Способ определения дефекта горизонтально расположенного ротора турбомашины без вскрытия цилиндра

 

Изобретение относится к машиностроению и позволяет повысить точность определения дефекта ротора турбомашин, имеющих каминные уплотнения. Для определения дефекта эксплуатацию турбомашины прекращают, ротор отсоединяют от валопровода и устанавливают на эластичные опоры 7. Снимают верхние половины каминных уплотнений и на их месте устанавливают приспособления для прикладывания усилий к ротору. Ротор дискретно поворачивают вокруг собственной оси, а в фиксированных его положениях нагружают ротор вертикальными усилиями, направленными вниз, изгибающими ротор и раскрывающими дефект 6 при его нижнем расположении. При этом на ротор воздействуют поочередно вибрационными нагрузками 12, направленными поперек оси ротора, и нагрузками 13, направленными вдоль нее, и измеряют вибрационную характеристику в виде резонансных частот колебаний ротора по собственным формам и сигналов акустической эмиссии. Дефект определяют по совпадению максимальных изменений указанных вибрационных характеристик при поворотах ротора вокруг оси. 4 ил.

СООЗ COBETCKHX

ЕЕСГ1УЬЛИН др 4 F 01 Р 25/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1$

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ KOMHTET

IlO ИЭОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ fKHT СССР

К АВТОРСКОМУ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4271712/24-06 (22) 29.06.87 (46) 30.06.89. Бил. Я 24 (71) Всесоюзный теплотехнический научно-исследовательский институт им. Ф.Э.Дзержинского (72) 10 Л.Израилев, В.А.Лукьяненко, В.Ф.Злепко, Я.Д.Беркович, В.Н.Тиллиб и И.В.Кулешова . (53) 621 .1 65 .004 .58 (088 .8) (56) Авто1.ское свидетельство СССР

У 892257, кл.. 01 Р 5/02, 1979. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЕФЕКТА ГОРИЗОНТАЛЬНО, РАСПОЛОЖг,ННОГО РОТОРА

ТУРБОМАШИНЫ БЕЗ ВСКРЫТИЯ ЦИЛИНДРА (57) Изобретение относится к машиностроению и позволяет повысить точность определения дефекта ротора тур-. бомашин, имеющие каминные уплотнения.

Для определения дефекта эксплуатацию турбомашины прекращают, ротор отсоединяют от валопровода и устанавлива,.Я0„, 1490304 А 1

2 ют на эластичные опоры 7. Счимают верхние половины каминных уплотнений и на их месте устанавливают приспособления для прикладывания усилий к ротору. Ротор дискретно поворачивают вокруг собственной оси, а в фиксированных его положениях нагружают ротор вертикальными усилиями, направленными вниз, изгибающими ротор и раскрывающими дефект 6 при его нижнем расположении, При этом на ротор воздействуют поочередно вибрационными нагрузками 12, направленными поперек оси ротора, и нагрузками 13, направленными вдоль нее, и измеряют нибрационную характеристику в виде резонансных частот колебаний ротора по собственным формам и сигналов акустической эмиссии. Дефект определяют по совпадению максимальных изменений укаэанных вибрациониых характеристик при поворотах ротора вокруг оси. 4 ил.

1490304

1О

55

Изобретение относится к машиностроению, преимущественно энергетического, в частности к способам экс-. плуатационного контроля эа развитием повреждений в турбомашинах.

Цель изобретения - повышение точ-, ности определения дефекта ротора для турбомашин, имеющих. каминные уплотнения, Ца фиг ° 1 изображена турбомашина с каминными уплотнениями; на фиг.2 " схема распределения нагрузок на ротор; на фиг.3 — схема приема, передачи и переработки сигналов акустической эмиссии; на фиг.4 - приспособление для прикладывания усилия к ротору.

Турбомашина включает корпус 2, каминные уплотнения 3 н ротор 4. Приспособление 5 для прикладывания усилий к ротору 4 устанавливаются в зоне каминных уплотнений 3. Ротор турбомашпны,содержащий дефект 6, установлен на эластичные опоры 7. К ротору прикладывают усилия 8, которые в совокупности с реакциями 9 опор 7 создают изгибающий момент 10. Воздействие изгибающего момента 10 и веса самого ротора приводит к раскрытию дефекта 6 при пахождении его в нижнем положении, Бибрационные нагрузки прикладывают к торцам ll ротора, че-. рецуя нагрузки 12, поперечно направленные к оси ротора„ и нагрузки 13, направленные вдоль оси.

Датчики 14„ воспринимающие сигналы акустической эмиссии, устанавливаются в ордах ротора (фиг.3), Схема прием, передачи и переработки сигналов акустической эмиссии содержит предварительные усилители 15, фильтры !6, усилители 17, сумматор 18 сигналов, блок 19 определения координат де< е.;тов, регистрирующее устройство 2(.

Приспособление для прикладывания усилий к ротору содержит плечо 21, закрепленное в шарнире 22 и опирающееся одним концом на ротор, а другим концом связанное через тягу 23 с гидродомкратом 24 (фиг,4). Г!арнир

22 связан через стойку 25 с корпусом турбомашины.

Способ осуществляется следующим образом.

Турбомашину 1 останавливают, например, в период текущего ремонта (фиг.l). Корпус 2 не вскрывают, но снимают верхние половины концевых каминных паровых уплотнителей 3. Б зоне каминных уплотнений 3 уста-навливаются приспособления 5 для прикладывания усилий к ротору 4.

