Способ определения параметров колебаний лопаток турбомашин и устройство для его осуществления


 


Владельцы патента RU 2484439:

Ефанов Василий Васильевич (RU)
Морозов Валерий Владимирович (RU)

Изобретение относится к области измерения параметров механических колебаний и может быть использовано для бесконтактного измерения и непрерывного контроля амплитуды и частоты колебаний турбинных и компрессорных лопаток в эксплуатационных условиях. Техническим результатом изобретения является увеличение числа измеряемых параметров лопаток турбомашины. Технический результат достигается за счет установки радиолокационного устройства на базовом расстоянии от турбомашины под острым углом к перпендикуляру плоскости вращения лопаток, выделения частот Доплера сигнала, отраженного от движущихся лопаток турбомашины, выделения частоты Доплера сигнала от каждой движущейся лопатки, получения автокорреляционных функций сигналов, полученных для каждой i-й лопатки, определения амплитуды колебаний каждой i-й лопатки на основе сравнения значений автокорреляционных функций с порогом, по результатам сравнения судят об амплитуде колебаний, дополнительно определяют текущие значения скорости вращения лопаток турбомашины. В устройство дополнительно введены последовательно соединенные блок определения скорости вращения лопаток турбомашины и индикатор скорости вращения лопаток турбомашины, причем выход радиолокационного устройства соединен с входом блока определения вращения лопаток турбомашины. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области измерения механических колебаний и может быть использовано для бесконтактного измерения и непрерывного контроля параметров колебаний турбинных и компрессорных лопаток в эксплуатационных условиях.

Известен способ определения параметров колебаний лопаток турбомашин, основанный на бесконтактном съеме информации о колебаниях вращающихся лопаток, заключающийся в установке радиолокационного устройства на базовом расстоянии от турбомашины под острым углом к перпендикуляру к плоскости вращения лопаток, выделении частоты Доплера сигнала, отраженного от движущихся лопаток турбомашины, выделении частоты Доплера сигнала от каждой движущейся лопатки, получении автокорреляционных функций сигналов, полученных для каждой i-й лопатки, определении амплитуды колебаний каждой i-й лопатки на основе сравнения значений автокорреляционных функций с пороговыми значениями (патент РФ №2324907, G01H 11/00, G01M 13/00, Бюл. №14, 2008 г.).

Известно устройство для определения амплитуд колебаний лопаток турбомашин, содержащее последовательно соединенные радиолокационное устройство, выполняющее роль датчика, блок выделения частот Доплера, блок получения автокорреляционных функций и блок пороговых устройств (патент РФ №2324907, G01H 11/00, G01M 13/00, Бюл. №14, 2008 г.).

Недостатком известного способа и устройства является отсутствие информации о скорости вращения турбинных и компрессорных лопаток турбомашины.

Технический результат изобретения - увеличение числа измеряемых параметров лопаток турбомашины за счет дополнительного измерения скорости вращения лопаток турбомашины.

Технический результат достигается в способе определения параметров колебаний лопаток турбомашин, заключающемся в том, что осуществляют установку радиолокационного устройства на базовом расстоянии от турбомашины под острым углом к перпендикуляру плоскости вращения лопаток, выделяют частоты Доплера сигнала, отраженного от движущихся лопаток турбомашины, выделяют частоту Доплера сигнала от каждой движущейся лопатки, получают автокорреляционные функции сигналов, полученных для каждой 1-й лопатки, определяют амплитуду колебаний каждой i-й лопатки на основе сравнения значений автокорреляционных функций с пороговыми значениями, дополнительно определяют текущую скорость вращения лопаток турбомашин на основе последовательно соединенных блока определения скорости вращения лопаток турбомашины и индикатора скорости вращения лопаток турбомашины, причем выход радиолокационного устройства соединен с входом блока определения скорости вращения лопаток турбомашины.

