SU1196714A1 - Устройство дл измерени св зи потоком колебаний лопаток турбомашины - Google Patents

Abstract

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СВЯЗИ ПОТОКОМ КОЛЕБАНИЙ ЛОПАТОК ТУРБрМАШИНЫ, содержащее плоскую решетку лопаток, установленную в потоке, тензодатчики, закрепленные на цилиндрических основани х лопаток, подключенные через усилительные преобразователи сигналов датчиков к регистратору колебаний , и вибровозбудители крутильных колебаний каждой лопатки, подключенные к генератору колебаний через фазоврашате.ш и усилители мощности, отличающеес  тем, что. с целью новыщени  точн()сти, оно снабжено регул торами амплитуд колебаний по крайней мере трех центральных лопаток решетки, управл ющие в.ходы которых подключены к выходам усилительных преобразователей сигналов соответствхющих датчиков , причем фазовращатели, рсм-ул торы амплитуд и усилители мощности соединены последовательио. i 2., Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что вибровозбудитель центральной лопатки (Л и вибровозбудители двух соседних лопаток расположены на противоположных торп.ах решетки. со О5

Description

Изобретение относитс  к испытани м турбомашин, в частности к устройствам измерени  св зи потоком колебаний профилей лопаток в составе решетки турбомашины.

Цель изобретени  - повышение точности .

На фиг. 1 показано устройство, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - принципиальна  электрическа  схема блока поддержани  амплитуд колебаний лопаток (ПАКЛ); на фиг. 4 - изменение аэродинамического декремента крутильных колебаний опорной лопатки от сдвига фаз совместных колебаний лопаток в решетке .

Устройство дл  измерени  св зи потоком колебаний лопаток содержит плоскую решетку из семи профилей лопаток 1, три тензодатчика 2, наклеенные на цилиндрических основани х трех лопаток 1, установленных в центре решетки. Цилиндрические основани  выполнены за одно целое с телами трех лопаток 1. Остальные лопатки (перва , втора  и шеста , седьма ) жестко закреплены своими торцами в поверхност х плоской решетки. Тензодатчики 2 подключены через усилители 3 (четырехканальную тензос.танцию) к регистратору 4 колебаний (осциллографу светолучевому двенадцатиканальному ). Плоска  решетка лопаток 1 расположена в рабочей части аэродинамической трубы, снаружи которой по обе стороны торцов плоской решетки установлены на виброизолированных опорах индивидуальные электромагнитные вибровозбудители 5 крутильных колебаний лопаток 1 (с третьей по п тую). Электромагнитные вибровозбудители 5,  вл ющиес  последним звеном в каждой из цепей возбуждени  колебаний лопаток 1, подключены параллельно к генератору 6 через цепи возбуждени  последовательно включенных фазовращателей 7 и усилителей 8 мощности. Три индивидуальных регул тора 9 амплитуд колебаний лопаток 1 подсоединены к входам усилителей 8 мощности, а цепи управлени  регул торов 9 - к выходам усилителей 3, соответствующим колеблющимс  в решетке лопаткам 1.

В аэродинамической трубе 10 установлена решетка лопаток с торцовыми поверхност ми 11. Вибровозбудители 5 имеют виброизолированные опоры 12. Вибровозбудитель центральной лопатки и вибровозбудители двух соседних лопаток расположены на противоположных торцах решетки. Каждый регул тор 9 амплитуд колебаний содержит (фиг. 4) регулирующие транзисторы 13 и последовательно им включенную микросхему 14 управлени  эмиттерным током транзисторов, а также регистрь 15 и конденсатор 16, включенные в базовую цепь транзисторов, резисторы 17 и конденсатор 18, включенные в коллекторную цепь транзисторов.

Устройство работает следующим образом .

Первоначально возбуждают без подачи потока одновременные колебани  трех центральных лопаток 1 с произвольно задаваемым , но одинаковым от лопатки к лопатке сдвигом фаз и одинаковыми амплитудами угловых перемещений. Дл  этого с выхода генератора 6 с частотой, отличной от собственных частот крутильных колебаний лопаток 1 (не более 0,1 Гц), подают переменное напр жение на входы трех фазовращателей 7, на выходе которых оно приобретает задаваемый одинаковый сдвиг фаз. Далее переменное напр жение, мину  транзитом невключенные регул торы 9, попадает на входы усилителей 8 мощности, а с их выходов - на индивидуальные электромагнитные вибровозбудители 5, привод  лопатки 1 в одновременные, не св занные потоком колебани  с заданным сдвигом фаз. Амплитуду угловых перемещений одновременных колебаний трех лопаток 1 при заданном сдвиге фаз замер ют по сигналам тензодатчиков 2, проход щим усиление в усилител х 3, регистратором 4 - светолучевым осциллографом , прошедшим предварительную тарировку отклонени  светового луча от значени  углового перемещени  лопатки. Амплитуды угловых перемещений одновременных колебаний лопаток 1 довод т до одинакового уровн  путем регулировани  выходных напр жений на усилител х 8. Производ т включение регул торов 9 подачей посто нного напр жени  Е от внешнего источника питани . При этом напр жени  Uoc обратной св зи с выходных каналов усилителей 3 через регул торы устанавливают эмиттерный ток транзисторов 13, соответствующий колебани м лопаток 1 с одинаковыми амплитудами.

