SU1740979A1

SU1740979A1 - Method of determination of angle of blade of turbomachine wheel

Info

Publication number: SU1740979A1
Application number: SU904790698A
Authority: SU
Inventors: Виталий Николаевич Шестаков; Владимир Георгиевич Гусев; Камиль Музагитович Валитов; Владимир Станиславович Фетисов
Original assignee: Уфимский авиационный институт им.Серго Орджоникидзе
Priority date: 1990-02-03
Filing date: 1990-02-03
Publication date: 1992-06-15

Abstract

Изобретение относитс к измерительной техгике и может быть использовано дл контрол деформаций лопаток турбомашины Целью изобретени вл етс повышение точности определени угла разворота лопаток за счет учета осевых смещений ротора При измерении используют измерители отклонений передних 6 и задних 7 кромок лопаток, оборотный датчик 1, корневой датчик 2, периферийные датчики 3 и 4 и измеритель 8 смещени ротора сдатчиком 5 При малых оборотах при отсутствии деформаций лопаток с помощью датчиков 1-4 фиксируют начальные положени лопаток, а в измерителе 8 фиксируют начальное положение ротора В рабочем диапазоне частот вращени ротора снова фиксируют положени лопаток и ротора и с помощью блока 9 и индикатора 10 с использованием алгоритма расчета определ ют угол разворота лопаток колеса турбомашины 2 ил СО с х| Ь О Ю XJ ЮThe invention relates to measuring techie and can be used to monitor deformations of the blades of a turbomachine. The aim of the invention is to improve the accuracy of determining the angle of rotation of the blades by taking into account the axial displacements of the rotor. , peripheral sensors 3 and 4 and the rotor displacement meter 8 with the sensor 5 At low speeds in the absence of deformation of the blades, the initial positions of the blades are fixed with the help of sensors 1-4 current, and in the meter 8 is fixed initial position of the rotor in the operating range of the rotor speed once again fix the position of the blades and the rotor and via the block 9 and an indicator 10 using the algorithm for calculating the angle of the blades is determined turbomachine wheel turning yl CO 2 with x | B o yu xj yu

Description

фиг 2fig 2

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл контрол деформаций лопаток турбомаши- ны.The invention relates to a measurement technique and can be used to control deformations of turbomachine blades.

Известен дискретно-фазовый метод измерени деформаций лопаток турбомаши- ны, который может использоватьс и дл измерени угла разворота лопаток. Дискретно-фазовый метод предполагает использование следующих импульсных датчиков: оборотного датчика, посредством которого осуществл ют селекцию нужной лопатки; корневого датчика, установленного у корней лопаток; двух периферийных датчиков, установленных над торцами лопаток , причем один периферийный датчик устанавливают вблизи передней кромки лопатки, а другой - вблизи задней кромки.A discrete-phase method is known for measuring the deformations of the blades of a turbomachine, which can also be used to measure the angle of turn of the blades. The discrete-phase method involves the use of the following pulse sensors: a rotary sensor, by means of which the necessary blade is selected; root sensor installed at the roots of the blades; two peripheral sensors installed above the ends of the blades, with one peripheral sensor set near the front edge of the blade, and the other near the rear edge.

Положение передних или задних кромок лопаток при вращении ротора определ ют путем измерени времен запаздывани сигналов периферийных датчиков относительно сигнала корневого.The position of the front or rear edges of the blades during the rotation of the rotor is determined by measuring the delay times of the peripheral sensor signals relative to the root signal.

Наиболее близким к предлагаемому вл етс способ определени угла разворота лопаток рабочего колеса турбомашины. заключающийс в том, что привод т во вращение ротор турбомашины и измер ют при этом начальное положение передних и задних кромок лопаток рабочего колеса, увеличивают частоту вращени ротора до рабочих оборотов и снова измер ют положение передних и задних кромок лопаток.Closest to the present invention is a method for determining the angle of rotation of the blades of the impeller of a turbomachine. The rotor of the turbomachine is rotated and the initial position of the front and rear edges of the impeller blades is measured, the rotor speed is increased to operating speed, and the position of the front and rear edges of the blades is measured again.

определ ют угол разворота лопаток Д$ по формулеdetermine the angle of turn of the blades D $ by the formula

Д# arctgD # arctg

У1 У2 IY1 Y2 I

где Д6 -угол разворота лопаток измеренный описанным способом; yi ya - отклонени соответственно передних и задних кромок лопаток, определ емые как разность результатов изменений положений соответствующих кромок лопаток:where D6 is the angle of the turn of the blades measured by the described method; yi ya are the deviations of the front and rear edges of the blades, respectively, defined as the difference between the results of changes in the positions of the corresponding edges of the blades:

I - длина проекции отрезка между периферийными датчиками на осевое направление .I is the length of the projection of the segment between the peripheral sensors on the axial direction.

