Способ определения негерметичности оболочки полого ротора при работе центробежного устройства

Изобретение относится к области испытаний устройств на герметичность и может быть использовано для выявления негерметичности оболочки полого ротора центробежного устройства. Сущность: разгоняют ротор до рабочей частоты вращения. Подают во внутреннюю полость ротора заранее определенную порцию газа. Судят о наличии негерметичности оболочки ротора по факту уменьшения частоты вращения ротора или по превышению заранее определенного эталонного значения параметра, характеризующего нормальные затраты мощности на раскрутку и торможение газа во внутренней полости бездефектного ротора. Технический результат: упрощение выявления негерметичности оболочки полого ротора центробежного устройства. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к определению технического состояния и отбраковки дефектных центробежных устройств с полыми роторами.

Технической задачей, которую решает предлагаемое изобретение, является выявление негерметичности оболочки полого ротора во время работы центробежного устройства.

Из уровня техники известны способы выявления негерметичности замкнутых объемов отдельных изделий с помощью галоидных течеискателей.

Например, существует способ контроля герметичности [1], при котором изделие, например полый ротор, заключают в испытательную камеру, заполняют его полость контрольным веществом до требуемого давления, выдерживают в течение определенного времени, определяют реакцию течеискателя на контрольное вещество, накопленное в испытательной камере, при этом перед испытаниями определяют реакцию течеискателя на фоновое содержание контрольного вещества в испытательной камере с контролируемым изделием, после чего предварительно взвешенный проницаемый корпус с контрольным веществом помещают в испытательную камеру с контролируемым изделием и выдерживают в течение времени накопления, определяют реакцию течеискателя на накопленное контрольное вещество, извлекают проницаемый корпус из испытательной камеры и вновь взвешивают, очищают испытательную камеру до начального фонового содержания контрольного вещества, заполняют полость изделия контрольным веществом до требуемого давления, выдерживают в течение того же времени накопления, определяют реакцию течеискателя на контрольное вещество, накопленное в испытательной камере, а величину негерметичности изделия рассчитывают по определенному соотношению. Этот способ проверки герметичности не применим при проверке герметичности вращающегося полого ротора, то есть при работе центробежного устройства.

Известен способ определения технического состояния и отбраковки дефектных центробежных устройств с полыми роторами [2], который заключается в измерении амплитуды колебания ротора и сравнении с эталонным значением. Причем измеряют амплитуду колебания угловой скорости вращения ротора, которую определяют по изменению мгновенного значения сдвига фазы между напряжением на статоре двигателя центробежного устройства и эдс датчика оборотов ротора, регистрируемый электрический сигнал представляют в виде гармонического ряда и сравнивают набор порядковых номеров гармонических составляющих в ряде и величины их амплитуд с эталонными значениями. Способ реализует система, содержащая управляющий вычислительный комплекс сбора и обработки информации, управляемый коммутатор с подключенными датчиками оборотов центробежных устройств и блок измерения временных интервалов, входы которого подсоединены соответственно к источнику электропитания и к управляемому коммутатору, а выход по интерфейсной магистрали соединен с управляющим вычислительным комплексом сбора и обработки информации. Этот способ определения технического состояния работающих центробежных устройств не позволяет выявлять негерметичные роторы, поскольку нет физических причин для отличия амплитуды колебания негерметичного ротора от эталонного значения амплитуды колебания герметичного ротора.

Известен способ централизованного контроля технического состояния группы центробежных устройств с полыми роторами [3], включающий измерение мгновенного значения напряжения на статоре двигателя устройства и мгновенного значения эдс датчика оборотов полого ротора, формирование набора текущих значений информационного сигнала центробежного устройства в виде текущих значений сдвига фаз между мгновенным значением напряжения на статоре двигателя и мгновенным значением эдс датчика оборотов ротора, амплитудно-частотное гармоническое преобразование набора текущих значений информационного сигнала центробежного устройства в набор значений величин амплитуд гармонических составляющих гармонического ряда, идентификацию вида и значимости дефектов устройства, отличающийся тем, что для контролируемого массива устройств в режиме реального времени на программируемом по длительности временном интервале выполняют серию однородных измерений и формируют наборы текущих значений информационного сигнала массива центробежных устройств, при этом для каждого устройства фиксируют время начала текущего однородного измерения в серии, по сформированному набору текущих значений информационного сигнала центробежного устройства в серии однородных измерений вычисляют усредненное значение величины информационного сигнала центробежного устройства на временном интервале, набирают последовательность из не менее 2p+1 усредненных величин информационного сигнала центробежного устройства, выполняют амплитудно-частотное гармоническое преобразования набранных последовательностей и формируют набор значений p амплитуд гармонических составляющих гармонического ряда устройств контролируемого массива. Этот способ комплексной диагностики технического состояния действительно позволяет в большом массиве работающих центробежных устройств выявлять роторы с трещинами в крышках, то есть негерметичные роторы. Недостатком этого способа отбраковки центробежных устройств с негерметичными полыми роторами является сложность его реализации и необходимость использования специальных вычислительных средств.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является относительно простой способ выявления негерметичности оболочки полого ротора работающего центробежного устройства, не требующий специальных вычислительных средств для его реализации.

