UA80249C2

UA80249C2 - Спосіб розстановки лопаток ротора турбомашини

Info

Publication number: UA80249C2
Application number: UA2003076687A
Authority: UA
Inventors: Даньєль Берже; Жан-Луі Транш'є
Original assignee: Снекма Мотерс
Priority date: 2002-07-17
Filing date: 2003-07-15
Publication date: 2007-09-10
Also published as: US7051436B2; FR2842571B1; RU2003122557A; EP1382858B1; ES2299674T3; US20040013523A1; FR2842571A1; RU2319841C2; DE60318525D1; CA2434487C; DE60318525T2; EP1382858A1; CA2434487A1

Abstract

Спосіб розстановки лопаток ротора турбомашини, згідно з яким спочатку вимірюють радіальний і тангенціальний статичні моменти множини лопаток, призначених для оснащення цього ротора, потім ці лопатки класифікують у пари за критерієм вибору, обумовленим в залежності від значень двох зазначених заздалегідь виміряних статичних моментів. Лопатки вибраних пар послідовно встановлюють на роторі з діаметрально протилежним розташуванням лопаток пари. Спосіб дозволяє отримати рівномірні динамічні навантаження на диск ротора від відцентрових сил при роботі турбомашини.

Description

Опис винаходу

Даний винахід відноситься до області роторів повітродувок, компресорів чи турбін у турбомашинах і в більш 2 вузькому аспекті до способу розстановки робочих лопаток роторів турбомашин.

Розподіл робочих лопаток по ротору турбомашини є основним чинником для поведінки цих лопаток при роботі (у відношенні балансування). Погана розстановка лопаток викликає створення дисбалансу внаслідок різної поведінки цих робочих лопаток під дією одного і того ж відцентрового навантаження. Цей дисбаланс породжує значну вібрацію, що впливає на механічні й акустичні характеристики турбомашини й в екстремальних 70 випадках може викликати руйнування лопаток, усієї турбомашини і її оточення (відносно до авіації - літального апарата, у якому встановлена турбомашина).

Задача, на рішення якої спрямований дійсний винахід, полягає в створенні способу, який дозволяє поліпшити розстановку лопаток на роторі турбомашини для досягнення кращої урівноваженості при роботі. Таким чином, задачею винаходу є створення способу розстановки, який залишається застосовним також під час наступних 12 операцій технічного обслуговування по заміні лопаток.

Згідно з винаходом вирішення поставленої задачі досягається за рахунок способу розстановки лопаток ротора турбомашини, згідно з яким спочатку вимірюють радіальний і тангенціальний статичні моменти множини лопаток, які призначені для оснащення цього ротора, потім ці лопатки класифікують у пари за критерієм вибору, який обумовлюється в залежності від значень двох зазначених заздалегідь вимірюваних статичних моментів, і на закінчення лопатки обраних пар послідовно встановлюють на роторі з діаметрально протилежним розташуванням лопаток пари.

Таким чином, завдяки даному спеціальному способу одержують самозрівноважування лопаток незалежно від умов їхнього функціонування. Залишковий дисбаланс, який створюється деформацією лопаток, чудово піддається регулюванню. с

Критерій вибору полягає у визначенні для двох даних лопаток одночасно різниці їх радіальних статичних Ге) моментів і різниці їх тангенціальних статичних моментів і в перевірці того, що ці дві різниці не перевищують відповідно першого попередньо визначеного значення і другого попередньо визначеного значення. Переважно ці перше і друге попередньо визначені значення складають 2.10"кгм і 4.10кгм. о

В оптимальному варіанті здійснення додатково вимірюють осьовий статичний момент зазначеної множини лопаток і класифікацію в пари роблять з урахуванням цього вимірюваного осьового статичного моменту. У цьому Ж випадку критерій вибору полягає у визначенні відхилення осьового статичного моменту між зазначеними двома сч лопатками і перевірці того, що він не перевищує третього попередньо визначеного значення, яке переважно складає 4.10"кгм. («в»)

