RU2668358C1 - Method of detecting resonance oscillations runner of gas turbo engine - Google Patents
Method of detecting resonance oscillations runner of gas turbo engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2668358C1 RU2668358C1 RU2017139961A RU2017139961A RU2668358C1 RU 2668358 C1 RU2668358 C1 RU 2668358C1 RU 2017139961 A RU2017139961 A RU 2017139961A RU 2017139961 A RU2017139961 A RU 2017139961A RU 2668358 C1 RU2668358 C1 RU 2668358C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- engine
- rotor
- sensors
- runner
- vibration
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 title claims abstract description 8
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000011835 investigation Methods 0.000 claims description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
- G01H13/00—Measuring resonant frequency
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Control Of Turbines (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к авиадвигателестроению и может быть использовано при диагностике колебаний вращающегося ротора газотурбинного двигателя (далее ГТД).The invention relates to aircraft engine manufacturing and can be used in the diagnosis of oscillations of a rotating rotor of a gas turbine engine (GTE).
В качестве наиболее близкого аналога (прототипа) выбран способ обнаружения резонансных колебаний ротора ГТД (RU 2411466 С1).As the closest analogue (prototype), a method for detecting resonant oscillations of a rotor of a gas turbine engine (RU 2411466 C1) was selected.
Недостатком прототипа является отсутствие возможности определения резонансных колебаний вала ГТД.The disadvantage of the prototype is the inability to determine the resonant oscillations of the shaft of the gas turbine engine.
Техническим результатом, достигаемым заявленным способом, является возможность определения резонансных колебаний вала ГТД при сохранении высокой достоверности и точности результатов.The technical result achieved by the claimed method is the ability to determine the resonant vibrations of the GTE shaft while maintaining high reliability and accuracy of the results.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе обнаружения резонансных колебаний ротора газотурбинного двигателя, при котором устанавливают датчики на неподвижных частях турбомашины, запускают двигатель и равномерно увеличивают число оборотов исследуемого ротора, согласно настоящему изобретению, в качестве датчиков используют вибродатчики, которые устанавливают на наружном корпусе двигателя в одной плоскости взаимно ортогонально с точкой пересечения проекций осей датчиков на технологической оси двигателя, после запуска двигателя осуществляют регистрацию и обработку полученных вибросигналов путем их многоуровневой фильтрации с выделением рабочего поля частот ротора, затем проводят орбитальный анализ вибрации ротора в интервалах указанного поля по двум координатам, направление которых совпадает с направлениями осей датчиков с последующим построением графика орбиты вала исследуемого ротора, о наличии резонансных колебаний вала исследуемого ротора судят по повороту его орбиты на 180±50° с последующим восстановлением ее исходного положения при равномерном снижении числа оборотов исследуемого ротора.The specified technical result is achieved by the fact that in the known method for detecting resonant vibrations of the rotor of a gas turbine engine, in which the sensors are mounted on the stationary parts of the turbomachine, the engine is started and the rotational speed of the rotor under investigation is uniformly increased, according to the present invention, vibration sensors are used as sensors that are installed on the outdoor the engine casing in one plane is mutually orthogonal with the point of intersection of the projections of the axes of the sensors on the technological axis of the engine For, after starting the engine, the obtained vibration signals are recorded and processed by multi-level filtering with the selection of the working field of the rotor frequencies, then an orbital analysis of the rotor vibration in the intervals of the specified field is carried out in two coordinates, the direction of which coincides with the directions of the axes of the sensors, followed by a graph of the shaft orbit of the investigated of the rotor, the presence of resonant vibrations of the shaft of the investigated rotor is judged by the rotation of its orbit by 180 ± 50 ° with the subsequent restoration of its original polo a steady decrease in the number of revolutions of the investigated rotor.
Возможность определения резонансных колебаний вала ГТД, при сохранении высокой достоверности и точности результатов достигается за счет обнаружения поворота фазы механических колебаний ротора, возникающего на резонансе и регистрации поворота эллипса с помощью орбитального анализа вибрации.The ability to determine the resonant vibrations of the GTE shaft, while maintaining high reliability and accuracy of the results, is achieved by detecting the phase rotation of the mechanical rotor vibrations that occurs at the resonance and recording the rotation of the ellipse using orbital vibration analysis.