Ротор, содержащий дефект 6, отсоединяют от валопровода и устанавливают на эластичные .опоры 7 в виде резиновых подушек, расположенных по торцам ротора (фиг.2). Эластичные опоры позволяют возбудить в роторе колебания и дискретно поворачивать его. Б этих опорах ротор электрически изолирован от корпуса цилиндра.

При колебаниях, если происходит задевание ротора о корпус, амккает-.я электрическая цепь и загорается лампочка. Однако при нормальпой работе схемы, реализующей способ, таких задеваний быть не должно„ так как максимальные амплитуды колебани:t ротора не превышают нескочьк.их микрон, а минимальные зазоры в проточной части составляют 0,5 мм, т.е. на два порядка больше. Ротор дискретно поворачивают вокруг оси и в каждом фиксированном угловом положении проводят следующие испытания. Специальным приспособлением к ро-.ору в зоне камин" ных уплотнителей прикчадывант усилия 8, направленные вертикально вниз.

Данные усилия вместе с реакциями 9 опор 7 создают момент 10, изгибающий ротор и раскрывающий дефект 6, когда тот находится в нижнем поло,женин. Раскрытии дефекта также способствует собственный вес ротора, Кроме того, прогиб ротора может быть создан и локальным температурным нагревом ротора при подаче на ротор в его средней части струи горячего пара. К открытым торцам 11 ротора вибратором прикладывают вибрационную нагрузку, чередуя нагрузки

12, поперечно направленные к оси ротора, и нагрузки 13, направленные вдоль его оси. При этом измерянт вибрационную характеристику в виде резонансных частот колебаний ротора по низшим четырем-шести собственным формам, а также в виде сигналов акустической эмиссии — количество и скорость импульсов. Такие испытания проводят до тех пор, пока ротор не совершит по.крайней мере три полных оборота для получения статистически достоверных результатов. При прохождении дефектом нижнего положения

1490304

f(L ) и

F — функции, зависящие от формы дефекта и формы колебаний.

5 где de, 1

1 т м и максимальном раскрытии его под действием усилий 8 наблюдается максимальное уменьшение резонансных частот и значения сигналов акустической . эмиссии. Факт наличия дефекта определяют по совпадению максимальных изменения резонансных частот и сигналов акустической эмиссии.

Сигналы акустической эмиссии вос — 10 принимаются датчиками 14, размещенными по торцам ротора, и поступают на предварительные усилители 15 (фиг.3).

Затем сигналы проходят через фильтры

16 и усилители 17, а потом поступа- 15 ют в сумматор 18 сигналов и блок )9 определения координат дефекта. В блоке 19 по разности интервалов времени прихода сигналов акустической эмиссии от дефекта на датчики пред- 20 варительно определяется местоположение дефекта по длине ротора. Полученные сигналы регистрируются устройством 20 типа круговой диаграммы. При этом сигналы из участков ротора в 25 местах приложения усилий к нему отсекаются путем фильтр.-ьции сигналов по частоте и величине временного интервала, равного времени прихода сигналов акустической эмиссии из участ- 30 ков приложения усилий на два датчика.

Характерный размер и местоположе", ние дефекта уточняется по соотношению максимальных изменений резонансных частот и сигналов акустической

35 эмиссии. Так, если дефект находится посередине ротора, то по первой форме резонансных частот чувствительность максимальна, а по второй узел колебаний. Сигналы акустичес- 40 кой эмиссии по временным интервалам будут равными. Геометрические характеристики дефекта определяются из соотношения:

Лы;/ы< = 4>15(h>/R) (R/L) (/>+2) f(g )Р 15

1 уменьшение частоты резо-. нансных колебаний; частота резонансных колебаний по i-й форме; 50 глубина дефекта; угловая протяженность трещины; радиус вала ротора в сечении трещины, 55 длина ротора;

Усилия на ротор создаются гидродомкратом 24, который передает усилие через тягу 23 на один конец пле-. ча 21 и через шарнир 22 и противо— ьоложный конец 21 на ротор.

Изобретение позволяет повысить точность определения дсфекта ротора для турбомашин, имеющих каминные уплотнения, путем раскрытия дефекта при прогибе ротора под действием вертикальных усилий, путем поочередного воздействия на ротор вибрационными нагрузками, направленными поперек оси ротора и вдоль нее, а также путем дополнительного измерения вибрационной характеристики в виде сигна-. лов акустической эмиссии.

Формула и з о б р е т е н и я

Способ определения дефекта горизонтально расположенного ротора турбомашины без вскрытия цилиндра, включающий отсоединение ротора от валопровода, воздействие на ротор вибрационными нагрузками и измерение вибрационной характеристики в виде резонансных частот колебаний ротора по собственным формам в фиксированных положениях ротора при его поворотах вокруг оси и определение наличия дефекта по факту изменения вибрационной характеристики в зависимости от угла поворота ротора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения дефекта ротора турбомашин, имеющих каминные уплотнения, снимают верхние половины каминных уплотнений, ротор устанавливают на эластичные опоры, располагаемые по торцам ротора, а в зоне каминных уплотнений к ротору прикладывают усилия, направленные вертикально вниз, причем вибра-., ционные нагрузки к ротору прикладывают поочередно поперек оси ротора и вдоль нее, вибрационную характеристику дополнительно измеряют в виде сигналов акустической эмиссии, а наличие дефекта определяют по совпадению максимальных измерений резонансных частот колебаний ротора и сигналов акустической эмиссии.

1490304

glue. Ф

Составитель С.Кузнецов

Редактор И.Келемеш Техред Л.Сердюкова Корректор С.Черни

Заказ 3674/36 Тираж 456 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета го изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101