратковременный характер и накладывается на вибрацию двигателя, возбуждаемую неуравновешенными силами ротора (или роторов многовальных двигателей).
Недостатком данного способа является то, что случайное кратковременное повышение вибраций двигателя может быть вызвано другой причиной, даже просто сбоем в электроцепи, а идентифицировано как импульсное колебание от развития трещины. В таком случае возможно необоснованное отстранение двигателя от эксплуатации или от испытаний.
Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение эффективности метода диагностики диска путем разложения интегрального вибросигнала, регистрируемого на корпусе двигателя при развитии трещины в диске, на спектральные составляющие, которые соответствуют резонансным частотам колебаний отдельных элементов двигателя (см., например, И.А. Биргер, Н.И. Котеров Колебания системы ротор-корпус ГТД, Справочник Вибрации в технике, М., Машиностроение, 1981, т. 3, с. 298) и их исследовании совместно с интегральным вибросигналом.
Поставленная задача достигается за счет того, что ведется регистрация вибраций с вибродатчика на корпусе двигателя аппаратурой, позволяющей выявлять как интегральный вибросигнал вибрации, в том числе в момент кратковременного колебания корпуса при ступенчатом развитии трещины, так и производить спектральный анализ составляющих этого вибросигнала.
Анализ интегрального сигнала вибраций, импульсное увеличение которого является диагностическим признаком развития трещины в диске, следует вести одновременно с анализом составляющих вибрации в спектральном ряду.
При анализе составляющих вибрации спектрального ряда следует использовать сведения о резонансных режимах системы ротор-опоры-корпус двигателя, полученные расчетным или экспериментальным путем.
На современных авиационных ГТД из-за стремления максимально облегчить конструкцию резонансы роторов могут проявляться в диапазоне рабочих оборотов. Чтобы отстроиться от этих резонансов на двигателях применяются опоры роторов с упругими элементами, позволяющими снизить резонансные частоты роторов с рабочих оборотов на проходные, иногда даже ниже оборотов малого газа (см., например, Хронин Д.В. Колебания в двигателях летательных аппаратов. М., Машиностроение, 1980, с. 133). На максимальных рабочих оборотах, на которых циклическая нагрузка в диске достигает своего предельного значения и может приводить к ступенчатому развитию трещины, в случае отсутствия трещины проявляются только вибрации нерезонансного характера с частотой оборотов ротора (роторов).
Но при ступенчатом развитии трещины в диске в результате мощного импульса высвобождаемой энергии происходит возбуждение резонансов системы двигателя, в том числе с частотами ниже максимальных рабочих оборотов. Сумма величин вибросигналов от этих резонансов обеспечивает кратковременный рост интегрального сигнала вибрации, являющийся диагностическим признаком наличия и развития трещины в диске.
Появление же в спектре вибраций с частотами, отличными от максимальных рабочих, дает дополнительную информацию о развитии трещины и повышает эффективность диагностики диска. Наличие этих резонансных составляющих вибраций с частотами, отличными от максимальных рабочих, является дополнительным диагностическим признаком трещины в диске.
Так как с наработкой трещина в диске увеличивается в размерах, то увеличивается и количество высвобождаемой энергии при образовании очередной «ступеньки».
Величина высвобождаемой при развитии трещины энергии, отнесенная к единице времени, может быть рассчитана по формуле
Figure 00000001
,
где
t - ширина очередной «ступеньки» развивающейся трещины;
Figure 00000002
- длина вновь образовавшейся «ступеньки»;
σb - предел прочности материала диска;
V - скорость развития трещины (см., например, В.З. Партон, В.Г. Борисковский. Динамика хрупкого разрушения, М., Машиностроение, 1988, с. 153).
С развитием трещины увеличивается длина каждой следующей «ступеньки», так как трещина растет и вширь. Поэтому увеличивается величина высвобождаемой энергии. С увеличением величины импульса высвобождаемой энергии увеличиваются интегральная вибрация, замеряемая с использованием полосового фильтра, и отдельные составляющие спектра вибрации с частотами, отличными от максимальных роторных, регистрируемые при развитии трещины.
Если в диапазоне оборотов ротора до максимального режима в системе ротор-опоры-корпус расчетным или экспериментальным способом выявлены n резонансов с частотами колебаний fi, где i=1…n, то при развитии трещины в диске на максимальном рабочем режиме под воздействием мощного импульса высвобождаемой энергии проявятся дискретные вибросигналы с указанными частотами с величинами Bi, где i=1…n (fi и Bi - частота колебаний и величина вибросигнала, соответствующие i-му резонансу системы ротор-опоры-корпус двигателя).
При отсутствии трещины в диске величина вибросигнала на режиме максимальных рабочих оборотов определяется только вынужденными колебаниями ротора - Bp с частотой, соответствующей оборотам ротора.
При возникновении и развитии трещины в диске величина интегрального вибросигнала будет равна
Figure 00000003
При этом величина Bp, характеризующая вынужденные колебания ротора, остается неизменной, так как при развитии трещины в диске за исключением момента разрушения массово-инерционные свойства диска остаются также практически неизменными. А рост интегрального вибросигнала ВΣ определяется возбуждением, высвобождаемым импульсом энергии дискретных резонансных колебаний В1…Bn с частотами f1…fn и их суммированием.
Совместный анализ интегрального вибросигнала и его спектральных составляющих, регистрируемых на корпусе двигателя на максимальных рабочих режимах, позволит повысить эффективность диагностики дисков ГТД.