Сущность настоящего изобретения поясняется следующими графическими изображениями:The essence of the present invention is illustrated by the following graphic images:
На фигуре 1 изображена нормальная орбита ротораThe figure 1 shows the normal orbit of the rotor
На фигуре 2 изображена орбита ротора при возникновении резонансаThe figure 2 shows the orbit of the rotor when resonance occurs
На фигуре 3 изображена орбита ротора поле возникновении резонанса Способ обнаружения резонансных колебаний ротора ГТД осуществляют следующим образом:The figure 3 shows the orbit of the rotor field the occurrence of resonance. A method for detecting resonant oscillations of the rotor of a gas turbine engine is as follows:
На наружном корпусе ГТД в одной плоскости взаимно ортогонально с точкой пересечения проекций осей датчиков на технологической оси ГТД устанавливают вибродатчики. Затем запускают ГТД и равномерно увеличивают число оборотов исследуемого ротора, одновременно с этим осуществляют регистрацию и обработку полученных вибросигналов путем их многоуровневой фильтрации с выделением рабочего поля частот ротора. Затем проводят орбитальный анализ вибрации ротора в интервалах указанного поля по двум координатам, направление которых совпадает с направлениями осей датчиков и строят график орбиты вала исследуемого ротора. О наличии резонансных колебаний вала исследуемого ротора судят по повороту его орбиты на 180±50° с последующим восстановлением ее исходного положения при равномерном снижении числа оборотов исследуемого ротора.On the outer casing of the gas turbine engine, vibration sensors are installed mutually orthogonally with the point of intersection of the projections of the axes of the sensors on the technological axis of the gas turbine engine. Then, the gas turbine engine is launched and the number of revolutions of the rotor under study is uniformly increased, and at the same time, the obtained vibration signals are recorded and processed by their multilevel filtering with the selection of the working field of the rotor frequencies. Then, an orbital analysis of the rotor vibration in the intervals of the specified field is carried out in two coordinates, the direction of which coincides with the directions of the axes of the sensors and a graph of the shaft orbit of the rotor under study is built. The presence of resonant oscillations of the shaft of the investigated rotor is judged by the rotation of its orbit by 180 ± 50 ° with the subsequent restoration of its original position with a uniform decrease in the number of revolutions of the studied rotor.
Пример осуществления способа резонансных колебаний ротора газотурбинного двигателя осуществляют следующим образом:An example implementation of the method of resonant vibrations of the rotor of a gas turbine engine is as follows:
На наружном корпусе двигателя в одной плоскости взаимно ортогонально с точкой пересечения проекций осей датчиков на технологической оси ГТД устанавливают вибродатчики типа B&K 4513. Датчики подключаются к виброанализатору «Висом ВС 311», который подключается к компьютеру. Затем запускают ГТД и равномерно увеличивают число оборотов исследуемого ротора, одновременно с этим осуществляют регистрацию и обработку полученных вибросигналов путем их многоуровневой фильтрации с выделением рабочего поля частот ротора. Затем проводят орбитальный анализ вибрации ротора в интервалах указанного поля по двум координатам, направление которых совпадает с направлениями осей датчиков и строят график орбиты вала исследуемого ротора. После чего осуществляют анализ орбит вибрации, измеряя положение и отклонения орбиты. При повороте орбиты на 180±50° на одном из режимов работы с последующим восстановлением ее исходного положения при равномерном снижении числа оборотов исследуемого ротора делают вывод о наличии резонанса.On the external engine casing, in one plane mutually orthogonal with the point of intersection of the projections of the axes of the sensors, the B&K 4513 type vibration sensors are installed on the GTE technological axis. The sensors are connected to the Visom VS 311 vibration analyzer, which is connected to the computer. Then, the gas turbine engine is launched and the number of revolutions of the rotor under study is uniformly increased, and at the same time, the obtained vibration signals are recorded and processed by their multilevel filtering with the selection of the working field of the rotor frequencies. Then, an orbital analysis of the rotor vibration in the intervals of the specified field is carried out in two coordinates, the direction of which coincides with the directions of the axes of the sensors and a graph of the shaft orbit of the rotor under study is built. After that, the vibration orbits are analyzed, measuring the position and deviations of the orbit. When the orbit rotates 180 ± 50 ° in one of the operating modes with the subsequent restoration of its initial position with a uniform decrease in the number of revolutions of the investigated rotor, it is concluded that there is a resonance.
