RU2749574C1 - Method for determining oil flow speed upon detection of metal particles in diagnostic means for friction units of gas turbine engines - Google Patents
Method for determining oil flow speed upon detection of metal particles in diagnostic means for friction units of gas turbine engines Download PDFInfo
- Publication number
- RU2749574C1 RU2749574C1 RU2020121901A RU2020121901A RU2749574C1 RU 2749574 C1 RU2749574 C1 RU 2749574C1 RU 2020121901 A RU2020121901 A RU 2020121901A RU 2020121901 A RU2020121901 A RU 2020121901A RU 2749574 C1 RU2749574 C1 RU 2749574C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnetic
- oil flow
- metal particles
- flow rate
- measuring circuit
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16N—LUBRICATING
- F16N29/00—Special means in lubricating arrangements or systems providing for the indication or detection of undesired conditions; Use of devices responsive to conditions in lubricating arrangements or systems
- F16N29/04—Special means in lubricating arrangements or systems providing for the indication or detection of undesired conditions; Use of devices responsive to conditions in lubricating arrangements or systems enabling a warning to be given; enabling moving parts to be stopped
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способам обнаружения магнитных и немагнитных частиц металла (ЧМ) и определения скорости потока масла в масляной системе работающего газотурбинного двигателя (ГТД), и может быть использовано в авиации, газовой и нефтяной промышленности, электроэнергетике и других отраслях промышленности для диагностики состояния узлов трения и своевременного предотвращения аварийных ситуаций.The invention relates to measuring equipment, namely to methods of detecting magnetic and non-magnetic metal particles (FM) and determining the oil flow rate in the oil system of a working gas turbine engine (GTE), and can be used in aviation, gas and oil industry, electric power and other industries industry for diagnostics of the state of friction units and timely prevention of emergencies.
Известен способ определения технического состояния двигателей и других машин и механизмов по характеристикам микропримесей металлов, обнаруженных в смазочных маслах, топливах и специальных жидкостях, заключающийся в том, что в спектральный источник вводят пробу анализируемой жидкости в виде аэрозоля путем распыления в плазмотрон, предварительно подготавливают пробу и образцы сравнения, регистрируют оптические сигналы излучения от каждой частицы одновременно по двум или более измерительным каналам, преобразуют оптические сигналы в электрические импульсы, определяют массы отдельных металлов по величине импульсов и градуировочным характеристикам, по соотношению масс соответствующих металлов устанавливают состав частицы, содержание металла в частицах износа, по результатам сравнения пробы с эталонными образцами определяют уровень износа двигателя. (Патент РФ №2194973 «Способ определения технического состояния двигателей и других машин и механизмов по характеристикам микропримесей металлов, обнаруженных в смазочных маслах, топливах и специальных жидкостях», опубликован 20.12.2002).There is a known method for determining the technical state of engines and other machines and mechanisms by the characteristics of trace metals found in lubricating oils, fuels and special liquids, which consists in the fact that a sample of the analyzed liquid is introduced into the spectral source in the form of an aerosol by spraying into the plasmatron, the sample is preliminarily prepared and comparison samples, register optical signals of radiation from each particle simultaneously through two or more measuring channels, convert optical signals into electrical pulses, determine the masses of individual metals by the magnitude of the pulses and calibration characteristics, by the ratio of the masses of the corresponding metals, the composition of the particle, the metal content in wear particles , according to the results of comparison of the sample with the reference samples, the level of engine wear is determined. (RF patent №2194973 "Method for determining the technical condition of engines and other machines and mechanisms by the characteristics of trace metals found in lubricating oils, fuels and special fluids", published on 20.12.2002).
Недостатком способа является невозможность его применения на работающем двигателе, а также невозможность измерения данным способом скорости потока анализируемой жидкости в трубопроводе масляной системы двигателя.The disadvantage of this method is the impossibility of its use on a running engine, as well as the impossibility of measuring by this method the flow rate of the analyzed liquid in the pipeline of the engine oil system.