Claims (1)

  1. Способ повышения эффективности диагностики образования и развития трещины в диске авиационного газотурбинного двигателя от циклической нагрузки при выходе двигателя на максимальные обороты, отличающийся тем, что совместно анализируются интегральный вибросигнал от импульсного колебания, вызванного высвобождаемой энергией при ступенчатом развитии трещины в диске, и зарегистрированные одновременно спектральные составляющие интегрального вибросигнала.
RU2016106982A 2016-02-29 2016-02-29 Способ повышения эффективности диагностики дисков авиационных газотурбинных двигателей RU2623856C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016106982A RU2623856C1 (ru) 2016-02-29 2016-02-29 Способ повышения эффективности диагностики дисков авиационных газотурбинных двигателей

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016106982A RU2623856C1 (ru) 2016-02-29 2016-02-29 Способ повышения эффективности диагностики дисков авиационных газотурбинных двигателей

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2623856C1 true RU2623856C1 (ru) 2017-06-29

Family

ID=59312557

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016106982A RU2623856C1 (ru) 2016-02-29 2016-02-29 Способ повышения эффективности диагностики дисков авиационных газотурбинных двигателей

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2623856C1 (ru)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2669432C1 (ru) * 2017-08-24 2018-10-11 Публичное Акционерное Общество "Одк-Сатурн" Способ определения периодичности контроля деталей газотурбинных двигателей
RU2702951C2 (ru) * 2017-12-28 2019-10-14 Акционерное общество "Московское машиностроительное предприятие имени В.В. Чернышёва" Способ определения предельно допустимых значений вибросигналов корпуса газотурбинного двигателя с диском с трещиной
RU2818426C1 (ru) * 2023-06-06 2024-05-02 Публичное акционерное общество "ОДК - Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") Способ эксплуатации авиационного газотурбинного двигателя по его техническому состоянию

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1619489A1 (fr) * 2004-07-19 2006-01-25 Techspace Aero Equipement pour essais de développement d'un turboréacteur
RU2379645C2 (ru) * 2007-06-19 2010-01-20 Андрей Павлович Ушаков Способ диагностики технического состояния деталей, узлов и приводных агрегатов газотурбинного двигателя и устройство для его осуществления
RU2393451C1 (ru) * 2008-12-26 2010-06-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" Способ эксплуатации авиационного двигателя по его техническому состоянию
RU2439527C2 (ru) * 2010-03-23 2012-01-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" Способ эксплуатации авиационного газотурбинного двигателя по его техническому состоянию