При разгоне центробежного устройства с полым ротором (см. фиг. 1) в пространстве между стенками ротора и корпуса возникает область разреженного пространства, откуда газ откачивается с помощью молекулярных уплотнений во внутреннюю полость ротора и покидает ротор по неподвижной трубке, как показано стрелками. При работе такого центробежного устройства на вакууме при постоянной частоте вращения ротора практически вся полезная мощность двигателя затрачивается на преодоление сил трения (W1) в опоре ротора. При подаче газа через входной клапан в центробежное устройство и внутреннюю полость ротора, как показано стрелками, газ раскручивается и устанавливается экспоненциальное распределение давления газа, минимальное давление - в центральной части ротора, а максимальное давление - на периферии, вблизи стенки ротора. Газ тормозится о неподвижную трубку и выходит по ней из ротора и центробежного устройства через открытый выходной клапан, как показано стрелками. При постоянном расходе газа через ротор устанавливается газодинамическое равновесие, характеризуемое определенным значением полезной мощности двигателя, которая затрачивается на преодоление сил трения (W1), на раскрутку и торможение газа (W2). В случае негерметичности ротора, возникает поток газа в пространство между стенками ротора и корпуса, как показано стрелками на фиг. 2. Увеличение давления в этом пространстве приводит к значительному увеличению сил трения наружной поверхности оболочки ротора о газ. На преодоление сил трения о газ за ротором двигатель затрачивает дополнительную мощность (W3). Эта дополнительная мощность прямо пропорциональна величине потока газа из внутренней полости ротора через негерметичный участок оболочки ротора, например трещину, расслоение, раскрывшуюся пору в материале, и зависит от места расположения этого участка. Чем ближе по отношению к молекулярному уплотнению расположен негерметичный участок оболочки ротора, тем меньше зона локального увеличения давления за ротором, меньше силы трения ротора о газ и меньше дополнительная мощность W3. Негерметичность работающего ротора приводит к нарушению газодинамического равновесия и со временем может привести к функциональному отказу центробежного устройства из-за увеличения дефекта и увеличения потребляемой мощности до момента уменьшения ротором частоты вращения.

Негерметичность оболочки ротора может возникать при разгоне ротора, когда вращающиеся детали ротора испытывают большие растягивающие напряжения, поэтому целесообразно проводить техническую диагностику центробежных устройств после их изготовления до монтажа и начала эксплуатации.

В предлагаемом способе определения технического состояния и отбраковки дефектных центробежных устройств разгоняют ротор до рабочей частоты вращения, закрывают выходной клапан, а через входной клапан подают заранее определенную порцию газа во внутреннюю полость ротора. Порцию газа выбирают таким образом, чтобы затраты мощности на преодоление сил трения в опоре ротора, на раскрутку и торможение газа во внутренней полости бездефектного ротора составляли определенное (эталонное) значение, при этом бездефектный ротор не уменьшал частоту вращения. Негерметичность оболочки дефектного ротора определяют по превышению затратами мощности эталонного значения или по факту уменьшения частоты вращения ротора.

Изобретение может быть реализовано следующим образом (см. фиг. 3).