Известен способ, основанный на регистрации устройством с датчиками проточного типа в виде решетки из проводников такой концентрации ЧМ в потоке масла, при которой одна из пар проводников замыкается, с последующим формированием электронным блоком сигнала о наличии частиц износа в масле. (Патент РФ №2315900 «Сигнализатор наличия металлических частиц в системе смазки», опубликован 27.01.2008).The known method is based on the registration of a device with flow-type sensors in the form of a lattice of conductors of such a concentration of FM in the oil flow, at which one of the pairs of conductors is closed, followed by the formation of a signal by the electronic unit about the presence of wear particles in the oil. (RF patent No. 2315900 "Signaling device for the presence of metal particles in the lubrication system", published on January 27, 2008).
Недостатком способа является продолжительный промежуток времени между появлением частиц износа в масле и выдачей сигнала о наличии ЧМ, из-за необходимости их накопления, а также невозможность измерения скорости потока масла.The disadvantage of this method is the long period of time between the appearance of wear particles in the oil and the issuance of a signal about the presence of FM, due to the need for their accumulation, as well as the impossibility of measuring the oil flow rate.
Известен способ контроля состояния узлов трения газотурбинных двигателей, основанный на накоплении частиц металла на магнитной пробке, установленной в маслопроводе системы смазки ГТД, и регистрации электронным блоком момента достижения общей массы выявленных ЧМ заданной величины (Патент РФ №2511971 «Сигнализатор стружки», опубликован 10.04.2014).There is a known method for monitoring the state of friction units of gas turbine engines, based on the accumulation of metal particles on a magnetic plug installed in the oil line of the GTE lubrication system, and registering by an electronic unit the moment the total mass of the identified FMs of a given value is reached (RF Patent No. 2014).
Недостатком способа является невозможность обнаружения и вылавливания немагнитных ЧМ, а также продолжительный промежуток времени между появлением частиц износа в масле и выдачей сигнала «стружка в масле» из-за необходимости накопления значительного количества ЧМ на магнитной пробке. Кроме того, с помощью магнитных пробок невозможно определить скорость потока масла.The disadvantage of this method is the impossibility of detecting and catching non-magnetic FM, as well as a long period of time between the appearance of wear particles in the oil and the issuance of the signal "chips in oil" due to the need to accumulate a significant amount of FM on the magnetic plug. In addition, the oil flow rate cannot be determined with the magnetic plugs.
Наиболее близким по технической сущности является способ обнаружения частиц металла в системе смазки узлов трения и определения скорости потока масла, в котором обнаружение магнитных и немагнитных ЧМ в потоке масла работающего газотурбинного двигателя осуществляют на участке между двумя сечениями потока с помощью охватывающих эти сечения двух удаленных друг от друга на заданное расстояние вихретоковых чувствительных элементов (ЧЭ1 и ЧЭ2), а скорость потока масла определяют по известному расстоянию h и времени tч прохождения частицы металла между чувствительными элементами ЧЭ1 и ЧЭ2. (Патент РФ №2668513 «Способ обнаружения частиц металла в масле системы смазки узлов трения и определения скорости потока масла», опубликован 01.10.2018).The closest in technical essence is a method for detecting metal particles in the lubrication system of friction units and determining the oil flow rate, in which the detection of magnetic and non-magnetic FMs in the oil flow of a working gas turbine engine is carried out in the section between two flow sections using two remote from each other another at a given distance of eddy current sensing elements (ChE 1 and ChE 2 ), and the oil flow rate determined by the known distance h and time t h of passage of a metal particle between the sensitive elements ChE 1 and ChE 2 . (RF patent No. 2668513 "Method for detecting metal particles in oil of the lubrication system of friction units and determining the oil flow rate", published on 01.10.2018).
Недостатком данного способа определения скорости потока масла является необходимость наличия двух импульсов напряжения в информационном сигнале измерительной цепи, формируемых при прохождении частицей металла зоны чувствительности ЧЭ1 и ЧЭ2, а также длительность ожидания результата, так как для определения временного интервала частица металла должна пройти путь между ЧЭ1 и ЧЭ2.The disadvantage of this method for determining the oil flow rate is the need for two voltage pulses in the information signal of the measuring circuit, formed when a metal particle passes the sensitivity zone of SE 1 and SE 2 , as well as the duration of waiting for the result, since to determine the time interval, the metal particle must travel between CHE 1 and CHE 2 .
Технической проблемой является информационная избыточность вследствие необходимости двух импульсных сигналов измерительной цепи, а также дополнительные затраты времени на определение скорости потока масла.A technical problem is information redundancy due to the need for two pulse signals of the measuring circuit, as well as additional time spent on determining the oil flow rate.
