Способ измерения радиальных зазоров в турбомашинах

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля радиальных зазоров в турбомашинах. Цель изобретения - повышение точности измерения за с чет возбуждения вихретокового преобразователя последовательностями групп импульсов, соответствующих числу лопаток в -турбине. Этот преобразователь устанавливается на статоре турбины и взаимодействует с лопатками ее ротора. Огибающая выходных сигналов преобразователя по амплитуде пропорциональна зазору между торцами лопаток и статором . 2 ил.

СО103 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 В 7/08

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) Сп ИСАН И Е ИЗОБРЕТЕ Н Ия К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4787455/28 (22) 30.01.90 (46) 07.12.92, Бюл. Иг 45 (71) Самарский моторный завод и Самарский филиал Института машиноведения АН

СССР (72) В.M.Áåëêèí, В.Н.Пинес, 10.Н.Секисов, О.П.Скобелев и А.А.Хритин

{56) Приборы и системы для измерения вибраций..., Справочник, кн.2, M., Машиностроение, 1978, с.44.

Авторское свидетельство СССР

hL 1193451, кл. G 01 В 7/08, 1984.

Авторское свидетельство СССР

N- 1201672, кл. 6 01 В 7/08, 1984 (и рототип).

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного автоматического контроля радиальных зазоров в турбомашинах, преимущественно, между статором и торцами лопаток ротбра, в процессе их сборки, испытаний и эксплуатации. Известен способ измерения зазоров между неподвижной и подвижной частями в турбомашинах, основанный на измерении интенсивности светового потока, проходящего через зазор и падающего нг оптическое окно фотоприемника.

Недостатком указанного способа является низкая точность измерения, что объясняется воздействием дестабилизирующих факторов, например распыленных мелких частиц пыли, масла и т.п., на область оптической связи источника света с фотоприемником.

Известен способ измерения зазороа в турбомашинах между статором и торцами

„„5U„„1779908 А1 (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАДИАВЬНЫХ

ЗАЗОРОВ В ТУРБОМАШИНАХ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля радиальных зазоров в турбомашинах, Цель изобретения — повышение точности измерения за счет возбуждения вихретокоаого преобразователя последовательностями групп импульсов, соответствующих числу лопаток в турбине. Этот преобразователь устанавливается на статоре турбины и взаимодействует с лопатками ее ротора. Огибающая выходных сигналов преобразователя по амплитуде пропорциональна зазору между торцами лопаток и статором. 2 ил. лопаток ротора, основанный на измерении электрической емкости конденсатора, об-:;, кладки которого формируют конструктив- ным путем на статоре и торцах лопаток ротора машин.

Недостатком способа является низкая точность измерения в связи с воздействием на указанный конденсатор внешних электрических полей и нестабильности диэлектрических свойств воздушного промежутка между обкладками конденсатора.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ измерения в турбомашинах зазоров между статором и торцами лопаток ротора, заключающийся а том. что с помощью вихретокового преобразователя (ВТП) возбуждают переменное электромагнитное поле в зоне измерения зазора, фиксируют максимальные значения изменения сигнала датчика, пропорциональные зазорам в моменты прохождения лопаток цент1779908 ра датчика, синхронизируют получаемый от датчика зазоров сигнал с оборотами ротора с помощью специальнога датчика синхронизации, соотносят измеренные значения зазоров с номерами соответствующих лопа. ток, Недостатком известного способа является низкая точность измерения радиальных зазоров в турбомашинах, Причиной указанного недостатка является непрерывное возбуждение электромагнитного поля в зоне измерения зазора, что накладывает ограничение на величину электрической мощности, приклэдывэемай к ВТП.

Вследствие этого ограничения в устройствах,реализующих известный способ, практически невозмо>кно повысить уровень выходного сигнала (саответственно отношение сигнал — шум) за счет повышения напря>кения питания датчика.

Цель предлагаемого изобретения — повышение точности измерения радиальных зазоров в турбомашинах между статорам и торцами лопаток ротора.

Поставленная цель достигается тем, чта в известном способе, заключающемся в там, ITo с торцами лопаток работающей турбамашины вводят ва взаимодействие синхронизированный с ее вращением ВТП и па его сигналам оценивают радиальные зазоры между лопатками и указанным преобразователем, введены дополнительные операции, э именно ВТП возбу>кдают последовательностями из групп импульсов, выбираемых по числу лопаток в колесе турбомашины, а количество импульсов в каждой группе выбирэ от их условия допустимой неравномерности огибающей выходного сигнала ВТП.