Заявляемый способ реализуется в устройстве определения параметров колебаний лопаток турбомашин, содержащем последовательно соединенные радиолокационное устройство, блок выделения частот Доплера, блок получения автокорреляционных функций и блок пороговых устройств, в которое дополнительно введены последовательно соединенные блок определения скорости вращения лопаток турбомашин и индикатор скорости вращения лопаток турбомашин, причем выход радиолокационного устройства соединен с входом блока определения скорости вращения лопаток турбомашины.

Блок определения скорости вращения лопаток турбомашин содержит генератор сигналов, сдвиговый регистр, первый, второй, третий элементы И, первый, второй и третий элементы НЕ, первый, второй и третий счетчик, элемент ИЛИ и дифференцирующую цепь, причем входом блока определения скорости вращения лопаток турбомашины является первый вход сдвигового регистра, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходом генератора импульсов и выходом дифференцирующей цепи, вход которой соединен с выходом элемента ИЛИ, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом источника питания и четвертым выходом сдвигового регистра, первый, второй, третий и четвертый выходы сдвигового регистра соединены соответственно со вторым входом первого элемента И, со входом первого элемента НЕ и одновременно со вторым входом второго элемента И, с входом второго элемента НЕ и одновременно со вторым входом третьего элемента И, входом третьего элемента НЕ, выходы первого, второго, третьего элементов НЕ, соединены соответственно с третьими входами первого, второго и третьего элементов И, выходы которых соединены соответственно с первыми входами первого, второго и третьего счетчиков, вторые входы которых соединены с выходом дифференцирующей цепи, а выходы первого, второго и третьего счетчиков являются выходами блока определения скорости вращения лопаток турбомашины.

На чертеже приведена функциональная схема устройства определения параметров колебаний лопаток турбомашин.

Устройство для определения параметров колебаний лопаток турбомашин содержит последовательно соединенные радиолокационное устройство 1, выполняющее роль датчика, блок 2 выделения частот Доплера, блок 3 получения автокорреляционных функций, блок 4 пороговых устройств, блок 5 определения скорости вращения лопаток турбомашин и индикатор 6 скорости вращения лопаток турбомашин.

Блок 5 определения скорости вращения лопаток турбомашин содержит генератор 7 сигналов, сдвиговой регистр 8, первый 9, второй 10, третий 11 элементы И, первый 12, второй 13 и третий 14 элементы НЕ, первый 15, второй 16 и третий 17 счетчик, элемент ИЛИ 18 и дифференцирующую цепь 19.

Принцип работы устройства заключается в следующем.

Радиолокационное устройство 1, установленное под острым углом к перпендикуляру траектории вращения кромок лопаток, осуществляет излучение и прием радиолокационного сигнала. Частоты Доплера сигнала, отраженного от вращающихся лопаток турбомашины, выделяются в блоке 3 выделения частот Доплера и поступают на входы блока 4 получения автокорреляционных функций. На выходах данного блока 4 формируются автокорреляционные функции сигналов, отраженных от каждой 1-й лопатки. Амплитуда автокорреляционных функций зависит от амплитуды колебаний каждой i-й лопатки.

В блоке 4 пороговых устройств осуществляется сравнение значений амплитуд автокорреляционных функций с порогами. При превышении одного из пороговых значений сигнала формируется сигнал о превышении амплитуды колебаний i-й лопатки заданного значения.

Одновременно с выхода радиолокационного устройства 1 отраженные от вращающихся лопаток турбомашины сигналы поступают на вход блока 5 определения скорости вращения лопаток турбомашин и соответственно на первый вход сдвигового регистра 8.

В исходном состоянии в момент включения источника питания происходит обнуления логических элементов по цепи источник питания, первый вход элемента ИЛИ 18, дифференцирующая цепь 19, третий вход сдвигового регистра 8, вторые входы первого 15, второго 16 и третьего 17 счетчиков.

С первого, второго и третьего выходов сдвигового регистра 8 сигналы последовательно поступают на вторые входы первого 9, второго 10 и третьего 11 элементов И, на первые входы которых поступают импульсы с генератора 7 сигнала.