Входной клапан (6) центробежного устройства (7) соединяют с клапаном (2) вакуумного насоса (1) и с заполненным инертным газом калиброванным сосудом (4) с клапаном (3). При закрытом клапане калиброванного сосуда (3) откачивают центробежное устройство (7) по входной и выходной трассам с клапанами (6) и (5) соответственно, для создания глубокого вакуума внутри центробежного устройства. Разгоняют ротор до рабочей частоты вращения, которую измеряют прибором (8), после чего закрывают выходной клапан устройства (6) и клапан насоса (2). Открывают клапан калиброванного сосуда (3), при этом инертный газ попадает во внутреннюю полость ротора, после чего входной клапан (6) и клапан калиброванного сосуда (3) закрывают. Газ остается в полости ротора, поскольку клапаны устройства (5) и (6) закрыты. В случае уменьшения частоты вращения ротора, которую измеряют прибором (8), судят о наличии негерметичности в оболочке ротора. При стабильной частоте вращения ротора измеряют параметр, характеризующий затраты мощности двигателя, например потребляемую электрическую мощность, ток в обмотках статора электродвигателя. Измеренное значение сравнивают с заранее известным «эталонным» значением параметра. В случае значимого превышения «эталонного» значения параметра судят о наличии негерметичности в оболочке ротора. После проведения технической диагностики выходной клапан устройства (5) и клапан вакуумного насоса (2) открывают, откачивают инертный газ из центробежного устройства. Затем ротор тормозят, бездефектное центробежное устройство отправляют для монтажа и эксплуатации, а дефектный ротор ремонтируют или заменяют другим.

Аналогичным образом проводят диагностику небольших массивов из N центробежных устройств, параллельно подключенных к входным и выходным трассам (см. фиг. 4). При этом порция газа в калиброванном сосуде должна быть в N раз больше, чем для единичного устройства. Перед напуском газа все входные клапаны должны быть открыты, а все выходные клапаны закрыты. После напуска газа в центробежные устройства все входные клапаны закрывают в произвольной последовательности в течение не ограниченного времени. После проведения диагностики все выходные клапаны открывают также без ограничений по последовательности и времени.

Авторы изобретения утверждают, что предлагаемый способ диагностики является технически осуществимым и применимым в промышленности. Возможность выявления дефектных центробежных устройств с негерметичной оболочкой ротора предложенным способом экспериментально подтверждена для массива параллельно подключенных устройств при N=1…20.

Список использованных источников

[1] Способ контроля герметичности. Патент на изобретение RU 2527659.

[2] Способ выявления дефектов (возмущений) в газовых центрифугах изотопно-разделительного каскада и система диагностики для его реализации. Патент на изобретение RU 2236308.

[3] Способ централизованного контроля технического состояния группы газовых центрифуг. Заявка на изобретение RU 2006133412.

1. Способ определения негерметичности оболочки полого ротора центробежного устройства, при котором разгоняют ротор до рабочей частоты вращения, подают во внутреннюю полость ротора заранее определенную порцию газа, судят о наличии негерметичности оболочки ротора по факту уменьшения частоты вращения ротора.

2. Способ определения негерметичности оболочки полого ротора центробежного устройства, при котором разгоняют ротор до рабочей частоты вращения, подают во внутреннюю полость ротора заранее определенную порцию газа, судят о наличии негерметичности оболочки ротора по превышению заранее определенного эталонного значения параметра, характеризующего нормальные затраты мощности на раскрутку и торможение газа во внутренней полости бездефектного ротора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам контроля герметичности изделий, содержащих пробный (рабочий) газ (вещество). Сущность: вакуумируют замкнутую оболочку с размещенным в ней изделием до заданного давления.

Изобретение относится к средствам контроля герметичности устройств и может быть использовано для контроля герметичности гидравлических баллонов. Сущность: стенд содержит две емкости (10, 11) с жидкостью, выполненные в виде криостатов.

Изобретение относится к средствам для испытания на герметичность труб и их соединений в трубных решетках теплообменных аппаратов. Сущность: устройство содержит корпус (1), с расположенной внутри вакуумной камерой (11), которая посредством канала соединена с измерительной трубкой, закрепленной одним концом в корпусе (1).

Изобретение относится к области оптических методов контроля и касается течеискателя. Течеискатель включает в себя ячейку с входом пробного газа, селективно или исключительно проницаемую для пробного газа мембрану и оптический измерительный участок, образованный лазером и фотодетектором.

Изобретение относится к бортовому оборудованию, преимущественно телекоммуникационных спутников. Способ включает изготовление коллекторов (К) и соединительных трубопроводов (СТ) из трубы специального профиля (с двумя полками).

Изобретение относится к области оптических методов контроля и касается устройства для проведения течеискания в нескольких точках контроля. Устройство включает в себя несколько измерительных ячеек для оптического обнаружения пробного газа, каждая из которых имеет средство возбуждения для перевода пробного газа в метастабильное состояние, источник излучения и приемник излучения, а также базовый блок, соединенный с измерительными ячейками с помощью оптических волокон.

Изобретение относится к способам контроля герметичности изделий. Сущность: контролируемое и контрольное изделия заполняют пробным веществом до требуемого давления, после чего заключают в идентичные замкнутые оболочки и выдерживают в течение определенного времени.