При здійсненні способу можна додатково робити обчислення сумарного статичного моменту зазначеної со множини лопаток, а класифікацію лопаток у пари робити з урахуванням цього обчисленого сумарного статичного моменту. У цьому випадку критерій вибору полягає у визначенні підсумкового показника відхилень радіального, тангенціального й осьового статичних моментів між зазначеними двома лопатками і перевірці того, що він не перевищує четвертого попередньо визначеного значення, що переважно складає 1.10 "кгм. «

Приклади здійснення даного винаходу, його додаткові особливості і переваги будуть докладніше описані шщ с нижче з посиланнями на додані креслення, на яких: . Фіг.1 зображує ротор турбомашини, який оснащено лопатками, «» Фіг.2 докладно зображує окрему лопатки ротора за Фіг.1,

Фіг.3 схематично зображує пристрій виміру радіального статичного моменту лопатки за Фіг.2,

Фіг.АА-7В зображують приклади діаграм розподілу статичних моментів лопаток ротора за Фіг.1.

Го) На Фіг.1 представлений ротор турбомашини, який відомим образом містить центральний диск 8, на кільцевій периферії якого встановлена множина робочих лопаток 10. Число лопаток повинно бути парним, - так, ші наприклад, у показаному прикладі виконання ротора повітродувки на роторі встановлені 24 лопатки. ко Фіг.2 докладно зображує окрему робочу лопатку ротора. Ця лопатка 10 має форму пера гвинтового профілю їз 5р З хвостовиком (замком) 12, що має, наприклад, ялинковий профіль для забезпечення твердого з'єднання з диском ротора. (Че) На кресленні показана також вісь 14 ротора (вона є також віссю турбомашини), центр С ваги лопатки і повздовжня вісь 16 лопатки (ця вісь перпендикулярна осі ротора і проходить через точку б). Ці параметри дозволяють визначити статичні моменти ЗО даної лопатки. Це стосується, по-перше, радіального статичного Моменту (К), тангенціального статичного моменту (Т) і осьового статичного моменту (А), причому останні дві складові статичного моменту визначають відносно повздовжньої осі 16. Ці три складові можуть бути вимірювані іФ) для кожної лопатки ротора за допомогою відомих пристроїв, наприклад, за допомогою прецизійних ваг, ко показаних на Фіг.3.

Такі попередньо калібровані ваги 20 для виміру статичних моментів ЗО дозволяють вимірювати радіальний і бо осьовий статичні моменти. Для цього лопатку 10 встановлюють у положенні центрифугування на прийомному диску 22, який приводять в обертання. Противага 24, зв'язана з регулюючим кільцем 26, дозволяє врівноважувати обертання. Статичний момент дорівнює добутку плеча ЮО важеля (воно визначається відносно опорної точки Р ваг) на масу М, прикладену до центра С ваги лопатки. Цей пристрій, який дозволяє вимірювати також тангенціальний статичний момент за допомогою повороту на 902 прийомного диска 22, добре відомий і не 65 вимагає докладного опису.

Згідно з кращим прикладом здійснення винаходу для виконання розстановки лопаток ротора турбомашини з забезпеченням бездоганної урівноваженості при роботі спосібу розстановки починають щонайменше з виміру радіального і тангенціального статичних моментів множини лопаток, призначених для оснащення цього ротора.

Потім ці лопатки класифікують (тобто групують) у пари за критерієм вибору, який обумовлюють в залежності від результатів виміру цих двох статичних моментів. На закінчення обрані пари (тобто придатні, а не відбраковані лопатки) установлюють на роторі по однієї з діаметрально протилежним розташуванням (09-1802) лопаток пари.

Згідно з іншим прикладом здійснення способу можна додатково вимірювати осьовий статичний момент кожної лопатки, і тоді критерій вибору включає також цю додатково вимірювану величину.

Критерій вибору, який дозволяє класифікувати лопатки на відібрані і відбраковані, грунтується на 7/0 обчисленні різниці статичних моментів двох лопаток, покликаних сформувати пари. Власне кажучи варто визначити, з одного боку, різницю між радіальними статичними моментами двох даних лопаток і, з іншого боку, різницю між тангенціальними статичними моментами цих же лопаток і перевірити, чи не перевищують ці дві різниці відповідно першого попередньо визначеного значення і другого попередньо визначеного значення. Якщо перевищення не має місця, лопатки розглядають як придатні до установки на роторі; у противному випадку їх 7/5 вВідбраковують.

