Устройство для обнаружения поврежденных лопаток турбомашин

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ПОВРЕЖДЕННЫХ ЛОПАТОК ТУРБОМАШИН, содержащее датчик частоты вращения и анализатор, выход которого соединен с входом индикатора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и улучшения эксплуатационные характеристик, в него введены датчик положения ручки управления двигателя, регулятор, частоты вращения, два фидьтра преобразователя , вычислитель и дифференциатор , -причем на валу турбомашины установлен датчик частоты вращения, дервый выход которого соединен с первым входом регулятора .частоты вращения, второй вход которого подключён к первому выходу датчика положения ручки управл1ения двигателя , второй выход которого через первый} фцльтр-преобразователь соединен с первым входом вычислителя, второй Jвxoд которого подключен через второй § фильтр-преобразователь к второму выходу датчика частоту враще ния, а выход - черкез дифференциатор с входом анализатора. оа 4iii ;о СЛ

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СЭ,НЮИЬ

РЕСПУБЛИК

4(51) G 01 P 3 44

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧНРЫТИЙ !

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н a 5 TOPCKONV СаиДиезЬстВЪ (21) 2991059/24-10 (22) 14.10.80 (46) 15.01.85.Бюл. У 2 (72) В.Д.Коковин и В.М.Удовенко (53) 621. 317. 39: 531. 7(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 705341, кл. Q 01 Р 3/54, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

У 242472, кл. 4 01 P 3/48, 1964 . (прототип) . (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ

ПОВРЕЖДЕННЫХ ЛОПАТОК ТУРБОИАШИН, содержащее датчик частоты вращения и анализатор, выход которого соединен с входом индикатора, о т л и ч а— э

:ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и улучшения эксплуатационных характеристик, в не..SU„„1134915 А

ro введены датчик положения ручки управления двигателя, регулятор частоты вращения, два фильтра преобразователя, вычислитель.и дифференциатор, .причем на валу турбомашины установлен датчик частоты вращения,,первый выход которого соединен с первым входом регулятора частоты вращения, второй вход которого подключен к первому выходу датчика положения ручки управления двигателя, второй выход которого через первый фильтр-преобразователь соединен с первым входом вычислителя, второй вход которого подключен:через второй

42 фильтр-преобразователь к второму Е выходу датчика частоты вращения, а выход — через дифференциатор с входом анализатора.

1 11349

Изобретение относится к технике контроля состояния лопаток турбомашины, например авиационного газотурбйнного двигателя.

Известен датчик скорости вращения, содержащий емкостной датчик частоты вращения и формирователь импульсов 11).

Недостатком устройства является невозможность определения поврежде- !О ния лопаток турбомашин.

Известно также устройство для обнаружения поврежденных лопаток турбомашины, содержащее датчик частоты вращения и анализатор, выход кото- 15 рого соединен с входом индикатора.

В устройстве над каждым рабочим колесом компрессора турбомашины установлен индуктивный датчик. При прохождении лопаток в месте установки 2О датчиков на выходе последних образуются электрйческие импульсы, частота следования которых пропорциональна числу лопаток в колесе и частоте вращения ротора турбомашины. В случае 25 обрыва лопатки анализаторы фиксируют нарушения указанной частоты и подают сигналы на индикаторы (23.

В таком устройстве используется большое количество специальных импульсных датчиков, при установке которых необходимо препарировать корпус турбомашины. Кроме того, в устройстве применяется большое количество анализаторов и индикато- 35 ров, равное количеству датчиков.

Все это делает его сложным и недостаточно надежным.

Цель изобретения — повышение надежности и улучшение эксплуатацион 4О ных характеристик устройства за счет исключения и датчиков (.n — - число рабочих колес) из корпуса турбомашины и использования для дефектовки лопаток одного датчика частоты 45 вращения ротора турбомашины.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее датчик частоты вращения и анализатор, выход которого соединен с входом индикатора, введены датчик положения ручки управления двигателя, регулятор частоты вращения, два фильтра преобразователя, вычислитель и дифференциатор, причем на валу 55 турбомашины установлен датчик частоты вращения, первый выход которого соединен с первым входом регулятора

15 частоты вращения, второй вход которого подключен к первому выходу датчика положения ручки управления двигателя, второй выход которого через первый фильтр-преобразователь соединен с первым входом вычислителя, второй вход которого подключен через второй фильтр-преобразователь к второму выходу датчика частоты вращения, а выход — через дифференциатор с входом анализатора.