Технический результат, заключающийся в снижении информационной избыточности и сокращении времени на определение скорости потока масла, достигается тем, что в известный способ, заключающийся в прокачке масла через проходной канал датчика, регистрации магнитных и немагнитных металлических частиц в потоке масла, формировании информационных сигналов о наличии частиц металла, преобразовании информации о ЧМ в электрический сигнал с помощью дифференциальной измерительной цепи, в которую включены два одновитковых вихретоковых ЧЭ (ЧЭ1 и ЧЭ2), смещенных относительно друг друга по направлению потока на заданное расстояние, введены следующие дополнительные операции:The technical result, which consists in reducing information redundancy and reducing the time to determine the oil flow rate, is achieved by the fact that in the known method, which consists in pumping oil through the flow channel of the sensor, registering magnetic and non-magnetic metal particles in the oil flow, generating information signals about the presence of particles metal, converting information about the FM into an electrical signal using a differential measuring circuit, which includes two single-turn eddy current SEs (SE 1 and SE 2 ), offset relative to each other in the direction of flow at a given distance, the following additional operations have been introduced:
На этапе градуировки:At the graduation stage:
- снимают экспериментально зависимость сигнала на выходе дифференциальной измерительной цепи с включенными в нее двумя одновитковыми вихретоковыми чувствительными элементами ЧЭ1 и ЧЭ2 при движении ЧМ заданного размера D через контур ЧЭ1 в направлении оси X, ортогональной плоскости ЧЭ1 и проходящей через ее центр соответственно для магнитных (сталь) и для немагнитных (медь, латунь и др.) ЧМ;- experimentally remove the dependence of the signal at the output of the differential measuring circuit with two single-turn eddy current sensing elements ChE 1 and ChE 2 included in it when the FM of a given size D moves through the SE 1 contour in the direction of the X axis, orthogonal to the SE 1 plane and passing through its center, respectively for magnetic (steel) and for non-magnetic (copper, brass, etc.) World Cup;
- нормируют экспериментальную зависимость относительно размера D соответственно для магнитных- normalize the experimental dependence with respect to the size D, respectively, for magnetic
и немагнитных ЧМand non-magnetic FM
Где Х0 - центр плоскости, ограниченной контуром ЧЭ1, в котором сигнал на выходе измерительной цепи принимает минимальное значение при прохождении магнитной ЧМ и максимальное значение при прохождении немагнитной ЧМ;Where X 0 is the center of the plane bounded by the SE 1 contour, in which the signal at the output of the measuring circuit takes a minimum value during the passage of the magnetic FM and the maximum value when passing a non-magnetic FM;
- определяют величину ΔΧΜ и ΔΧнΜ по общему для магнитных и немагнитных ЧМ заданному нормированному пороговому значению UНП, соответствующую перемещению ЧМ от точки х0 до точки, в которой для магнитной ЧМ или для немагнитной ЧМ.- determine the value of ΔΧ Μ and ΔΧ nΜ according to the specified normalized threshold value U NP , common for magnetic and non-magnetic FM, corresponding to the movement of the FM from point x 0 to the point at which for magnetic FM or for non-magnetic FM.
На этапе измерения:At the measurement stage:
- измеряют экстремальное (минимальное для магнитной и максимальное для немагнитной ЧМ) значение напряжения на выходе измерительной цепи при прохождении контура ЧЭ1 ЧМ не известного размера;- measure the extreme (minimum for magnetic and maximum for non-magnetic FM) the value of the voltage at the output of the measuring circuit when passing through the SE 1 FM circuit of unknown size;
- вычисляют абсолютное значение порогового уровня для сигнала на выходе ИЦ при прохождении ЧМ неизвестного размера контура ЧЭ1 соответственно для магнитной- calculate the absolute value of the threshold level for the signal at the output of the IC when passing the FM of the unknown size of the SE 1 contour, respectively for the magnetic
и немагнитной ЧМand non-magnetic FM
С учетом With considering
- измеряют время Δt с момента фиксации U1(x0) до момента достижения задним фронтом импульса напряжения U1 соответствующих пороговых значений для магнитной и немагнитной ЧМ.- measure the time Δt from the moment of fixation U 1 (x 0 ) until the moment when the trailing edge of the voltage pulse U 1 reaches the corresponding threshold values for the magnetic and non-magnetic World Cup.
