RU2623856C1 - Способ повышения эффективности диагностики дисков авиационных газотурбинных двигателей - Google Patents
Способ повышения эффективности диагностики дисков авиационных газотурбинных двигателей Download PDFInfo
- 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
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M15/00—Testing of engines
- G01M15/14—Testing 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
где
t - ширина очередной «ступеньки» развивающейся трещины;
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
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)
- 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.
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)
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)
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 |
-
2016
- 2016-02-29 RU RU2016106982A patent/RU2623856C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
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)
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 |