На чертеже приведена схема устройства.

Датчик частоты вращения 1, установленный на роторе 2, и датчик положения ручки управления двигателя

3 связаны первыми выходами через регулятор частоты вращения 4 с камерой сгорания 5, а вторыми выходами соответственно через фильтры-преобразователи 6 и 7 — с вычислителем 8, выход которого через дифференциатор

9 и анализатор 10 связан с индикатором 11.

Частота вращения ротора 2, измеряемая датчиком 1, поддерживается регулятором частоты вращения 4 в соответствии с положением ручки управления двигателя, измеряемым датчиком

3. Измеренные сигналы через фильтрыпреобразователи 6 и 7 подаются на вход вычислителя 8, который определяет постоянную времени контура частоты вращения, а дифференциатор 9 вычисляет производную от нее. При нормальном функционировании авиационного газотурбинного двигателя скорость изменения постоянной времени контура частоты вращения обусловливается изменением режима полета, режима работы силовой установки и не превьппает определенной величины.

При обрыве лопатки в компрессоре или турбине происходит нарушение равномерного течения воздуха и газа по тракту. Вследствие этого изменяются динамические характеристики газотурбинного двигателя и скорость изменения постоянной времени контура частоты вращения превьппает обычную. Анализатор 10 подает сигнал на индикатор 11.

Определение постоянной времени контура частоты вращения производится следующим образом. Контур частоты вращения состоит из датчика положения ручки управления двигателя

3, с выхода которого на регулятор

3 11349

4 поступает задающий сигнал. Регулятор частоты вращения 4 изменяет подачу топлива в камеру сгорания 5.

При этом изменяется частота вращения ротора 2, величина которой измеряется датчиком 1 и поступает в регулятор 4 в качестве сигнала обратной связи. Измеренное положение ручки управления двигателя является входным, а частоты вращения ротора 2 10 выходным параметрами идентифицируемого контура частоты вращения. Фильтры-преобразователи 6 и 7 представляют собой цепочку инерционных звеньев и имеют передаточную функ- 15 цию

1 (Т +1)

Р где р — оператор дифференцирования;

Т вЂ” постоянная времени инерционного звена, (— число инерционных звеньев в фильтре.

Линейные комбинации сигналов на выходах фильтров-преобразователей б и 7 позволяют получить сигналы, связанные с динамическими параметрами идентифицируемого контура частоты вращения соотношением!

Таким образом, включение в устройство датчика положения ручки управления двигателя фильтров-преобразователей, вычислителя и диффе- ренциатора позволяет обнаружить поврежденные лопатки турбомашины без использования при этом специальных датчиков, встраиваемых в корпус га35 зотурбинного двигателя, и применять с один датчик частоты вращения, установленный на роторе турбомашины.

Составитель М.Хаустов

Редактор О.Колесникова Техред М.Кузьма Корректор-Г.Огар

Заказ 10085/40 Тираж 898 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 где(),(указывает на то, что заключенная в них функция фильтруется а

15 4 раэ фильтром с передаточной функци " Р Р =<ТЕ+1>

Т вЂ” искомая постоянная времени н контура частоты вращения;

Ьо — коэффициент передачи;

О„() — напряжение, снимаемое с датчика частоты вращения; (Ц вЂ” напряжение, снимаемое с с(рьян датчика положения ручки управления двигателя; — время.

Указанное выражение представляет собой линейное алгебраическое уравнение относительно неизвестных параметров Тд и 6, Искомый параметр T на основе рекуррентных соотношений

)определяется вычислителем 8. Исследование результатов записи указанных параметров авиационного газотурбинного двигателя в момент обрыва лопаток турбомашины по материалам полетной информации показало, что при этом постоянная времени кон-, тура частоты вращения увеличивается в среднем в 1,6-2 раза.