- определяют скорость потока масла Vm по вычисленному ΔΧ при градуировке и измеренному Δt по формуле .- determine the oil flow rate V m according to the calculated ΔΧ when calibrating and measured Δt according to the formula ...
Принцип действия предлагаемого способа поясняется фигурами 1 и 2. Поток масла 1 в системе смазки подшипниковых узлов ГТД поступает в масляный канал датчика 2. Одновитковые вихретоковые чувствительные элементы ЧЭ1 (3) и ЧЭ2 (4), охватывающие канал датчика сечением 5, удаленны друг от друга на заданное расстояние по потоку (Фиг. 1). Выходной информационный сигнал с измерительной цепи в виде последовательности двух импульсов напряжения U1 и U2, соответствующих прохождению ЧМ чувствительных элементов ЧЭ1 и ЧЭ2, поступает в блок обработки данных, в котором формируется информация о материале ЧМ.The principle of operation of the proposed method is illustrated by Figures 1 and 2. The
Скорость потока масла определяется с помощью одного (первого) импульса информационного сигнала измерительной цепи следующим образом. В момент прохождения ЧМ чувствительного элемента ЧЭ1, измерительной цепью формируется информационный сигнал в виде импульса напряжения U1, который может быть как положительной (Фиг. 2), так и отрицательной полярности, в зависимости от типа металла (немагнитный или магнитный). Фиксируется экстремальное значение импульса напряжения в момент прохождения ЧМ плоскости контура ЧЭ1 и вычисляется пороговый уровень напряженияThe oil flow rate is determined using one (first) pulse of the information signal of the measuring circuit as follows. At the moment the FM passes through the sensitive element SE 1 , the measuring circuit generates an information signal in the form of a voltage pulse U1, which can be either positive (Fig. 2) or negative polarity, depending on the type of metal (non-magnetic or magnetic). The extreme value of the voltage pulse is recorded at the moment the FM passes the plane of the SE 1 contour and the threshold voltage level is calculated
U пор =РН⋅U1(x0)U por = Р Н ⋅U 1 (x 0 )
После достижения обратным фронтом импульса напряжения значения U1=Uпор, вычисляется время Δt от момента, когда U1=U(x0), до момента, когда U1=Uпор.After the return front of the voltage pulse reaches the value U 1 = U pore , the time Δt is calculated from the moment when U 1 = U (x 0 ) to the moment when U 1 = U pore .
Скорость потока масла Vm определяют по вычисленному ΔΧ при градуировке и измеренному Δt по формуле .The oil flow rate V m is determined by the calculated ΔΧ when calibrating and measured Δt by the formula ...
Как видно, по сравнению с прототипом, для определения скорости потока предложенный способ предусматривает использование всего одного (первого) импульса информационного сигнала измерительной цепи. Таким образом, уменьшается время, необходимое для определения скорости Vm.As you can see, in comparison with the prototype, to determine the flow rate, the proposed method involves the use of only one (first) pulse of the information signal of the measuring circuit. Thus, the time required to determine the speed V m is reduced.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020121901A RU2749574C1 (en) | 2020-06-26 | 2020-06-26 | Method for determining oil flow speed upon detection of metal particles in diagnostic means for friction units of gas turbine engines |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020121901A RU2749574C1 (en) | 2020-06-26 | 2020-06-26 | Method for determining oil flow speed upon detection of metal particles in diagnostic means for friction units of gas turbine engines |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2749574C1 true RU2749574C1 (en) | 2021-06-15 |
Family
ID=76377490
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020121901A RU2749574C1 (en) | 2020-06-26 | 2020-06-26 | Method for determining oil flow speed upon detection of metal particles in diagnostic means for friction units of gas turbine engines |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2749574C1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2315900C1 (en) * | 2006-04-20 | 2008-01-27 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" (ОАО "НПО "Сатурн") | Lubricating system metal particles detector |
RU2460006C1 (en) * | 2011-04-15 | 2012-08-27 | Открытое Акционерное Общество "Московский Вертолетный Завод Им. М.Л. Миля" | Chip detector |
RU2511971C1 (en) * | 2012-12-24 | 2014-04-10 | Открытое Акционерное Общество "Московский Вертолётный Завод Им. М.Л. Миля" | Chip alarm |