В момент поступления сигнала с первого выхода сдвигового регистра 8 на второй вход первого 9 элемента И через его первый вход обеспечивается поступление импульсов от генератора 7 сигналов на первый вход первого 15 счетчика.

В момент поступления сигнала со второго выхода сдвигового регистра 8 на вход первого 12 элемента НЕ прекращается поступления импульсов с выхода генератора 7 сигналов на первый вход первого 15 счетчика за счет снятия сигнала с выхода первого 12 элемента НЕ и соответственно с выхода первого 9 элемента И.

Таким образом, на выходе первого 15 счетчика сформирован сигнал, пропорциональный скорости вращения лопаток турбомашины в текущий момент времени.

Одновременно сигнал со второго выхода сдвигового регистра 8 поступает на второй вход второго 10 элемента И, с выхода которого поступает на первый вход второго 16 счетчика.

В момент поступления сигнала с третьего выхода сдвигового регистра 8 на вход второго 13 элемента НЕ прекращается поступление импульсов с выхода генератора 7 сигналов на первый вход второго 16 счетчика за счет снятия сигнала с выхода второго 13 элемента НЕ и соответственно с третьего входа второго 10 элемента И.

Таким образом, на выходе второго 16 счетчика сформирован сигнал, пропорциональный скорости вращения лопаток турбомашины в текущий момент времени.

Одновременно сигнал с третьего выхода сдвигового регистра 8 поступает на второй вход третьего 11 элемента И, с выхода которого поступает на первый вход третьего 17 счетчика.

В момент поступления сигнала с четвертого выхода сдвигового регистра 8 на вход третьего 14 элемента НЕ прекращается поступление импульсов с выхода генератора 7 сигналов на первый вход третьего 17 счетчика за счет снятия сигнала с выхода второго 14 элемента НЕ и соответственно с третьего входа третьего 11 элемента И.

Таким образом, на выходе третьего 16 счетчика сформирован сигнал, пропорциональный скорости вращения лопаток турбомашины в текущий момент времени.

Одновременно сигнал с четвертого выхода сдвигового регистра 8 поступает через элемент ИЛИ на вход дифференцирующей цепи 18, с выхода которой поступает сигнал обнуления на третий вход сдвигового регистра и вторые входы первого 15, второго 16 и третьего 17 счетчиков и обеспечивается следующий цикл измерений.

Сигналы с выходов счетчиков (15, 16, 17) поступают на входы индикатора 6 скорости вращения лопаток турбомашин.

Таким образом, происходит увеличение числа измеряемых параметров лопаток турбомашины за счет дополнительного измерения скорости вращения лопаток турбомашины.

1. Способ определения параметров колебаний лопаток турбомашин, заключающийся в установке радиолокационного устройства на базовом расстоянии от турбомашины под острым углом к перпендикуляру плоскости вращения лопаток, выделении частот Доплера сигнала, отраженного от движущихся лопаток турбомашины, выделении частоты Доплера сигнала от каждой движущейся лопатки, получении автокорреляционных функций сигналов, полученных для каждой i-й лопатки, определении амплитуды колебаний каждой i-й лопатки на основе сравнения значений автокорреляционных функций с пороговыми значениями, при этом по результатам сравнения судят об амплитуде колебаний лопаток, отличающийся тем, что определяют текущее значение скорости вращения лопаток турбомашины на основе последовательно соединенных блока определения скорости вращения лопаток турбомашины и индикатора скорости вращения лопаток турбомашины, причем выход радиолокационного устройства соединен с входом блока определения скорости вращения лопаток турбомашины.

2. Устройство для определения параметров колебаний лопаток турбомашин, содержащее последовательно соединенные радиолокационное устройство, выполняющее роль датчика, блок выделения частот Доплера, блок получения автокорреляционных функций и блок пороговых устройств, отличающееся тем, что содержит последовательно соединенные блок определения скорости вращения лопаток турбомашины и индикатор скорости вращения лопаток турбомашины, причем выход радиолокационного устройства соединен со входом блока определения скорости вращения лопаток турбомашины.

