Способ вибродиагностирования газотурбинных двигателей

(9)5)5 6 01 М 15/00 ЗОБРЕТЕНИЯ ИСАН ОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Дорошко С,М. Контроль и диагнование технического состояния гэзотных двигателей по вибрациопараметрам, - М.; Транспорт, 1984,118.(54) СПОСОБ ВИБРОДИАГНОСТИНИЯ ГАЗОТУРБИННЫХ ДВИГАТЕЛЕ(57) Использование: диагностированитурбинных установок, испытания ави йлов и стир- оурбинным с. 115 РО га Изобретение относится к области д ностирования силовых установок и пре щественно может быть использован эксплуатации .и испытаниях авиацион газотурбинных двигателей (ГТД) при оп делении их технического состояния.Целью изобретения является повы ние достоверности обнаружения неиспр ностей двигателей. Испытания Г показали, что предложенное техничес решение позволяет достигнуть достов ность диагностирования двигателей по в рационным параметрам в проце эксплуатации не ниже 0,99, тогда кэк ог ные способы дают разброс достоверност зависимости от конкретных условий) от д имуо в е- авТД ое ери(и ) ьзуетс нэстро систем вру сг их пэ я эффект йки регу ы управ орэния на раметров овня стик ка ется то, что пр неиспрэвност 1 че ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) о 0,95. В изобретении и лияния изменения ур ировочных характер ения подачей топлив зменение диагност2ных газотурбинных двигателей. Сущность изобретения: производится запуск и приемистость двигателя с минимальных до максимальных частот вращения. Измеряют и регистрируют вибросигнал и частоту вращения ротора при номинальном и предельных значениях настройки топливорегулирующей аппаратуры. По отклонениям вибросигнала от эталонного на переходных режимах для характерных частот вращенйя ротора определяют техническое состояние двигателя, 1 ил. вибрации при возникновении и развитии неисправностей. Для этого проводят испытания диагностируемого двигателя на заданных переходных режимах при предельных (согласно норм ТУ) настройках топливорегулирующей аппаратуры (минимально допуСтимых избытках топлива, обеспечивающих время запуска двигателя в пределах норм ТУ, и максимально допустимых по забросу температуры газа зэ турбиной избытках топлива).При этом имеет место наиболее полная комбинация возмущающих воздействий (газо- и гидродинамических нагрузок от вступающих во взаимодействие деталей и узлов проточной части двигателя и его агрегатов, изменения демпФирования и т,п,), генерирующих колебания с определенными частотами и проявля(ощих техническое состояние с максимальной полнотой.В изобретении использу и возникновении и развитии иГТД наибольший прирост вибрации наблюдается в точках, кратных "резонансным" частотам, при предельных настройках топливорегулирующей аппаратуры, Вид и степень развития. неисправности оценивают по возрастанию амплитудных значений уровня вибросигнала по частоте вращения из-за появлениядополнительных гармоник от развивающейся неисправности, Классифицируя отклонения изменений амплитудной огибающей вибросигнала по частоте вращейия, можно судйть о ранних признаках большой группы неисправностей проточной части и агрегатов двигателя, которые при других способах вибродиагностирования не проявляются вплоть до отказа агрегатов или узлов двигателя. Заявляемый способ состоит из следующих взаимообусловленных операций:1, Задается переходной режим работы двигателя с измерением и регистрацией вибросигнала и частоты вращения ротора при исходной (номинальной) настройке топливорегулирующей аппаратуры,2, Выполняются операции по и. 1 при настройке топливорегулирующей аппаратуры на минимально допустимые избытки топлива.3, Выполняются операции по и, 1 при настройке топливорегулирующей аппаратуры на максимально допустимые избытки топлива.4. По отклонениям вибросигнала на за:исях переходного режима по п.п. 2 и 3 от исходного(эталонного), для характерных частот вращения ротора, определяют техническое состояние ГТД,Существенным признаком изобретения, отличающим заявленное решение от прототипа и обеспечивающим достижение поставленной цели, является введение в процесс диагностирования (по регистрируемым параметрам вибросигнала и частоты вращения ротора) регулировок САУ двигателя на минимально и максимально допустимые избытки топлива на заданных переходных режимах.Данным способом охватываются такие группы неисправностей, как повреждения деталей проточной части двигателя, разрушения лопаток компрессора или турбины, разрушения подшипников опор роторов, нарушения соосности валов и приводов агрегатов, нарушения работы САУ двигателя и т.п.Возможность достижения положительного эффекта при осуществлении изобретения определяется тем, что регулировка САУ двигателя в пределах норм ТУ широко используется в эксплуатации для повышениянадежности и эффективности функционирования ГТД, Для осуществления способа используются стандартные процедуры5 регулирования и опробования двигателя вусловиях эксплуатирующих организаций.