Изобретение относится к области исследований на герметичность. Сущность: течеискатель имеет испытательное впускное отверстие (10) для соединения проходящей испытание тестовой камеры.

Изобретение относится к области транспортного машиностроения. Испытательный стенд для исследовательских и доводочных работ по оценке влияния внешнего воздействия дождя на виброакустику автомобиля содержит установку имитации дождя, состоящую из четырех регулируемых по высоте телескопических стоек с установленным на них дождевальным устройством, устройство подачи воды с расходомером и запорной арматурой, измерительную и анализирующую виброакустическую аппаратуру, установленную в салоне исследуемого ТС, размещенного под дождевальным устройством.

Изобретение относится к космической технике, а именно к способам испытаний на герметичность гидравлических систем терморегулирования (СТР) космических аппаратов, снабженных гидропневматическими компенсаторами, при их наземной подготовке.

Изобретение может быть использовано в системе управления двигателем внутреннего сгорания. Предложены способы и система для создания достаточного разрежения в топливном баке для выявления утечек. В то время как давление в топливном баке 20 находится в его механических пределах, пары топлива продуваются из бачка 22 в двигатель 10 с открытым изолирующим клапаном 110 для создания требуемого уровня разрежения в топливном баке 20. После этого топливный бак изолируется путем закрытия изолирующего клапана 110, и одновременно с продувкой осуществляется выявление утечек. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение может быть использовано в системах топливоподачи двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Предложены способы и система для обнаружения утечки топливной системы. Давление наддува от компрессора 74 турбонагнетателя и/или вакуум из впускного коллектора 44 ДВС последовательно прикладываются к топливному баку 20 через бачок 22 для паров топлива. Утечка обнаруживается на основании последующего изменения давления в топливном баке. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при контроле герметичности самолетных топливных баков сложной конфигурации. Контроль герметичности осуществляется с использованием рабочей газовой смеси воздуха с контрольным газом (элегазом или гелием). За пределами контролируемого топливного бака создают линию подачи рабочей газовой смеси и линию циркуляции рабочей газовой смеси. В линии подачи рабочей газовой смеси устанавливают газовый смеситель для получения концентрации смеси, необходимой для обнаружения течи. В линии циркуляции устанавливают вентилятор для обеспечения циркуляции смеси через топливный бак. Герметичность или негерметичность контролируемого топливного бака устанавливают по показаниям течеискателя - прибора, который позволяет обнаружить утечку газовой смеси и представить количественную оценку величины течи. Технический результат - создание стабильной концентрации рабочей газовой смеси и исключение расслоения рабочей газовой смеси в топливном баке, благодаря чему повышаются эффективность и качество контроля герметичности топливных баков сложной конфигурации. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано в нефтяной и газовой промышленности. Стенд для испытания заполненного газообразным углеводородом скважинного оборудования внешним гидравлическим давлением при высоких температурах содержит корпус с герметично закрытой крышкой внутренней полостью. Во внутренней полости установлено скважинное оборудование. Внутренняя полость имеет возможность соединения с системой создания гидравлического давления и имеет возможность соединения с линией сброса жидкости. На корпусе установлен охватывающий внутреннюю полость нагреватель. При этом скважинное оборудование с одной стороны соединено с верхней частью внутренней камеры сосуда высокого давления, а с другой стороны имеет возможность соединения с линией сброса газа. Верхняя часть внутренней камеры имеет возможность поочередного соединения с системой подачи газообразного углеводорода и с системой подачи инертного газа. Нижняя часть внутренней камеры имеет возможность соединения с системой повышения давления. Внутренняя камера на границе между верхней частью и нижней частью имеет возможность соединения с линией слива жидкости. Технический результат - испытание внешним гидравлическим давлением скважинного оборудования, заполненного газообразным углеводородом под высоким давлением, при высоких температурах.1 ил.

Устройство предназначено для испытания воздухом на герметичность полостей свариваемых между собой деталей конструкций изделий и относится к области подводного судостроения. Устройство для испытания воздухом выполнено в виде подвижного штыря с входным патрубком, имеющего внутри сквозное отверстие для подачи сжатого воздуха. На штыре жестко закреплена на 3-х (трех) электроприхватках гайка, а с нижнего торца штыря установлен через резьбовую поверхность и резиновую прокладку наконечник. В нижней части наконечник имеет выступающее отверстие и опорную поверхность, уплотняемую резиновой прокладкой. Подвижный штырь закреплен через резьбовую поверхность со скобой, представляющей собой единую конструкцию в сборе с втулкой и основанием. С помощью гайки и гаечного инструмента-ключа осуществляется заводка выступающим отверстием наконечника устройства для испытания воздухом в отверстие испытываемой конструкции изделия, а затем закрепление и обжатие его. Технический результат заключается в обеспечении надежного и герметичного закрепления устройства на испытываемой конструкции изделия, снижении трудоемкости и улучшении условий выполнения работ по испытаниям с соблюдением всех требований техники безопасности. 2 ил.