3. Устройство для определения параметров колебаний лопаток турбомашины по п.2, отличающееся тем, что блок определения скорости вращения лопаток турбомашины содержит генератор импульсов, сдвиговый регистр, первый, второй, третий элементы И, первый, второй и третий элементы НЕ, первый, второй и третий счетчик, элемент ИЛИ и дифференцирующую цепь, причем входом блока определения скорости вращения лопаток турбомашины является первый вход сдвигового регистра, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходом генератора импульсов и выходом дифференцирующей цепи, вход которой соединен с выходом элемента ИЛИ, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом источника питания и четвертым выходом сдвигового регистра, первый, второй, третий и четвертый выходы сдвигового регистра соединены соответственно со вторым входом первого элемента И, со входом первого элемента НЕ и одновременно со вторым входом второго элемента И, с входом второго элемента НЕ и одновременно со вторым входом третьего элемента И, входом третьего элемента НЕ, выходы первого, второго, третьего элементов НЕ соединены соответственно с третьими входами первого, второго и третьего элементов И, выходы которых соединены соответственно с первыми входами первого, второго и третьего счетчиков, вторые входы которых соединены с выходом дифференцирующей цепи, а выходы первого, второго и третьего счетчиков являются выходами блока определения скорости вращения лопаток турбомашины.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к лабораторно-иснытательной технике, а именно к установкам для исследования и доводки вращающихся элементов конструкции машин, преимущественно, газотурбинных двигателей.

Изобретение относится к контролю и диагностике технического состояния межроторных подшипников (МРРП) двухвальных авиационных газотурбинных двигателей (ГТД) и может быть использовано в авиадвигателестроении для раннего выявления дефектов в процессе изготовления, эксплуатации, технического обслуживания и/или ремонта ГТД.

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к стендам для испытания механических передач, и может применяться, в частности, для испытания зубчатых передач при их изготовлении или в процессе эксплуатации.

Изобретение относится к области измерения механических колебаний по величине сигнала отражения и может быть использовано для бесконтактного измерения и непрерывного контроля параметров колебаний турбинных и компрессорных лопаток в эксплуатационных условиях.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к испытательной технике, и может быть использовано в стендах замкнутого контура при обкатке и испытании элементов машин.

Изобретение относится к машиностроению и может найти применение в испытательной технике, а именно в стендах для испытания машин, механизмов, валов, агрегатов, приводов и т.п.

Изобретение относится к испытательной технике и предназначено для проведения испытаний узлов хвостовой части трансмиссий вертолетов. .

Изобретение относится к области подшипниковой техники и направлено на точное выявление дефектов работающих подшипников качения на ранней стадии их возникновения, что обеспечивается за счет того, что вибрации работающего подшипника, измеренные в виде временной диаграммы аналогового сигнала волнового процесса, преобразуют в цифровые данные и предварительно фильтруют известным способом.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения моментов сопротивления в шарнирных устройствах механических систем космических аппаратов при экстремальных температурах.

Изобретение относится к роторно-статорным узлам, в которых используются магнитные подшипники и, в частности, к способам тестирования для тестирования узла ротора и вала до изоляции.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к испытательной технике, и может быть использовано при исследованиях работы зубчатых передач, преимущественно низкоскоростных

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к стендам для проведения испытаний на действие радиальных нагрузок и переменных вращающих моментов на вращающиеся валы приводов

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для контроля состояния новых и бывших в эксплуатации подшипников. Способ заключается в следующем: подготавливают подшипник к сборке в соответствие с регламентированной технологическим процессом процедурой, устанавливают его на стендовое оборудование, имитируют условия и режимы работы в изделии и измеряют нормированное интегральное время микроконтактирования, по которому определяют вид смазки в подшипнике путем его сравнения со значением, соответствующим переходу к граничной смазке, 0 или 1. В случае величины параметра времени микроконтактирования, равным 0 или 1, измеряют среднее электрическое сопротивление, по которому судят о состоянии подшипника. При нахождении величины этого параметра в диапазоне от величины значения перехода к граничной смазке до 1 измеряют обратную этому параметру величину - нормированное интегральное время целостности поверхностных пленок. О состоянии подшипника судят по рассчитываемому относительному коэффициенту смазывающей способности, зависящему от номинальной площади пятна контакта наиболее нагруженного тела качения с кольцом и плотности микронеровностей поверхностей. Технический результат заключается в повышении достоверности контроля состояния подшипников. 1 ил.