Недостатком известного способа вл етс низка точность определени угла разворота лопаток из-за наличи осевых смещений ротора турбомашины. Осевые смещени ротора вли ют на результат измерени по той причине, что периферийное сечение лопаток имеет радиус кривизны, измен ющийс по длине этого периферийного сечени . Поэтому при осевом сдвиге ротора каждый из периферийных датчиков зафиксирует измененное положение периферийного сечени лопатки, причем величина этого добавочного отклонени , вызванного осевым сдвигом дл датчика, установленного у передней кромки лопатки, будет отличатьс от той же величины дл датчика, установленного у задней кромки. Каждое из отклонений yi, y2 можно представить как сумму отклонений:The disadvantage of this method is the low accuracy of determining the angle of turn of the blades due to the presence of axial displacements of the rotor of the turbomachine. The axial displacement of the rotor influences the measurement result because the peripheral section of the blades has a radius of curvature varying along the length of this peripheral section. Therefore, when the rotor axially rotates, each of the peripheral sensors will fix the changed position of the blade’s peripheral section, and the value of this additional deviation caused by the axial shift for the sensor installed at the leading edge of the blade will differ from the same value for the sensor installed at the trailing edge. Each of the deviations yi, y2 can be represented as the sum of the deviations:

10ten

У1 Уи1+ус; У2 Уи2+Ус2.U1 Ui1 + mustache; U2 U2 + U2.

где УЦ-I, уи2 - отклонени кромок лопаток вследствие деформаций лопатки;where CA-I, UI2 are the deviations of the edges of the blades due to the deformation of the blade;

Ус1, Ус2 - отклонени кромок вследствие осевого ротора.Us1, Us2 are the edges deviations due to the axial rotor.

Так как yci уС2 числитель дроби в фор; муле (1) принимает видSince yci uC2 numerator fractions in odds; mule (1) takes the form

У1-У2 (уи1-уи2)+(усГУс2),U1-U2 (ui1-ui2) + (usGus2),

где (усг ус2) - неучтенна погрешность измерени разности отклонени кромок лопаток, котора приводит и к погрешности определени угла Д0.where (usg us2) is the unaccounted error of measuring the difference in the deviation of the edges of the blades, which also leads to the error in determining the angle D0.

Таким образом, формула (1) верна полностью при условии:Thus, formula (1) is completely correct under the condition:

УГУ2 Уи1 - Уи2УГУ2 Уи1 - Уи2

Цель изобретени - повышение точности определени угла разворота лопаток до- стигаетс тем, что согласно способу определени угла разворота лопаток рабо35 чего колеса турбомашины, заключающемус в том, что привод т во вращение ротор турбомашины и измер ют при этом начальное положение передних и задних кромок лопаток рабочего колеса, увеличивают час40 тоту вращени ротора до рабочих оборотов и снова измер ют положение передних и задних кромок лопаток рабочего колеса, а угол разворота лопаток определ ют по разности результатов измерений положенийThe aim of the invention is to improve the accuracy of determining the angle of turn of the blades by the fact that according to the method of determining the angle of turn of the blades, the wheels of the turbomachine consist in that the rotor of the turbomachine is rotated and the initial position of the front and rear edges of the blades the wheels increase the time of rotation of the rotor to the operating speed and again measure the position of the front and rear edges of the impeller blades, and the angle of turn of the blades is determined by the difference of results measured th positions

45 соответственно передних и задних кромок лопаток рабочего колеса, дополнительно измер ют смещение ротора до и после увеличени частоты его вращени до рабочих оборотов, а угол разворота лопаток опреде50 л ют по формуле45, respectively, the front and rear edges of the impeller blades, the rotor displacement is additionally measured before and after increasing the frequency of its rotation to the operating speed, and the angle of turn of the blades is determined by the formula

Д 9 arctg D 9 arctg

/1Л.У2 - S (tg щ - tg «2 ) I/1Л.У2 - S (tg u - tg «2) I

(2)(2)

где у 1,у2 отклонени соответствен но передних и задних кромок лопаток, измерение импульсными датчиками;where y, y2 are the deflections of the front and rear edges of the blades, respectively, measurement by impulse sensors;

S - осевой сдвиг ротора, измеренный как разность его осевых смещений до и поеле увеличени частоты вращени до рабочих оборотов;S is the axial displacement of the rotor, measured as the difference of its axial displacements before and after increasing the rotational frequency to the operating speed;

d , QZ - углы между касательными к средней линии периферийного сечени лопатки в месте установки периферийных датчиков у передних и задних кромок лопатки, соответственно, и осевым направлением;d, QZ are the angles between the tangents to the middle line of the peripheral section of the blade at the location of the peripheral sensors at the front and rear edges of the blade, respectively, and the axial direction;

I-длина проекции отрезка между периферийными датчиками на осевое направление .I is the length of the projection of the segment between the peripheral sensors on the axial direction.