На чертеже приведены примеры проявления неисправности двигателя на переходном режиме при регулировках автоматики10 на минимальные (а) и максимальные (б) избытки топлива, а также при исходном(номинальном) положении регулирующихэлементов (в),Изобретение иллюстрируется следую 15 щим примером.Проводится диагностирование авиационных двухконтурных турбореактивныхдвигателей (ТРДД) при их эксплуатации всоставе силовой установки летательного ап 20 парата (ЛА), состоящей из двух двигателей.Измеряют параметры виброскорости и частоты вращения ротора компрессора высокого давления (КВД) в процессе запускадвигателя, Параметрическая информация25 после преобразования выводится на экрандисплея бортовой ЭВМ для сравнения с эталонными значениями или записывается набортовой регистратор для последующегоанализа на ЭВМ наземного устройства об 30 работки типа "Луч" с выводом данных награфопостроитель.При многократных испытаниях ГТД было установлено, что исправные двигателиимеют одинаковый характер вибросигнала35 на заданном переходном режиме, что позволяет получить устойчивые эталоны, характеризующие исправное состояние поданному параметру,В левой части фигуры 1 приведены в40 образном представлении информации (наконтрастном фоне) эталоны исправного состояния на переходном режиме запускадвигателя с следующей последовательности: для минимального (а), максимального45 (б) и номинального (в) избытков топлива.Верхние кривые (и) характеризуют изменения частоты вращения ротора КБД, нижние(В) - огибающей вибросигнала. На верхнихкривых гмеются характерные перегибы в50 районе приведенных частот вращения и == 35; (точка 1) и и= 70 4 (точка 2) от максимального значения. Первый из них связан спереключением топливной автоматики с автомата запуска на автомат приемистости,55 второй - с переключением на центробежный регулятор частоты вращения при выходе на режим малого газа. Указаннымперегибам соответствуют характерные изменения нижних кривых (В), показанные начертеже,При этом нарушение соответствия между точками перегиба линии частоты вращения (и) и положением выбросов в записи вибросигнала (В), а также изменение амплитуды вибросигнала в этих точках являются эффективными признаками возникновения неисправностей в двигателе (неуравновешенность роторов иэ-за повреждения лопаток, разрушение деталей опорных подшипников и др.).Однако при сравнительно скоротечном процессе запуска (в случае настройки на большие избытки топлива) эти признаки имеют нечеткое проявление. Причиной является то, что при высокой интенсивности вибрационных процессов сигналы отдельных неисправностей трудно различимы в общем вибрационном фоне.Реализация переходного режима при минимальном избытке топлива позволяет увеличить время процесса запуска и тем самым "растянуть" кривую огибающей вибросигнала, что обеспечивает более четкое проявление указанных диагностических признаков.При этом на исправном двигателе при изменении регулировочных характеристик топл.аной автоматики на минимальные и максимальные избытки топлива сохраняется средний уровень выбросов вибросигнала в характерных точках, В случае возникновения и развития неисправности двигателя изменяются (в этих точках) амплитуды вибросигнала при минимальном и максимальном избытках топлива; одновременнопри минимальном избытке топлива происходит смещение экстремальных значений5 вибросигнала относительно указанных характерных точек. что показано на чертеже,справа,Пример проявления неисправного вибросостояния ТРДД (разбалансировка10 ротора, связанная с повреждением лопаткитурбины) для случаев минимального, максимального и номинального избытков топливапри запуске показан в правой части чертежа.15формула изобретения Способ вибродиагностирования газотурбинных двигателей путем измерения и20 регистрации значений вибросигнала и час-тоты вращения ротора двигателя на переходных режимах, сравнения измеренного иэталонного значений вибросигнала для характерных частот вращения и определения25 технического состояния двигателя по отклонению измеренного значения вибросигналаот эталонного, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения достоверности об наружения неисправностей, измеряют и ре 30 гистрируют значения вибросигнала ичастоты вращения при регулировке топливной аппаратуры на минимальные и максимальные избытки топлива,=35% мальный избыток топлив 0% Максимальный избыток топл) Номинальный избыток топли ктор О.Стени Корректор С.Шекмар Тираж Подписноесударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва. Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина. 101 аказ 1718 ВНИИПИ Исправное ссстояние Состав Техред ль В.МихайловМоргентал Неисправное состояние