Способ измерения радиальных зазоров в турбомашинах

(я)5 6 01 БРЕТ ТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТВЕДОМСТВО СССР(71) Самарский моторный завод и Самарский филиал Института машиноведения АНСССР(56) Приборы и системы для измерения вибраций, Справочник, кн.2, М., Машиностроение, 1978, с.44,Авторское свидетельство СССРЬ 1193451, кл, 6 01 В 7/08, 1984.Авторское свидетельство СССРМ 1201672, кл. 6 01 В 7/08, 1984 (прототип). 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 обьясняется воздействием дестабилизирующих факторов, например распыленных мелких частиц пыли, масла и т,п., на область оптической связи источника света с фотоприемником.Известен способ измерения зазоров в турбомашинах между статором и торцами(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 вихретокового преобразователя последовательностями групп импульсов, соответству" ющих 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, обкладки которого формируют конструктивным 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 в 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 цент 1779908ра датчика, синхронизируют получаемый отдатчика зазоров сигнал с оборотами роторас помощью специального датчика синхронизации, соотносят измеренные значениязазоров с номерами соответствующих лопа. ток,Недостатком известного способа является низкая точность измерения радиальных зазоров в турбомашинах, Причинойуказанного недостатка является непрерывное возбуждение электромагнитного поля взоне измерения зазора, что накладывает ограничение на величину электрической мощности, прикладывэемой к ВТП,Вследствие этого ограничения в устройствах,реализующих известный способ, практически невозмокно повысить уровеньвыходного сигнала (соответственно отношение сигнал - шум) за счет повышениянапряжения питания датчика.Цель предлагаемого изобретения - повышение точности измерения радиальныхзазоров в турбомашинах между статором иторцами лопаток ротора,Поставленная цель достигается тем, чтов известном способе, заключающемся втом, что с торцами лопаток работающей турбомашины вводят во взаимодействие синхронизированный с ее вращением ВТП и поего сигналам оценивают радиальные зазоры между лопатками и указанным преобразователем, введены дополнительныеоперации, а именно ВТП возбукдают последовательностями из групп импульсов, выбираемых по числу лопаток в колесетурбомашины, а количество импульсов вкаждой группе выбирают их условия допустимой неравномерности огибающей выходного сигнала ВТП.Положительный эффект достигается врезультате увеличения амплитуды напрякения питания датчика пропорциональноскважности импульсов в последовательности и, следовательно, увеличения уровнявыходного сигнала датчика и отношениясигнала - шум при сохранении среднеймощности, рассеиваемой в датчике при непрерывномм питании.Авторам неизвестны способы, содержащие признаки, фигурирующие в предлагаемом способе в качестве отличительных.На фиг.1 представлена схема, поясняющая сущность способа измерения радиальных зазоров лопаток ротора; на фиг.2представлены диаграммы, поясняющиеформирование 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 роторапредлагаемым способом производится следующим образом. После подачи команды "Пуск", инициирующей процесс измерения, по временному интервалу между двумя со седними импульсами датчика синхронизации определяют величину:периода Т вращения ротора. Определяют параметры последовательности групп импульсов возбукдения вихретокового датчика;20 Т аьп = . Ь 1 -- +(в - 1)Ьа)- сме 360 Ощение момента времени формирования каждой последовательности относительно импульса датчика синхронизации;25 щ1; = Т -- смещения импульсов отно 360"сительно друг друга в последовательностях; где у 1 - угловое полокение первой лопатки относительно синхрометки на валу ротора;); - угловье положения лопаток относительно друг друга;а - величина угловой зоны чувствительности датчика зазоров;35 Л а - дискретное смещение лопатки взоне чувствительности датчика;И - число лопаток на колесе ооторэ исоответственно число импульсов в последовательности;М - число формируемых последовательностей импульсов;гп - номер формируемой последовательности.Далее формируют последовательностииз И (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 злектрический сигнал, пропорциональный зазору между датчиком и лопаткой, Послезавершения формирования последовательности импульс соотносят результаты преобразований к соответс вующим номерам лопаток. Объединяют результаты в группы, относящиеся к 1-о 1, 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 изобретенияСпособ измерения радиальных зазоровв турбомашинах, заключающийся в том, что с торцами лопаток работающей турбомашины вводят во взаимодействие синхронизи рованный с ее вращением вихретоковыйи еобразователь и по его сигналам оценипрвают радиальные зазоры между лопаткаткамии указанным преобразователем, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения, вихретоковый преобразователь возбуждают последовательностями из групп импульсов, выбираемых по числу лопаток в колесе турбомашины, а количество импульсов в каждой группе выби ают из условия допустимойра тнеравномерности огибающеи выходно огсигнала токовихревого преобразователя.Составитель В.БелкинТехред М,Моргентал Тираж ПодписноеГосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж. Раушская наб 4/5