Подают воздух. Он попадает в рабочую часть аэродинамической трубы 10 по направлени м , указанным на фиг. 2 и 3 с неизменными параметрами по фронту и высоте плоской решетки профилей, обтека  равномерно лопатки 1. Колеблющиес  лопатки 1 при этом упруго нагружаютс  потоком. Возникша  св зь потоком колеблющихс  лопаток 1 приводит к аэроупругому энергообмену между лопатками 1, стрем щемус  создать разноамплитудность их одновременных колебаний. Этому преп тствуют регул торы 9 путем подачи напр жений UQC обратной св зи, измен ющих эмиттерный ток транзисторов и тем самым напр жени  эмиттерных возбуждений колебаний лопаток 1.

Св зь потоком крутильных колебаний лопаток 1 в составе плоской решетки оценивают количественно с помощью декремента колебаний, определ емого после мгновенного срыва напр жени  электромагнитного возбуждени  на усилителе 8 в цепи опорной лопатки, по записи на фотобумагу регистратора 4 - светолучевого осциллографа виброграммы затухающих колебаний опорной лопатки 1 от начального значени  амплитуды , которое одинаково дл  всех трех колеблющихс  лопаток. Регул торы 9 поддерживают неизменными амплитуды колебаний соседних лопаток по отношению к опорной при записи виброграммы затухани  на последней во всем диапазоне задаваемых сдвигов фаз совместных колебаний лопаток 1 рещетки от О до . Декрементом колебаний лопатки при потоке оценивают аэроупругую св зь с учетом всех видов рассе ни  энергии (аэродинамического, в конструкционных сочленени х, в материале ) , а разностью декрементов колебаний опорной лопатки 1 в потоке и без потока - св зь только потоком колебаний лопаток 1 турбомашины в составе плоской решетки. При этом регул торы 9 поддерживают одинаковыми амплитуды колебаний трех лопаток до срыва электромагнитного возбуждени  опорной лопатки как в потоке, так и без потока.

На фиг. 4 прин ты следующие обозначени : А - измеренные аэродинамические декременты SQ., полученные при колебани х трех лопаток с разноамплитудностью 2%, Б - трех лопаток с разноамплитудностью колебаний 35%, В - двух лопаток с разноамплитудностью 20%, Г - двух лопаток с разноамплитудностью 2%.

В св зи с интенсивным энергообменом между лопатками в плоской рещетке турбо-мащины при их одновременном колебании в потоке .изменение амплитуды колебаний одной из лопаток влечет за собой изменение амплитуд колебаний соседних лопаток и, в частности, той опорной, по вибропрограмме которой определ етс  декремент колебаний - энергетическа  характеристика св зи потоком совместных колебаний лопаток. Использование индивидуальных регул торов 9 в,цеп х возбуждени  колебаний лопаток таким образом, что каждый усилитель 8 мощности управл етс  сигналом, поступающим с выхода усилител  3 в цепь возбуждени  от соответствующих упруго колеблющихс  в- потоке лопаток, позвол ет поддерживать неизменным уровень амплцтуд колебаний неустойчивой в потоке системы из трех лопаток до мгновенного срыва колебаний на опорной лопатке, а также определ ть аэродинамический декремент после срыва колебаний на центральной опорной лопатке при неизменном уровне амплитуд

О колебаний двух соседних лопаток решетки. Это повышает точность измерени  св зи потоком колебаний лопаток турбомашины. При этом больша  точность измерений достигаетс  в устройстве при наличии 7 решетг ки турбомашины свойств автоколебаний лопаток , например, типа решеточный флаттер .

Отрицательное аэродемпфирование (режим решеточного флаттера, соответствующий наибольшей вибронапр женности лопаток) можно получить и измерить в компрессорной решетке при сдвиге фаз в диапазоне 1/6-2/3. лишь при первоначальной разноамплитудности (перед срывом электромагнитного возбуждени  опорной лопатки) всех колеблющихс  лопаток до 5-7%, что обеспечиваетс  применением индивидуальных блоков ПАКЛ к системе трех центральных колеблющихс  лопаток рещетки. В силу сравнительно слабой св зи потоком крутильных колебаний лопаток решетки

0 (аэродинамический декремент крутильных колебаний лопаток компрессорной решетки в 4-10 раз меньше аэродинамического декремента изгибных или тангенциальных колебаний лопаток той же решетки) оптимальное число крутильно колеблющихс  лопаток

в устройстве, работающем по предлагаемому способу измерени , равно 3. При наличии трех одновременно колеблющихс  лопаток, имеющих слабую св зь потоком колебаний, в устройстве прин то двухстороннее расположение индивидуальных электромагнитов (индивидуальный электромагнит опорной лопатки установлен с верхнего торца решетки , а двух соседних лопаток с нижнего торца решетки), что позвол ет свести до минимума взаимные электромагнитные наводки , вли ющие на точность измерени .

A-A

17/7 i5

15

иг.2

E

-o

Claims (2)

1. (. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СВЯЗИ ПОТОКОМ КОЛЕБАНИЙ ЛОПАТОК ТУРБОМАШИНЫ, содержащее плоскую решетку лопаток, установленную в потоке, тензодатчики, закрепленные на ци линдрических основаниях лопаток, подключенные через усилительные преобразователи сигналов датчиков к регистратору колебаний, и вибровозбудители крутильных коле- баний каждой лопатки, подключенные к генератору колебаний через фазовращатели и усилители мощности, отличающееся тем, что. с целью повышения точности, оно снабжено регуляторами амплитуд колебаний по крайней мере трех центральных лопаток решетки, управляющие входы которых подключены к выходам усилительных преобразователей сигналов соответствующих 'датчиков, причем фазовращатели, регуляторы амплитуд и усилители мощности соединены последовательно.
2. 2.. Устройство по π. 1, отличающееся тем, <3 что вибровозбудитель центральной лопатки и вибровозбудители двух соседних лопаток расположены на противоположных торцах решетки.

   Фиг /