Способ включает обработку заготовки и измерение ее профиля в двух поперечных сечениях. Для повышения точности до обработки измеряют в двух удаленных друг от друга поперечных сечениях значения биения, размера и профиля базовых и обрабатываемых поверхностей заготовки, при закреплении заготовки на станке фиксируют положение точек измерения относительно зажимных элементов оснастки, а также фактические параметры процесса резания, причем деталь с обработанной поверхностью измеряют в тех же точках и от тех же измерительных баз, что и заготовку, затем по результатам измерения определяют положение оси вращения инструмента и оси зажимных элементов оснастки, и по уменьшению значения диаметра обработанной поверхности относительно настроечного размера режущего инструмента с учетом радиальной составляющей силы резания, рассчитанной для фактических параметров процесса резания, определяют жесткость инструментальной оснастки. 4 ил., 2 табл.

Изобретение относится к стендовым испытаниям коробок перемены передач тракторов и других транспортных средств. Способ включает многократное циклическое нагружение коробки перемены передач знакопеременной инерционной нагрузкой с реверсивным изменением скорости вращения коробки перемены передач от минимальной до максимальной для данного цикла нагружения. На этапах разгона и торможения используется один и тот же стендовый электродвигатель, работающий либо для генерирования крутящего момента, либо для создания тормозящего крутящего момента. Предлагается также стенд для обкатки коробок перемены передач, реализующий заявленный способ. Технический результат заключается в повышении эффективности обкатки коробок перемены передач транспортных средств и уменьшает затраты электроэнергии на обкатку коробок перемены передач. 2 н. и 8 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к машине и способу контролирования состояния предохранительного подшипника машины. Способ контролирования состояния предохранительного подшипника (14) машины (12) заключается в том, что предохранительный подшипник (14) улавливает роторный вал (1) машины (12) при выходе из строя магнитного подшипника (6) машины (12). При этом предохранительный подшипник (14) имеет наружное кольцо (3) и расположенное с возможностью вращения относительно наружного кольца (3) внутреннее кольцо (2). Для контроля состояния предохранительного подшипника (14) выключают магнитный подшипник (6) и приводят роторный вал (1) во вращательное движение с заданным ходом движения, причем для этого роторный вал (1) соответственно приводят в движение машиной (12), которая управляется вышестоящим управлением (23), и с помощью датчика (5) измеряют физическую величину (G) предохранительного подшипника (14). Также заявлена соответствующая машина (12) для контролирования состояния предохранительного подшипника (14). Технический результат: обеспечение возможности контролирования состояния установленного в машине (12) предохранительного подшипника (14). 2 н.п. и 20 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к стендам для испытания механических передач, и может быть использовано для испытания зубчатых передач. Стенд содержит привод, входной и выходной валы для установки ведущих и ведомых колес зубчатых передач с одинаковым передаточным отношением соответственно, нагружатель, связанный с валом. Привод и входной вал соединены пальцевой муфтой, на входной и выходные валы установлены ведущие и ведомые колеса двух испытываемых передач соответственно. При этом один из валов выполнен в виде двух полых полувалов, а нагружатель выполнен в виде торсиона и поперечно-свертной муфты, одна полумуфта которой жестко закреплена на внешнем торце одного полого полувала, а вторая ее полумуфта жестко закреплена с выступающим из этого же полого полувала торцом торсиона, который расположен внутри полых полувалов и жестко закреплен одним концом на внешнем торце другого полого полувала. При этом стенд снабжен термометром и диагностической аппаратурой, а привод снабжен датчиком тока и напряжения и устройством для измерения частоты вращения двигателя. Техническим результатом является упрощение конструкции, увеличение объема информации, получаемой в ходе испытаний, а также комплексная оценка факторов, влияющих на потери мощности в зубчатой передаче. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Устройство относится к электроизмерительной технике, в частности к измерению износа подшипниковых узлов погружных электродвигателей, и может быть использовано в народном хозяйстве для бесперебойного водоснабжения. Технический результат заключается в обеспечении возможности осуществлять ступенчатый контроль износа подшипниковых узлов при работающем и отключенном электродвигателе, а также в возможности автоматического отключения насосной установки в момент наступления предельного износа подшипникового узла. Устройство для контроля степени износа подшипниковых узлов погружных электродвигателей содержит соединенные соединительной муфтой электродвигатель и насос, датчик состояния подшипниковых узлов с электрическими подводящими проводами, блок управления и сигнализации. Для осуществления ступенчатого контроля подшипниковых узлов электродвигателя путем контроля осевых и радиальных смещений оси вала электродвигателя дополнительно установлена система управления, включающая закрепленную соосно на соединительной муфте с возможностью перемещения в осевом и радиальном направлениях дисковую муфту, не менее пяти датчиков состояния подшипниковых узлов и не менее пяти изолированных электродов. Электроды электрически связаны с соответствующими датчиками состояния подшипниковых узлов электродвигателя, которые другим концом подключены через регулятор чувствительности и пороговое устройство к блоку управления с сигнальными лампами. 2 ил.