Пример 1:Example 1:
На наружном корпусе ГТД в одной плоскости взаимно ортогонально с точкой пересечения проекций осей датчиков на технологической оси двигателя устанавливают вибродатчики типа B&K 4513. Датчики подключаются к виброанализатору «Висом ВС 311», который подключается к компьютеру. Затем запускают ГТД и равномерно увеличивают число оборотов исследуемого ротора, одновременно с этим осуществляют регистрацию и обработку полученных вибросигналов путем их многоуровневой фильтрации с выделением рабочего поля частот ротора в интервалах указанного поля. Затем проводят орбитальный анализ вибрации ротора по двум координатам, направление которых совпадает с направлениями осей датчиков и строят график орбиты вала исследуемого ротора. После чего осуществляют анализ орбит вибрации, измеряя положение и отклонения орбиты. При увеличении оборотов орбита изменяла свое положение не более чем на 25 градусов. Делается вывод о отсутствии резонанса.On the GTE outer casing, in one plane mutually orthogonal with the point of intersection of the projections of the axes of the sensors, the B&K 4513 type vibration sensors are installed on the engine’s technological axis. The sensors are connected to the Visom VS 311 vibration analyzer, which is connected to the computer. Then, the gas turbine engine is launched and the number of revolutions of the rotor under study is uniformly increased, and at the same time, the obtained vibration signals are recorded and processed by multilevel filtering with the selection of the working field of the rotor frequencies in the intervals of the specified field. Then, an orbital analysis of the rotor vibration is carried out in two coordinates, the direction of which coincides with the directions of the axes of the sensors and a graph of the shaft orbit of the rotor under study is built. After that, the vibration orbits are analyzed, measuring the position and deviations of the orbit. With increasing revolutions, the orbit changed its position by no more than 25 degrees. It is concluded that there is no resonance.
Пример 2:Example 2:
На наружном корпусе ГТД в одной плоскости взаимно ортогонально с точкой пересечения проекций осей датчиков на технологической оси двигателя устанавливают вибродатчики типа B&K 4513. Датчики подключаются к виброанализатору «Висом ВС 311», который подключается к компьютеру. Затем запускают ГТД и равномерно увеличивают число оборотов исследуемого ротора, одновременно с этим осуществляют регистрацию и обработку полученных вибросигналов путем их многоуровневой фильтрации с выделением рабочего поля частот ротора в интервалах указанного поля. Затем проводят орбитальный анализ вибрации ротора по двум координатам, направление которых совпадает с направлениями осей датчиков и строят график орбиты вала исследуемого ротора. После чего осуществляют анализ орбит вибрации, измеряя положение и отклонения орбиты. При увеличении оборотов орбита изменяла свое положение на 175 градусов на режиме работы 87% и сохраняла свое положение до максимального режима работы с изменениями не более чем на 15 градусов. После прохождения режима 87% в сторону уменьшения орбита восстановила свое первоначальное положение. При этом делается вывод о резонансе на 87% режиме работы двигателя.On the GTE outer casing, in one plane mutually orthogonal with the point of intersection of the projections of the axes of the sensors, the B&K 4513 type vibration sensors are installed on the engine’s technological axis. The sensors are connected to the Visom VS 311 vibration analyzer, which is connected to the computer. Then, the gas turbine engine is launched and the number of revolutions of the rotor under study is uniformly increased, and at the same time, the obtained vibration signals are recorded and processed by multilevel filtering with the selection of the working field of the rotor frequencies in the intervals of the specified field. Then, an orbital analysis of the rotor vibration is carried out in two coordinates, the direction of which coincides with the directions of the axes of the sensors and a graph of the shaft orbit of the rotor under study is built. After that, the vibration orbits are analyzed, measuring the position and deviations of the orbit. With increasing revolutions, the orbit changed its position by 175 degrees at an operating mode of 87% and maintained its position until the maximum operating mode with changes of no more than 15 degrees. After passing through the 87% mode in the direction of decreasing orbit, it regained its original position. In this case, a conclusion is drawn about the resonance at 87% of the engine operation mode.