SU735948A1

SU735948A1 - Method of testing turbomachines

Info

Publication number: SU735948A1
Application number: SU782575553A
Authority: SU
Inventors: Сергей Михайлович Дорошко; Сергей Александрович Смородин; Михаил Лейбович Тойбер
Original assignee: 948 В ГГТ Б 5Ш1Д б«иш:РГ01 2
Priority date: 1978-01-26
Filing date: 1978-01-26
Publication date: 1980-05-25

Description

(54) СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ ТУРБОМАШИН(54) METHOD FOR TESTING TURBO MOBILE

.. I.. I

Изобретение относитс к способам испытаний турбомашин, в частности к исследованию их вибраций.The invention relates to methods for testing turbomachines, in particular to the study of their vibrations.

Известны способы испытани турбомашин путем определени возмущающих аэродинамических сил, основанные на измерени х пульсаций газового потока til. При этом интенсивность, частота и фаза возмущающей аэродинамической силы , определ ютс методами спектрального j анализа (например, разложением в р д Фурье). Поскольку процесс изменени возмущающей силы носит Полигармоническкй ха,р актер, то определение прежде Bcefo фазы ее изменени осуществл етс ,5 с невысокой точностью.Methods are known for testing turbomachines by determining perturbing aerodynamic forces based on measurements of pulsations of a gas stream til. In this case, the intensity, frequency, and phase of the disturbing aerodynamic force are determined by the methods of spectral analysis j (for example, by decomposition into a Fourier series). Since the process of changing the disturbing force is polyharmonic ha, p is an actor, the definition of the phase of its change before Bcefo is carried out, 5 with low accuracy.

Известен также способ испытани турбомашин путем бесконтактного определени амплитуды резонансных колебаний о лопаток при изменении скорости вращени ротора с помощью по крайней мере одного импульсного датчика, размещенного на корпусе турбомашины 2.There is also known a method for testing turbomachines by contactlessly determining the amplitude of resonant oscillations of the blades when the rotor rotates at a speed using at least one pulse sensor placed on the body of the turbomachine 2.

Однако этот способ позвол ет измер ть только амплитуду резонансных копебаний лопатсж, вызванных возмущающей силой с частотой, кратной частоте вращени ротора турбомашины, а не параметры возмущающей сильт.However, this method allows to measure only the amplitude of the resonant oscillations of the shovels caused by the disturbing force with a frequency multiple of the rotational speed of the rotor of the turbomachine, and not the parameters of the disturbing force.

Цель изобретени - обеспечение возможности определени расположени источников возмущающей силы колебаний лопаток.The purpose of the invention is to make it possible to determine the location of the sources of the disturbing force of the oscillations of the blades.

Поставленна цель достигаетс тем, что импульсный датчик перемещают на корпусе по окружности в плоскости, перпендикул рной оси турбомашины, и фиксируют его положение в местах максимального отклонени концов рабочих лопаток.The goal is achieved by moving the pulse sensor on the body circumferentially in a plane perpendicular to the axis of the turbomachine, and fixing its position in the places of maximum deflection of the ends of the blades.

На фиг. 1 показана зависимость амплитуды А лопатки от скорости вращени и) ротора; на фиг. 2 - изменение сдвига фаз Ч по Ц); на фиг. 3 - смйц& ние лопатки от нейтрального положени в зависимости .от угла поворота (Х ; на фиг. 4 - зависимость возм тнающей силы Р от угла ( ; на фиг. 5 - зависимость.FIG. 1 shows the dependence of the amplitude A of the blade on the speed of rotation of the rotor; in fig. 2 - change in phase shift on C); in fig. 3 - sm & the vanes from the neutral position depending on the angle of rotation (X; in Fig. 4 - the dependence of the restoring force P on the angle (; in Fig. 5 - dependence.

И зменени временного интервала t конца попаток от иО,And changing the time interval t of the end of the catch from the IO,

В бопыцинстве случаев резонансные колебани лопаток возбуждаютс внешними периодическими силами, источниками которых Явл ютс пульсации потока, вызываемые лопатками неподвижных аппаратов (спр мл ющих, направл ющих, сопловых ) или различными преп тстви ми в газовоздушном тракте (стойками, спи- JQ цами, стабилизаторами, трубопроводами и т. д.).In most cases, the resonant oscillations of the blades are excited by external periodic forces, the sources of which are flow pulsations caused by the blades of fixed devices (directing, directing, nozzle) or various obstacles in the gas-air tract (racks, arms, stabilizers, pipelines, etc.).

Одной из основных особенностей резонансных колебаний вл етс равенство частоты собственных колебаний произве- jj дению частоты вращени ротора на число источников возмущени . При этом сдвиг фаз между перемещением и возмущ&ющей силой в момент резонанса равен точно 9О®One of the main features of the resonant oscillations is the equality of the natural frequency of the oscillations to the jj of the rotor rotation frequency and the number of sources of disturbance. In this case, the phase shift between the displacement and the disturbance & force at the moment of resonance is exactly 9О®

Отсюда сно, что если известен закон 20 изменени перемещений лопатки, совершающей вынужденные резонансные колебани , то в этом случае может быть определено и изменение возмущающей силы по окружности корпуса и найдено расположение 25 источников возмущени . Очевидно, что источники возмущени колебаний лопаток будут располагатьс в точках, где мгновенна амплитуда колебаний лопатки в момент резонанса равна нулю, или точно посере- 30 дине между положени ми лопатки, в которых мгновенна амплитуда достигает своих экстремальных значений.Hence it is clear that if the law 20 of changing the displacements of a blade performing forced resonant oscillations is known, then the change in the disturbing force around the circumference of the body can be determined and the location of 25 sources of disturbance can be found. It is obvious that the sources of disturbances of the oscillations of the blades will be located at the points where the instantaneous amplitude of oscillation of the blade at the moment of resonance is zero, or exactly in the middle between the positions of the blade, in which the instantaneous amplitude reaches its extreme values.