US9316630B2 (en) * | 2013-11-08 | 2016-04-19 | Sikorsky Aircraft Corporation | Anti-clog and non-metallic debris detector for lubrication system inlet |
US20160370275A1 (en) * | 2014-03-04 | 2016-12-22 | Eaton Corporation | Flow through debris sensor |
RU2668513C1 (en) * | 2017-03-29 | 2018-10-01 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления сложными системами Российской академии наук (ИПУСС РАН) | Metal particles detection in the friction units lubrication system oil and the oil flow speed determining method |
-
2020
- 2020-06-26 RU RU2020121901A patent/RU2749574C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2315900C1 (en) * | 2006-04-20 | 2008-01-27 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" (ОАО "НПО "Сатурн") | Lubricating system metal particles detector |
RU2460006C1 (en) * | 2011-04-15 | 2012-08-27 | Открытое Акционерное Общество "Московский Вертолетный Завод Им. М.Л. Миля" | Chip detector |
RU2511971C1 (en) * | 2012-12-24 | 2014-04-10 | Открытое Акционерное Общество "Московский Вертолётный Завод Им. М.Л. Миля" | Chip alarm |
US9316630B2 (en) * | 2013-11-08 | 2016-04-19 | Sikorsky Aircraft Corporation | Anti-clog and non-metallic debris detector for lubrication system inlet |
US20160370275A1 (en) * | 2014-03-04 | 2016-12-22 | Eaton Corporation | Flow through debris sensor |
RU2668513C1 (en) * | 2017-03-29 | 2018-10-01 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления сложными системами Российской академии наук (ИПУСС РАН) | Metal particles detection in the friction units lubrication system oil and the oil flow speed determining method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Sun et al. | Online oil debris monitoring of rotating machinery: A detailed review of more than three decades | |
AU2002319013B2 (en) | A method and apparatus for detecting extraneous matter in a fluid | |
Du et al. | A high throughput inductive pulse sensor for online oil debris monitoring | |
EP2095112B1 (en) | Device and method for monitoring the particle contamination in flowing hydraulic fluids | |
US5001424A (en) | Apparatus for measuring magnetic particles suspended in a fluid based on fluctuations in an induced voltage | |
AU2002319013A1 (en) | A method and apparatus for detecting extraneous matter in a fluid | |
CN108519268B (en) | Device and method for detecting abrasion particles under lubricating condition | |
TR201904506T4 (en) | Detection and use of coincidence in particle analysis. | |
US5760298A (en) | System and method for monitoring debris in a fluid | |
CN110389168B (en) | Engine metal scrap detection method based on magnetic detection principle and inductance method | |
RU2668513C1 (en) | Metal particles detection in the friction units lubrication system oil and the oil flow speed determining method | |
US5061364A (en) | Diagnostic filter for detecting conductive and semiconductive particles in a fluid stream | |
Flanagan et al. | Wear-debris detection and analysis techniques for lubricant-based condition monitoring | |
Myshkin et al. | Wear monitoring based on the analysis of lubricant contamination by optical ferroanalyzer | |
Zhan et al. | Study of the sensor for on-line lubricating oil debris monitoring | |
RU2749574C1 (en) | Method for determining oil flow speed upon detection of metal particles in diagnostic means for friction units of gas turbine engines | |
EP3344982B1 (en) | A method and system for detecting a material discontinuity in a magnetisable article | |
JPS63501743A (en) | Magnetic particle measurement equipment in liquid | |
RU2674577C1 (en) | Method of detection of particles of metal in system for lubrication of friction nodes of power installations divided into groups by particle sizes | |
CN108828058A (en) | A method of based on pulse leakage detection zone steel splitting plate upper and lower surfaces defect | |
RU2724309C1 (en) | Method of detecting and estimating sizes of single metal particles in lubrication system of friction pairs of power plants | |
RU2646520C1 (en) | Method of detecting wear metallic particles in oil stream of an operating gas turbine engine | |
RU2806666C1 (en) | Method for detecting metal particles and determining oil flow rate in flow lubrication system of bearing units of power plants | |
Liu et al. | Research on the influence of different microchannel position on the sensitivity of inductive sensor | |
RU64781U1 (en) | DEVICE FOR DETECTING LOCAL DEFECTS OF STEEL ROPES |