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017139961A RU2668358C1 (en) | 2017-11-17 | 2017-11-17 | Method of detecting resonance oscillations runner of gas turbo engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017139961A RU2668358C1 (en) | 2017-11-17 | 2017-11-17 | Method of detecting resonance oscillations runner of gas turbo engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2668358C1 true RU2668358C1 (en) | 2018-09-28 |
Family
ID=63798123
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017139961A RU2668358C1 (en) | 2017-11-17 | 2017-11-17 | Method of detecting resonance oscillations runner of gas turbo engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2668358C1 (en) |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1999042240A1 (en) * | 1998-02-19 | 1999-08-26 | Bently Nevada Corporation | Diagnosing and controlling rotating stall and surge in rotating machinery |
RU2411466C1 (en) * | 2009-11-02 | 2011-02-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" | Method of detecting resonance oscillations of turbo-machine rotor blades |
US20130326383A1 (en) * | 2012-06-04 | 2013-12-05 | Roger Anthony Gatti | Vibration data collection and processing for a gas turbine engine |
US20140230555A1 (en) * | 2012-12-20 | 2014-08-21 | Zapadoceska Univerzita V Plzni | Method of detecting and localizing partial rotor-stator rubbing during the operation of a turbine |
RU2551447C1 (en) * | 2014-02-27 | 2015-05-27 | Открытое акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ОАО "УМПО" | Method of vibration diagnostics of technical state of bearing rotor support at two-shaft gas-turbine engine |
US9063030B2 (en) * | 2012-02-14 | 2015-06-23 | Computational Systems, Inc. | Apparatus and method for visualizing the position of a rotating structure with respect to a stationary structure |
US20160379387A1 (en) * | 2015-06-24 | 2016-12-29 | Aktiebolaget Skf | Method for synchronized measurements for a portable multi-channel wireless sensor system |
RU2627750C1 (en) * | 2016-08-09 | 2017-08-11 | Публичное акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ПАО "УМПО" | Method of determining dynamic disbalance of aeronautical gas turbine engine rotor |
-
2017
- 2017-11-17 RU RU2017139961A patent/RU2668358C1/en active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1999042240A1 (en) * | 1998-02-19 | 1999-08-26 | Bently Nevada Corporation | Diagnosing and controlling rotating stall and surge in rotating machinery |
RU2411466C1 (en) * | 2009-11-02 | 2011-02-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" | Method of detecting resonance oscillations of turbo-machine rotor blades |
US9063030B2 (en) * | 2012-02-14 | 2015-06-23 | Computational Systems, Inc. | Apparatus and method for visualizing the position of a rotating structure with respect to a stationary structure |
US20130326383A1 (en) * | 2012-06-04 | 2013-12-05 | Roger Anthony Gatti | Vibration data collection and processing for a gas turbine engine |
US20140230555A1 (en) * | 2012-12-20 | 2014-08-21 | Zapadoceska Univerzita V Plzni | Method of detecting and localizing partial rotor-stator rubbing during the operation of a turbine |
EP2746541B1 (en) * | 2012-12-20 | 2017-07-19 | Doosan Skoda Power S.r.o. | A method of detecting and localizing partial rotor-stator rubbing during the operation of a turbine |
RU2551447C1 (en) * | 2014-02-27 | 2015-05-27 | Открытое акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ОАО "УМПО" | Method of vibration diagnostics of technical state of bearing rotor support at two-shaft gas-turbine engine |
US20160379387A1 (en) * | 2015-06-24 | 2016-12-29 | Aktiebolaget Skf | Method for synchronized measurements for a portable multi-channel wireless sensor system |