Ці два значення максимального відхилення, що визначають придатність чи непридатність лопаток, переважно дорівнюють відповідно 2.107"кгм (200гем) і 4.107"кгм (400гем).

Даний критерій вибору може бути розповсюджений на осьову складову статичного моменту, яку також визначають для пари аналізованих лопаток.

Таким чином, значення максимального відхилення осьового статичного моменту порівнюють із третім значенням, рівним 4.10"кгм (400гем) і при перевищенні цього значення лопатку відбраковують. Саме собою зрозуміло, що зазначені тут попередньо визначені граничні значення не є обов'язковими. Цілком можливо задати більш низькі граничні значення, наприклад, відповідно 200гем, ЗО0Огем і 200гем, так що при цьому критерій відбраковування буде більш твердим (можна також установити більш низькі допуски на виготовлення лопаток). с

Ї нарешті, результуюча дисбалансу, який викликається комплектом (повним набором) лопаток після їхньої о установки на диску, може бути відрегульована шляхом обчислення залишкового сумарного статичного моменту (або радіальний ї- тангенціальний, або радіальний ї- тангенціальний ї- осьовий моменти) у відношенні цих лопаток. Врахування цього залишкового моменту дозволяє оптимально доповнити критерій вибору. Цей додатковий критерій вибору відповідає визначенню дисбалансу радіального і тангенціального залишкових 9 статичних моментів (чи радіального, тангенціального й осьового дисбалансу в залежності від приклада « здійснення) усіх лопаток, і цей дисбаланс не повинен перевищувати четвертого попередньо визначеного значення, переважно рівного 6.107кгм (відповідно 1.10 "кгм), щоб не викликати відбраковування ротора в цілому. с

Приклад здійснення способу за винаходом проілюстрований на Фіг.4А-7В. Цей приклад відноситься до Га») ротора повітродувки, який містить комплект із 24-х лопаток (пронумерованих від 1 до 24), а вимір статичних моментів ЗО у поданому прикладі проведено для 26-и комплектів по 24 лопатки в кожному (тобто усього для 624 со лопаток).

На Фіг.4А подані значення різних радіальних статичних моментів, вимірюваних для кожної лопатки зазначених 26-и комплектів. У показаному прикладі значення цих моментів коливалися від 201000 до 215000гем. «

Розподіл цих моментів показано (у формі гістограми) на Фіг.4Щ. Подібним же чином на Фіг.5А подані значення З 70 тангенціальних статичних моментів, вимірюваних для кожної лопатки різних комплектів. Значення цих моментів с коливалися від 950 до 1850Огем. Розподіл цих моментів показано (у формі гістограми) на Фіг.5В. На Фіг.бА

Із» подані значення осьових статичних моментів, вимірюваних для кожної лопатки різних комплектів. Значення цих моментів коливалися від 4150 до 5150гем. Розподіл цих моментів (у формі гістограми) показано на Фіг.6В.

Після цього з'явилася можливість класифікувати (групувати) ці лопатки в пари таким чином, щоб одночасно: різниця їх радіальних статичних моментів не перевищувала першого попередньо визначеного значення, у

Со даному прикладі рівного 200гем, ав! різниця їх тангенціальних статичних моментів не перевищувала другого попередньо визначеного значення, у даному прикладі рівного ЗООгем, і ді різниця їх осьових статичних моментів не перевищувала третього попередньо визначеного значення, у «їз» 20 даному прикладі рівного ЗООгем. с При цьому була отримана наступна таблиця:

Ф) іме) 60 б5 помер пари ІВідхилення. Відхилення ІВідхилення ! . "Й Й

Лопаток радіального СМ /(тангенціального СМ. осьового СМ болти) ог овен тан т винна знання пня Де епдсттеятнетіттетентть --ї 20 Т (юпатки Гв) ЗМ и ИН, 25 -- -т- с зх пін є ст н -- ння - шу Я 5 й НЕ ДИНИ ооо. с, с стіся т МИ що шої. й

Переважно далі засвідчуються в тім, що результуюча радіального (К) тангенціального (Т)- осьового (А) (ав) 35 дисбалансу всього комплекту лопаток (названого також дисбалансом лопаткового вінця) нижче четвертого со попередньо визначеного значення, що складає 100гем у даному прикладі для 24-х лопаток.