Способ определени угла разворота лопаток рабочего колеса турбомашины заключаетс в следующем.The method for determining the pivot angle of the blades of the impeller of the turbomachine is as follows.

Осевой сдвиг ротора приводит к сдвигу лопаток относительно неподвижно установленных у передней и задней кромки лопатки периферийных датчиковAxial shift of the rotor leads to a shift of the blades relatively fixedly mounted at the front and rear edges of the blade peripheral sensors

На фиг.1 показаны три положени периферийного сечени лопатки у ее передней кромки. В положении 1 лопатка надеформи- рована и осевые перемещени и осевые перемещени отсутствуют, при этом лопатка пересекает плоскость установки периферийного датчика ДП1 в точке а В положении 2 - лопатка недеформирована, но смещена относительно датчика на величину смещени ротора S при этом лопатка пересекает плоскость установки датчика ДП1 в точке д. В результате датчик Дп1 при отсутствии деформации лопатки, но при наличии осевого сдвига ротора выдаст информацию не о нулевой деформации лопатки у ее передней кромки, а о смещении ее на величину уС1. При наличии одновременно двух факторов - деформации лопатки и осевого сдвига потора (положение 3 на фиг.1) - датчик Дп1 выдаст информацию об отклонении передней кромки лопатки на величину у 1 Уи1+ус1. Аналогично датчик ДП2 (не показан ) выдаст информацию об отклонении задней кромки лопатки на величину уа Уи2+Ус2. Дл исключени погрешности необходимо освободитьс от величины (усг Ус2), а дл расчетов у|ла разворота лспаток использовать уИ1 и уИ2 Формулу (1) можно расписать в видеFigure 1 shows the three positions of the peripheral section of the blade at its leading edge. In position 1, the blade is hopefully shaped and axial movements and axial movements are absent, and the blade intersects the plane of installation of the peripheral sensor DP1 at the point a. DP1 at the point d. As a result, the sensor DP1 in the absence of deformation of the blade, but in the presence of an axial shift of the rotor will give information not about the zero deformation of the blade at its leading edge, but about its displacement Inu uS1. If two factors are simultaneously present — the deformation of the blade and the axial shear of the flow (position 3 in FIG. 1), the dp1 sensor will give information about the deviation of the leading edge of the blade by 1 u1 + us1. Similarly, a DP2 sensor (not shown) will provide information on the deviation of the back edge of the blade by the value of ya ui2 + us2. To eliminate the error, it is necessary to free oneself from the value (usg, Us2), and for calculating the turnaround of the spatula, use UI1 and UI2 Formula (1) can be written as

Д# arctgD # arctg

(Уи1 +Уи2 ) +(уС1 Ус2)(Ou1 + Ou2) + (uC1 Us2)

Величины вызванных осевым сдвигом отклонений уС1 и уС2 рассчитывают следующим образомThe magnitudes of the deviations of uC1 and yC2 caused by axial shift are calculated as follows

(yd Stg r/i(yd Stg r / i

4(4)4 (4)

Ус2 Stg «2Us2 Stg "2

Исключив из формулы (3) величину (уС1- Ус2) с учетом формулы (4) получаем выражение дл истинного угла развотора лопаткиExcluding from (3) the value (uC1-U2), taking into account formula (4), we obtain the expression for the true angle of rotor spreading of the blade

A(9 arctg у A (9 arctg

- ггтп yi - У2 - S (tg «1 - tg 0.2 )- gttp yi - Y2 - S (tg "1 - tg 0.2)

- dlUly- dlUly

5five

Величина осевого сдвига ротора S может быть измерена любым известным и подход щим дл конкретных условий датчиком, а углы «1 и «2 дл данного типа лопатокThe magnitude of the axial shift of the rotor S can be measured by any known and suitable for specific conditions of the sensor, and the angles "1 and" 2 for this type of blades

10 известны априорно.10 are known a priori.

