Способ обнаружения явления кавитации в гидромашинах

. М. Фрид, В. В. Ильинский, В. Я. Громыко и Н,ОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ ЯВЛЕНИЯ КАВИТАЦИ В ГИДРОМАШИ НАХЗаявлено 29 января 1953 г. за М 982,449510 Описываемый способ обнаружения явления кавитации в гидромашинах имеет ту особенность, что степень развития кавитации определяют по количеству энергии, потеряиной ультразвуковьсм импульсом, посланным через зону кавитации на исследуемую лопатку гидроиашины.На фиг. 1 - 3 приведеньс схемы расположения аппаратурьсприменяемой при осуществлении опособа в различных условиях.Обнаружение явления кавитации на неподвижньсх лопатках и профилях работающих гидромашсин при помощи ультраакустических колебаний ооновано на том, что кавитация характеризуется образованием на границе профиля с жидкостью каверн, заполнессньсх пузырьками пара и газа. Образование этих пузырьков и величина поло тей, заполненчых имсс, т. е. степень развития кавитации обусловлена величиной местного понижения давления в жидкости.Следовательно, жидкость с главным образом - пограничссьсй ее слой) представляет собой уже не однородную среду, а смесь с пузырькаии, заполненными ее парами и газом, т. е. двухфазну:о систему,министерство тяжелого машиностро Если через зону кавитации на исследуемую лопатку или профиль послать ультразвуковой импульс, то последний частично отразится от поверхности раздела сред, частично пройдет через обе среды, При этом количество отраженной части энергии импульса, а следовательно, и ко личество потерянной в зоне кавитации энергии, будет зависеть от количества кавитационных пузырьков, их размеров и длины водны ультразвуковьсх колебаний.Коэффициент сгг поглощения энергии ультразвуковой волны для воздуха несравноино выше, нежели для воды, что весьма ценно для предлагаемого способа исследования кавитации вследствие резкого реагирования коэффициента поглощения на присутствие в жидкости кавитационных пузырьков., с,ля осуще твления способа просвечивания на противоположных стенках канала 1, в котором помесцен исследуемый профиль 2, закреплены скварцевый излучатель 3 и кварцевый приемничек 4. При помощи генератора 5 создаются импульсные электрические колебания, накладываемые на квагщевьсй ссзлмсатель 3, Ь 10022 бвследствие чего на последнем возникают ультразвуковые колебания той жс формы, которые распространяются в виде луча,в перпендикулярном направлении поверхности излучателя 3. Импульсы, пройдя жидкость и исследуемый профиль 2, попадают на кварцевую пластину - приемник 4. Вследствие упругих колебаний на приемной кзарцевой пластине возникают электрические колебания, которые усиливаются ламповым усилите лем б до необходимой величины и че рез детектор 7 попадают на регистрирующий прибор - осциллограф 8.Если на исследуемом профиле нет кавитации, то на экране осциллографа будет зафиксировавши посылочный 9 и приемный 10 импульсы, При этом приемочный импульс-всплеск на осциллографе будет меньше посылочного на .величину потерянной ультразвуковым лучом энергии.С появлением на профиле кавитации, во-первых, резко увеличиваются потери ультразвуковой энергии, и, вовторых, ббльшая часть ультразвуковых лучей, отразившись от кавитационных пузырьков, рассеется и не попадет на приемную кварцевую пластинку, Вследствие указанных причин приемный импульс-всплеск 11 ,на осциллографе либо резко уменьшится, с появлением кавитации, либо совсем пропадет со значительным ее развитием. Следовательно, по показаниям осциллографа или какого-ли.бо иного регистрирующего устройства можно судить о моменте появления кавитации 12, а также о степени ее развития.При осуществлении способа путемотражения ультразвуковой волны от поверхности, профиля (фиг, 2) отличие заключается в том, что излучающая и принимающая ультразвуковые волны кварцевые пластинки - излучатель 3 и приемник 4 устанавливаются по одну сторону гидроканала 1.Второй метод имеет ряд преимуществ по сравнению с первым: главное из них - большая чувствительность к фиксированию начальной стадии кавитации вследспвие того, что увеличивается потеря энергии ультразвукового луча, так как последний дважды пересекает зону кавитации 12. При осуществлении способа путем отражения ультразвуковой волчины от движущейся лопатки 13 (фиг. 3) применяют, помещенный в потоке после турбины или расположенный на корпусе турбины ультразвуковой искатель И, объединяющий в себе как излучатель 15, так и приемник 16 улыразвуковых волн, посылаемых на профиль лопатки гидротурбины. Когда лопатка И займет положение, обеспечивающее, посылку на исследуемое место лопатки ультразвуковой волны, происходит разрыв контакта 17, так называемого синхронизатора 18.В момент разрыва контакта 17 при,помощи генератора 19 создается импульс электрических колебаний, который подается через приемник 20 на осциллограф 21, во-первых, непосредственно от генератора, т. е. электрическим путем, и, во-вторых, через улыразвуковой искатель, т. е. водным путем. Вследствие различных скоростей прохождения импульса электрическим и водным путем на экране осциллографа получается два отстоящих на некотором расстоянии друг от друга импульса-всплеска 22 и 23. Первый импульс, прошедший электрическим путем, нс зави.сит от явлений, происходящих в водяном потоке, а следовательно,и постоянен по величине; второй импульс, прошедший водным путем, бу.дет реагировать как на образование кавитационных пузырьков, так и на инородные тела, проносящиеоя между лопаткой и ультразвуковым искателем, и, следовательно, меняется в зависимости от величины потерянной ультразвуковой энергии.Сравнивая эти два импульса, можно судить о количестве потеряиной энергии ультразвуковой волны, а следовательно, и фиксировать момент появления кавитации и степень ее развития.Описываемый способ обнаружения явления кавитации дает возможность обнаружить наличие кгвитации, которая не наблюдается визуально вследствие ее малой развитости как на,неподвижных профилях в гидро- каналах, так и на вращающихся лопастях гидромашин. Этот способ значительно проще и точнее громозд.М 100226 Фиг. 1 а и фи б,7 кого, требующего длительных испытаний, энергетического метода иссле дования кавитации в гидромашинах и позволяет осуществить контроль кавитационных условий работы машины при ее промышленной эксплуатации, а в соединении с электроавтоматикой позволяет выводить или не допускать работу гидромашин на ка витационном режиме. Пр едм ет из о бр етени я 1. Способ обнаружения явлениякавитации в гидромашинах, о т л ич а ю ц и й с я тем, что степень развития кавитации определяют по количеству энергии, потерянной ультразвуковым импульсом, посланным через зону кавитации на исследуемую лопатку гидромашины.2. Прием выполнения способа обнаружения явления кавитации по п. 1, отлича ющийся тем, что, с целью повышения чувствительности, ультразвуковой импульс направляют под углом к изучаемой поверхности лопатки и улавливают отражение этого импульса, дважды пересекшего зону кавитации.