На Фіг.7А подані значення різних сумарних статичних моментів (КАТА), вимірюваних для кожного з 26 комплектів. Ці моменти коливаються від 11 до 8Огем, тобто кожний з них менше 100гем. Розподіл цих залишкових моментів (у формі гістограми) показано на Фіг.7В. Варто помітити, що якби дисбаланс лопаткового « дю вінця виходив за межі припустимого граничного значення, було б необхідно застосувати перестановку чи заміну - с пара лопаток для одержання дисбалансу в межах заданого значення.

В описаному прикладі здійснення розстановки 26-и комплектів з 24-х лопаток у кожнім з них виконували на :з» основі статичних моментів ЗО. Зрозуміло, можливо також виконання способу в усіченому варіанті на основі тільки двох статичних моментів, а саме радіального і тангенціального. У цьому випадку перевірку дисбалансу всього лопаткового вінця виконують на основі радіальної і тангенціальної результуючої (К-Т) статичного со моменту.

Зрозуміло, спосіб за винаходом, описаний для комплекту з 24-х лопаток, можна застосувати до будь-якого (ав) числа лопаток, що утворюють вінець лопаток, рівномірно розподілених по периферії ротора турбомашини. іме) їх 50

Claims

Формула винаходу іЧе) Я : Я Я шо

1. Спосіб розстановки лопаток ротора турбомашини, згідно з яким спочатку вимірюють радіальний і тангенціальний статичні моменти множини лопаток, призначених для оснащення цього ротора, потім ці лопатки класифікують у пари за критерієм вибору, обумовленим в залежності від значень двох зазначених заздалегідь 59 виміряних статичних моментів, і, на закінчення, лопатки вибраних пар послідовно встановлюють на роторі з ГФ) діаметрально протилежним розташуванням лопаток пари.

т 2. Спосіб розстановки лопаток ротора турбомашини за п. 1, який відрізняється тим, що зазначений критерій вибору полягає у визначенні для двох даних лопаток одночасно різниці їх радіальних статичних моментів і різниці їх тангенціальних статичних моментів і в перевірці того, що ці дві різниці не перевищують відповідно бо першого заздалегідь визначеного значення і другого заздалегідь визначеного значення.

З. Спосіб розстановки лопаток ротора турбомашини за п. 2, який відрізняється тим, що перше заздалегідь визначене значення складає 2:10"кгм.

4. Спосіб розстановки лопаток ротора турбомашини за п. 2, який відрізняється тим, що друге заздалегідь д5 визначене значення складає 4-10кгм.

5. Спосіб розстановки лопаток ротора турбомашини за п. 1, який відрізняється тим, що додатково вимірюють осьовий статичний момент лопаток вказаної множини і класифікацію в пари проводять з додатковим урахуванням виміряного осьового статичного моменту.

6. Спосіб розстановки лопаток ротора турбомашини за п. 2 чи 5, який відрізняється тим, що зазначений критерій вибору додатково полягає у визначенні для двох даних лопаток різниці їх осьових статичних моментів і в перевірці того, що вона не перевищує третього заздалегідь визначеного значення.

7. Спосіб розстановки лопаток ротора турбомашини за п. 6, який відрізняється тим, що третє заздалегідь визначене значення складає 4:10кгм.

8. Спосіб розстановки лопаток ротора турбомашини за п. 5, який відрізняється тим, що додатково 70 обчислюють сумарний статичний момент лопаток вказаної множини, а класифікацію в пари виконують з урахуванням обчисленого сумарного статичного моменту.

9. Спосіб розстановки лопаток ротора турбомашини за п. 8, який відрізняється тим, що вказаний критерій вибору полягає у визначенні дисбалансу залишкових радіального, тангенціального й осьового статичних моментів множини лопаток і перевірці того, що він не перевищує четвертого заздалегідь визначеного значення.

10. Спосіб розстановки лопаток ротора турбомашини за п. 9, який відрізняється тим, що четверте заздалегідь визначене значення складає 1 10кгм. с щі 6) (о) « с «в) г)

- . и? (ее) («в) іме) щ» 3е) іме) 60 б5