Положительный эффект достигается в результате увеличения амплитуды напря>кения питания датчика пропорционально скважнасти импульсов в последовательности и, следовательно, увеличения уровня выходного сигнала датчика и отношения сигнала — шум при сохранении средней мощности. рассеиваемой в датчике при непрерывном питании.

Авторам неизвестны способы, содержащие признаки, фигурирующие в предлагаемом способе в качестве отличительных.

На фиг.1 представлена схема, поясня ощая сущность способа измерения радиальных зазоров лопаток ротора: на фиг.2 представлены диаграммы, поясняющие формирование последовательностей импульсов питания датчика: а) диаграммы сигнала "Пуск"; б) диаграмма сигнала датчика синхронизации; в) диаграмма последовательности импульсов питания (ИП) ВТП; г) диаграмма сгруппированных результатов.

5 На фиг.1 показаны лопатки 1, 2 и 3, установленные на колесе 4 ротора, датчик 5 зазора, размещенный на статоре 6, датчик 7 синхронизации, метка 8 нэ валу 9 ротора.

Измерение радиальных зазоров между

10 статором и торцами лопаток колеса ротора предлагаемым способом производится следующим образом. После подачи команды

"Пуск", инициирующей процесс измерения, по временному интервалу между двумя со15 седними импульсами датчика синхронизации определяют величину:периода Т вращения ротора. Определяют параметры последовательности групп импульсов возбу>кдения вихретокового датчика;

20 Т а — . (vI — — +(m — 1)Ьа)- СмЕЗбо щение момента времени формирования каждой последовательности относительно импульса датчика синхронизации;

25 щ ; = Т вЂ” — смещения импульсов отно б0" сительно друг друга в последовательностях; где 1 1 — угловое поло>кение первой лопатки относительно синхрометки на валу ротора;

yl; — угловь е положения лопаток относительно друг друга;

Q — величина угловой зоны чувствительности датчика зазоров;

Ла — дискретное смещение лопатки в зоне чувствительности датчика;

N — число лопаток на колесе ротора и соответственно число импульсов в последовательности;

M — число формируемых последовательностей импульсов;

m — номер формируемой последовательности.

Далее формируют последовательности из N (по числу лопаток) групп импульсов возбуждения вихретокового датчика зазора, причем в каждой группе формируют по

М импульсов (выбираемых из условия допустимой неравномерности огибающей выходнбго сигнала ВТП). Током ВТП в ответ на каждый импульс питания возбуждают электромагнитное поле, взаимодействующее с лопаткой в зоне чувствительности. В результате индуктивность ВТП изменяется в зависимости от углового положения лопатки в зоне чувствительности и от зазора между торцами лопатки и статором турбомашины, Выходной параметр ВТП преобразуют в электрический сигнал, пропорциональный зазору между датчиком и лопаткой. После

1779908 завершения формирования последовательности импульс соотносят результаты преобразований к соответст вующим номерам лопаток. Объединяют результаты в группы, относящиеся к 1-о1, 2-ой и т.д, лопаткам, с сохранением порядка их получения во времени, находят по М точкам в каждой группе аппроксимирующие зависимости результатов преобразования от углового перемещения лопаток в зоне чувствительности датчика и по минимумам этих зависимостей определяют величинь! зазоров для каждой из лопаток (фиг.2).

Таким образом, по сравнению с прототипом, предлагаемый способ измерения радиальных зазоров между статором и торцами лопаток ротора турбоагрегата выгодно отличается оТ способа измерения с непрерывным питанием ВТП, так как при сохранении средней мощности, рассеиваемой в ВТП, позволяет увеличить амплитуду напряжения питания пропорционально средней скважности импульсов последовательности и этим увеличить уровень выходного сигнала и, соответственно. соотношение сигнал/шум.

5 Ф.ормула изобретения

Способ измерения радиальных зазоров в турбомашинах, заключающийся в том, что с торцами лопаток работающей турбомашины вводят во взаимодействие синхронизи10 рованный с ее вращением вихретоковый преобразователь и по его сигналам оценивают радиальные зазоры между лопатками и указанным преобразователем, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения15 точности измерения, вихретоковый преобразователь .возбуждают последовательностями из групп импульсов, выбираемых по числу лопаток в колесе-турбомашины, а количество импульсов в каждой группе выби20 рают из условия допустимой неравномерности огибающей выходного сигнала токовихревого преобразователя.

1779908

1 4

3 м 3

3 р

Составитель В.Белкин

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Н.Гунько

Редактор

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

Заказ 4428 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. PaywcKa> наб„4/5