Группа изобретений относится к области исследования устройств на герметичность и может быть использована для контроля герметичности резервуаров, котлов, баков, трубопроводов и прочих объектов с односторонним доступом. Сущность: устройство для контроля герметичности содержит электрический вакуумный насос, вакуумную рамку. Электрический вакуумный насос включает в себя два независимых мембранных насоса, приводимых в действие от одного электродвигателя и размещенных в одном корпусе. Вакуумная рамка включает в себя рамный элемент с установленным на нем резиновым профилем. Резиновый профиль в области контакта с поверхностью контролируемого изделия имеет треугольные выступы, между которыми расположены каналы, сопряженные с отверстиями рамного элемента. Технический результат: упрощение проведения проверок с достижением более высокого уровня контроля, снижение энергозатрат. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к доильному оборудованию молочного животноводства. Стенд включает остов (1) со стойкой (2), на которой установлен мотор-редуктор (3). Приводной вал (4) мотор-редуктора содержит кривошип (5) с присоединенным к нему посредством шарнира (6) шатуном (7). Шатун посредством шарнира (8) соединен с кулисой (9), установленной на валу (10). К противоположному концу вала прикреплен телескопический рычаг (11) со вставкой (12), выполненной с возможностью перемещения относительно корпуса (13) винтом (14) и фиксации в новом положении гайкой (15). Вставка снабжена шарниром (16), посредством которого к ней прикреплена тяга (17) переменной длины с фиксатором (18). Второй конец тяги посредством шарнира (19) прикреплен к штоку (20), установленному в направляющей (21). Шток посредством тензометрического силоизмерительного датчика (22) прикреплен к рамке (23) с винтом (24) для фиксации испытуемого ползуна (25) коммутатора воздушных потоков (26). Коммутатор также включает основание (27) с пазами (28-30) и базу (31) с патрубком (32), соединенным с источником вакуумметрического давления и патрубками (33, 34) для отвода коммутируемого воздушного потока, совмещенными с пазами основания. Улучшается имитация работы и испытание коммутатора воздушных потоков пульсатора доильных стаканов. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Группа изобретений относится к области испытательной техники и может быть использована в нефтяной, химической и других отраслях промышленности для проверки герметичности резервуаров, трубопроводов и т.п. Установка для контроля герметичности содержит вакуумный насос, соединенный с вакуумной рамкой, при этом вакуумный насос состоит из двух ступеней насоса, приводимых в действие от электродвигателя и размещенных в корпусе, внутри которого также расположен электронный блок управления вакуумным насосом, включающий модуль радиоканала, взаимодействующий с пультом дистанционного управления, блок питания радиоканала и электромагнитный клапан, соединенный с двумя ступенями вакуумного насоса. Причем один выход модуля радиоканала связан со средством включения электродвигателя, а другой выход модуля радиоканала связан с электромагнитным клапаном. Вакуумная рамка для контроля герметичности содержит прозрачный экран, уплотнитель из эластомера, прикрепленный по периметру к прозрачному экрану, образующие вместе друг с другом полость, и клапаны, каждый из которых содержит корпус, закрепленный на прозрачном экране, с сообщающимся с полостью каналом, в котором установлен подпружиненный шток, имеющий на конце рукоятку. При этом в корпусе одного клапана выполнены отверстие для откачки воздуха из полости и отверстие для подключения вакуумметра, а в корпусе другого клапана выполнено отверстие для притока воздуха в полость. Технический результат - упрощение контроля герметичности одним специалистом при более низких энергозатратах. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области испытаний устройств на герметичность и может быть использовано для выявления негерметичности оболочки полого ротора центробежного устройства. Сущность: разгоняют ротор до рабочей частоты вращения. Подают во внутреннюю полость ротора заранее определенную порцию газа. Судят о наличии негерметичности оболочки ротора по факту уменьшения частоты вращения ротора или по превышению заранее определенного эталонного значения параметра, характеризующего нормальные затраты мощности на раскрутку и торможение газа во внутренней полости бездефектного ротора. Технический результат: упрощение выявления негерметичности оболочки полого ротора центробежного устройства. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

Наверх