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1619489A1 (fr) * 2004-07-19 2006-01-25 Techspace Aero Equipement pour essais de développement d'un turboréacteur
RU2379645C2 (ru) * 2007-06-19 2010-01-20 Андрей Павлович Ушаков Способ диагностики технического состояния деталей, узлов и приводных агрегатов газотурбинного двигателя и устройство для его осуществления
RU2393451C1 (ru) * 2008-12-26 2010-06-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" Способ эксплуатации авиационного двигателя по его техническому состоянию
RU2439527C2 (ru) * 2010-03-23 2012-01-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" Способ эксплуатации авиационного газотурбинного двигателя по его техническому состоянию

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2669432C1 (ru) * 2017-08-24 2018-10-11 Публичное Акционерное Общество "Одк-Сатурн" Способ определения периодичности контроля деталей газотурбинных двигателей
RU2702951C2 (ru) * 2017-12-28 2019-10-14 Акционерное общество "Московское машиностроительное предприятие имени В.В. Чернышёва" Способ определения предельно допустимых значений вибросигналов корпуса газотурбинного двигателя с диском с трещиной
RU2818426C1 (ru) * 2023-06-06 2024-05-02 Публичное акционерное общество "ОДК - Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") Способ эксплуатации авиационного газотурбинного двигателя по его техническому состоянию

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20090301055A1 (en) Gas Turbine Engine Systems and Methods Involving Vibration Monitoring
RU2496018C2 (ru) Способ и система для определения углового положения ротора турбореактивного двигателя
RU2011134062A (ru) Способ и система контроля вибрационных явлений, появляющихся в газотурбинном двигателе летательного аппарата во время работы
US10018596B2 (en) System and method for monitoring component health using resonance
RU2287141C2 (ru) Способ диагностики колебаний рабочего колеса турбомашины
RU2623856C1 (ru) Способ повышения эффективности диагностики дисков авиационных газотурбинных двигателей
JP2015125146A (ja) 動翼の健全性を監視するための方法およびシステム
WO2014123443A1 (ru) Способ вибрационной диагностики и прогнозирования внезапного отказа двигателя и устройство
RU2296970C2 (ru) Способ диагностики автоколебаний рабочего колеса турбомашины (варианты)
Szczepanik et al. Tip-timing and tip-clearance for measuring rotor turbine blade vibrations
RU2451279C1 (ru) Способ диагностики резонансных колебаний лопаток рабочего колеса в составе осевой турбомашины
RU2613047C1 (ru) Способ вибрационной диагностики подшипниковых опор в составе газотурбинных двигателей с применением технического микрофона
RU2476915C2 (ru) Способ диагностики турбореактивного двухконтурного двигателя со смешением потоков
Rao et al. In situ detection of turbine blade vibration and prevention
RU2573331C2 (ru) Способ определения характеристик несинхронных колебаний рабочего колеса турбомашины
RU2411466C1 (ru) Способ обнаружения резонансных колебаний лопаток ротора турбомашины
RU2542162C1 (ru) Способ диагностики предаварийных режимов работы рдтт при огневых стендовых испытаниях
RU2570938C1 (ru) Способ диагностирования образования и развития трещины в дисках авиационного газотурбинного двигателя при циклической нагрузке
RU2308693C2 (ru) Устройство для диагностики автоколебаний рабочего колеса турбомашины
RU2696523C9 (ru) Способ эксплуатации авиационного газотурбинного двигателя по его техническому состоянию
RU2598983C1 (ru) Способ диагностики вида колебаний рабочих лопаток осевой турбомашины
RU2702951C2 (ru) Способ определения предельно допустимых значений вибросигналов корпуса газотурбинного двигателя с диском с трещиной
Lindstedt et al. Model for blade diagnosis in a working rotor machine employing the method of virtual elimination of stochastic environment
RU2411484C1 (ru) Способ диагностики автоколебаний рабочего колеса турбомашины
Rao et al. Non intrusive method of detecting turbine blade vibration in an operating power plant

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20210301