Пусть лопатка совершает гармонические вынужденные колебани , зависимость jj амплитуды А которых по скорости вращени ротора UU приведена на фиг. 1. В момент резонанса, т. е. при uj величина сдвига фаз М равна ,4-. В общем случае положение этой кривой (т. е.. на- Q чало отсчета угла сХ ) неизвестно, но при резонансе по окружности укладываетс число волн, в точности равное числу источников возмущени этих колебаний. Поскольку при резонансных, колебани х45Let the blade perform harmonic forced oscillations, the dependence jj of the amplitude A of which, in terms of the speed of rotation of the rotor UU, is shown in FIG. 1. At the moment of resonance, i.e., at uj, the magnitude of the phase shift M is equal to, 4-. In the general case, the position of this curve (i.e., the beginning of the reference angle cX) is unknown, but at a resonance, the number of waves exactly the same as the number of sources of perturbation of these oscillations is placed around the circumference. Since at resonant, fluctuations

сдвиг фаз между воз лущающей силой и перемешением раЬен то величина основной гармоники возмущающей силы Р, вызвавшей данные колебани лопатки, мен етс по закону, графически приведен- Q ному на фиг. 4. Источник же возмущаю . щей силы будет располагатьс в радиальной плоскости, проход щей через дочку 1 на окружности рабочего колеса.the phase shift between the driving force and the stirring is equal to the magnitude of the fundamental harmonic of the disturbing force P, which caused these blade oscillations, varies according to the law graphically given in fig. 4. The source is outraged. This will be located in the radial plane passing through daughter 1 on the circumference of the impeller.

Дл определени положени точки 155To determine the position of the point 155

необходимо зафиксировать точки 2 и 3 по окружности рабочего колеса. Очевидно , точка 1 расположена точно посередине между точками 2 и 3. Из графика, представле.нного на фшч 2 сно, что именно в точках 2 и 3 величина смещени конца лопатки при колебани х достигает своих экстремалылых значений.it is necessary to fix points 2 and 3 around the circumference of the impeller. Obviously, point 1 is located exactly in the middle between points 2 and 3. From the graph represented on fshch 2 it is clear that it is at points 2 and 3 that the displacement of the end of the blade during vibrations reaches its extreme low values.

Если расположить первоначально на окружности корпуса рабочего колеса в произвольной точке 4 импульсный дат чик и производить измерени перемещени конца лопатки при изменении оборотов ротора турбомашины, то зависимость изменени временного интервала, характеризующего перемещени конца лопатки, будет иметь вид кривой 6, приведенной на фиг. 5. Перемеща при следующих измерени х датчик по окружности, получим в положени х датчика, характеризуемых точками 2 и 3, кривые 6 и 7, где перемещени в момент резонанса достигают своих максимально возможных значений.If the pulse sensor is initially located on the circumference of the impeller housing at an arbitrary point 4 and measuring the displacement of the blade end as the rotor speed of the turbomachine changes, then the dependence of the change in the time interval characterizing the displacement of the blade end will look like curve 6 shown in FIG. 5. By moving the sensor along the circumference at the next measurements, we obtain in the positions of the sensor, characterized by points 2 and 3, curves 6 and 7, where the movements at the moment of resonance reach their maximum possible values.

Таким образом,,последовательность операций при использовании предлагаемого способа сводитс к следующему:Thus, the sequence of operations when using the proposed method is as follows:

-при прохождении резонансного режима работы измер ютс максимальные значени временных интервалов, характеризующих перемещени конца лопатки при различных положени х импульсного датчика , расположенного на окружности корпуса турбомашины;-when passing through the resonant mode of operation, maximum time intervals are measured, which characterize the movement of the blade end at different positions of the pulse sensor located on the circumference of the turbomachine body;

-фиксируютс положени датчика, при которых достигаютс экстремальные значени перемещений конца лопатки-fixed sensor positions at which extreme values of blade end movements are reached

-угол между этими положени ми делитс пополам и полученна точка задает положение радиальной плоскости, в которой расположен источник возмущени .The angle between these positions is divided in half and the resulting point specifies the position of the radial plane in which the disturbance source is located.

Изобретение применимо дл определени расположени источников возмущающей силы колебаний лопаток турбомашин. Экспериментальные исследовани показали возможность вы влени источников возмущени ..The invention is applicable to determining the location of the sources of the disturbing force of oscillations of the blades of turbomachines. Experimental studies have shown the possibility of detecting sources of disturbance.

Изобретение позвол ет упростить процесс испытани турбомашин.The invention makes it easier to test the turbomachines.

Claims

1. Samoilovich G. S. Unsteady flow and aeroelastic vibrations of turbomachine grids. .M., Science, 1975,

with. 355.

2. Zabpoikiy I. Ye. Et al. Contactless measurements of the oscillations of Turbomachin blades. M .; Engineering 1977,

with. 1bO

CnocoS parameter definition sipy