Таким образом, введение новой операции - измерение осевого сдвига ротора S позвол ет свести к минимуму св занного с ним погрешность при вычислении угла раз15 ворота лопатки и тем самым повысить точность измерений.Thus, the introduction of a new operation — measurement of the axial shift of the rotor S makes it possible to minimize the error associated with it when calculating the opening angle 15 of the blade gate and thereby increase the measurement accuracy.

На фиг 2 представлена блок-схема устройства дл реализации способа определени угла разворота лопаток рабочего колесаFIG. 2 is a block diagram of a device for implementing a method for determining the rotation angle of impeller blades.

20 турбомашины.20 turbomachines.

Устройство, реализующее способ, содержит измерители отклонений передних 6 и задних 7 кромок лопаток, ко входу которых подключены оборотный датчик 1. корневойA device that implements the method, contains measures of the deviations of the front 6 and rear 7 edges of the blades, to the input of which the rotary sensor 1 is connected. Root

25 датчик 2, периферийный датчик передней кромки 3 и периферийный датчик задней кромки 4, а также измеритель смещени ротора 8, вход которого подсоединен кдатчику 5 смещени В устройство входит также25 a sensor 2, a peripheral sensor of the leading edge 3 and a peripheral sensor of the trailing edge 4, as well as a rotor displacement meter 8, the input of which is connected to the displacement sensor 5. The device also includes

30 блок 9 обработки, входы которого подключены к измерител м 6 отклонений передних и задних 7 кромок лопаток и к измерителю 8 смещени , а выход соединен с индикатором 1030 processing unit 9, the inputs of which are connected to the gauge 6 deflections of the front and rear 7 edges of the blades and to the displacement gauge 8, and the output connected to the indicator 10

35 Устройство дл определени угла разворота лопаток рабочего колеса турбомашины работает следующим образом.35 A device for determining the angle of turn of the blades of the impeller of a turbomachine operates as follows.

При малых оборотах двигател при отсутствии деформации лопаток с помощьюAt low engine speeds in the absence of deformation of the blades with

40 импульсных датчиков 1-4 в измерител х отклонений передних 6 и задних 7 кромок лопаток фиксируютс начальные положени лопаток, а в измерителе 8 смещени начальное положение ротора относительно датчи45 ка 5 смещени В рабочем диапазоне частот вращени ротора в измерител х передних 6 и задних 7 кромок лопаток проводитс измерение отклонени кромок лопаток при деформации относительно начального40 pulse sensors 1-4 in the measuring deviations of the front 6 and rear 7 edges of the blades fix the initial positions of the blades, and in the displacement meter 8 the initial position of the rotor relative to the displacement sensor 5 In the working frequency range of the rotation of the rotor in the measuring front 6 and rear 7 edges blades measure the deviation of the edges of the blades during deformation relative to the initial

50 положени кромок. Информаци с измерителей 6 7 а также с измерител 8 смещени в котором измер ютс относительные перемещени ротора,поступает на блок 9 обработки , где производитс расчет угла50 edge positions. Information from the meters 6 7 and also from the displacement meter 8 in which the relative movements of the rotor are measured is fed to the processing unit 9, where the angle is calculated

55 поворота лопаток по формуле (2), который индицируетс на индикаторе 10.55 rotate the blades according to the formula (2), which is indicated on the indicator 10.

Использование способа позвол ет повысить точность измерени угла разворота лопаток рабочего колеса турбомашины заThe use of the method allows to increase the accuracy of measuring the angle of turn of the blades of the impeller of the turbomachine for

счет учета осевого сдвига ротора турбомашины .account of the account of the axial shift of the rotor of the turbomachine.

Claims

The invention The method for determining the angle of rotation of the blades of the impeller of a turbomachine, is that the rotor of the turbomachine is rotated and the initial position of the front and rear edges of the impeller blades is measured, the rotor speed is increased to the operating speed and re-measured the position of the front and rear edges of the impeller blades, and the angle of turn of the blades are determined by the difference in the results of measuring the positions of the front and rear edges of the impeller blades, respectively, distinguishing In order to improve the accuracy of determining the angle of turn of the blades, the axial displacement of the rotor is additionally measured before and after increasing the frequency of its rotation to the operating speed, and the angle of turn of the blades is determined by the formula

dv arctg yi-V2-S (igai-tgaO

where yi and y2 are the differences in the results of measurements of the positions of the front and rear edges of the impeller blades, respectively;

S is the axial displacement of the rotor, measured as the difference of its axial displacements before and after increasing the rotational speed to the operating speed;

about. and CC2 are the angles between the tangents to the midline of the peripheral section of the blade at the location of the peripheral sensors at the front and rear edges of the blade, respectively, and the axial direction;

I is the length of the projection of the segment between peripheral sensors to the axial direction.

figl