RU2627750C1 (en) * | 2016-08-09 | 2017-08-11 | Публичное акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ПАО "УМПО" | Method of determining dynamic disbalance of aeronautical gas turbine engine rotor |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
Зубко А. И. ОЦЕНКА ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОРБИТАЛЬНОГО АНАЛИЗА ВИБРАЦИИ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ РОТОРНЫХ СИСТЕМ ГАЗОТУРБИННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ // Новые решения и технологии в газотурбостроении. М.: ЦИАМ, 2015. - 363 с. * |
Зубко А. И. ОЦЕНКА ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОРБИТАЛЬНОГО АНАЛИЗА ВИБРАЦИИ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ РОТОРНЫХ СИСТЕМ ГАЗОТУРБИННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ // Новые решения и технологии в газотурбостроении. М.: ЦИАМ, 2015. - 363 с. ЗУБКО А.И. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МЕТОДА ОРБИТАЛЬНОГО АНАЛИЗА ВИБРАЦИИ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕЗОНАНСА РОТОРНЫХ СИСТЕМ // XLIII МЕЖДУНАРОДНАЯ МОЛОДЁЖНАЯ НАУЧНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ "ГАГАРИНСКИЕ ЧТЕНИЯ 2017" Москва, 05-19 апреля 2017 г., стр. 531-532. * |
ЗУБКО А.И. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МЕТОДА ОРБИТАЛЬНОГО АНАЛИЗА ВИБРАЦИИ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕЗОНАНСА РОТОРНЫХ СИСТЕМ // XLIII МЕЖДУНАРОДНАЯ МОЛОДЁЖНАЯ НАУЧНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ "ГАГАРИНСКИЕ ЧТЕНИЯ 2017" Москва, 05-19 апреля 2017 г., стр. 531-532. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2449252C2 (en) | Detection method of damage to support rolling bearing of engine | |
JP5451164B2 (en) | Dual rotor vibration monitoring | |
US9063030B2 (en) | Apparatus and method for visualizing the position of a rotating structure with respect to a stationary structure | |
CN100434890C (en) | Flexible rotor holographic dynamic balancing method based on empirical mode decomposition | |
RU2496018C2 (en) | Method and system for turbojet rotor angular position determination | |
GB2374670A (en) | Vibration analysis of rotating blades using timing probe and single strain gauge | |
EP1904975A2 (en) | System and method for active detection of asymmetry in rotating structures | |
Lezhin et al. | Comparison of different methods of non-contact vibration measurement | |
JP2015125146A (en) | Methods and systems to monitor health of rotor blades | |
RU2668358C1 (en) | Method of detecting resonance oscillations runner of gas turbo engine | |
EA031954B1 (en) | Methods and systems to determine rotor imbalance | |
JP2008032454A (en) | Apparatus and method for detecting vibration phase | |
US11060949B2 (en) | Systems and methods for modal testing of turbine blades | |
Przysowa et al. | Using blade tip timing and pressure data to characterise compressor stall and surge | |
RU2627750C1 (en) | Method of determining dynamic disbalance of aeronautical gas turbine engine rotor | |
Stubbs et al. | Blade tip clearance measurement systems for high speed turbomachinery applications and the potential for blade tip timing applications | |
Serrano et al. | Study of the turbocharger shaft motion by means of infrared sensors | |
JPH07103815A (en) | Nonrepetitive rotational accuracy measuring apparatus | |
RU2411466C1 (en) | Method of detecting resonance oscillations of turbo-machine rotor blades | |
Tomassini et al. | Blade tip clearance and blade vibration measurements using a magnetoresistive sensor | |
RU2624089C1 (en) | Method of determining the operating modes of the gas turbine engine, meaning the minimum values of the axial power, acting on the radial-steering bearing | |
Fioretti et al. | Deflection shape reconstructions of a rotating five‐blade helicopter rotor from TLDV measurements | |
JP2016045060A (en) | Vibration measuring method and device of rotor | |
JP2000329636A (en) | Method for correcting unbalance of high-speed rotary equipment | |
Filimonikhina et al. | Experimental study of the accuracy of balancing an axial fan by adjusting the masses and by passive auto-balancers |