Изобретение относится к турбомашиностроению, в частности к способам определения долговечности дисков турбомашин путем моделирования в процессе стендовых испытаний эксплуатационных условий нагружения и поврежденности в критических зонах дисков турбомашин. Сущность: в верхнем крепежном отверстии элемента обода диска создают контактные напряжения. Нагружают элемент обода диска повторяющимися циклическими растягивающими усилиями. Последовательность повторяющихся циклических растягивающих усилий задают в виде нарастающих ступенчатых циклов, воспроизводящих график набора оборотов турбомашины от пуска из холодного состояния до ее остановки. Каждая ступень нагружения сопровождается определенной выдержкой нагрузки по времени. Воспроизводят место возникновения и траекторию роста трещины в критических зонах дисков турбомашин, наблюдаемую при эксплуатации. Фиксируют количество циклов нагружения до разрушения элемента обода диска. Технический результат: возможность моделирования в процессе стендовых испытаний эксплуатационных условий нагружения и поврежденности в критических зонах дисков турбомашин. 1 ил.

Изобретения относятся к измерительной технике, в частности к области контроля состояния газотурбинных двигателей, и могут быть использованы для контроля вибрационных явлений, появляющихся в газотурбинном двигателе летательного аппарата во время работы. Способ состоит в том, что устанавливают спектр частот вибрационного сигнала, характерного для состояния работы двигателя и его компонентов, используют множество вибрационных сигнатур, каждая из которых соответствует вибрационному явлению, которое появляется во время работы авиационных двигателей того же типа, что и контролируемый, и причиной которого является дефект или ненормальная работа компонента двигателей. При этом в спектре идентифицируют точки кривых, которые отвечают математическим функциям, каждая из которых определяет вибрационную сигнатуру, для каждой идентифицированной кривой, соответствующей дефекту компонентов двигателя, анализируют амплитуду, связанную с точками кривой, по отношению к предопределенным значениям амплитуды, соответствующим степени серьезности дефекта, и при превышении значения амплитуды или при обнаружении ненормальной работы передают сообщение, связанное с вибрационной сигнатурой. Система содержит средства получения вибрационного сигнала, средства установления спектра частот вибрационного сигнала, базу данных, содержащую множество вибрационных сигнатур, средства идентификации в спектре частот вибрационной сигнатуры, средства анализа амплитуды и средства передачи сообщения, связанного с вибрационной сигнатурой. Технический результат заключается в улучшении качества контроля за состоянием газотурбинного двигателя. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх