Способ контроля состояния рабочих лопаток ступени турбомашины

Ьсе:,сО ПИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз Соевтскмх Соцмапмстмчвснмх Рвсетублнк(22) Заявлено 14 7712 25 .) О/25-06 (5 01 Ч 7/00С 01 Н 13/00 01 0 25/06 присоединением3) Приоритет заявкидарственный комитет СССР делам изобретений н открытий.", гумецц научно-исследовательский институте прродньех газов 1) Заявите краинс 51 ),О В Т( Т)О.)Я СО(. ТОЛ 1 ИЯ 1-)А )г 1 У СТУГ. 1 ТУГ)БО)ЦЛ 1 Ы 1 зо к технике ц;3ций подвижных ретеп)е относится амп)нгтуды вибрд в работающей ту что изменяет рдс кже спосо)дтокистра ни вестец т: рабочих: путем ре мерени лопато ур)Ох) ш нныуг) мгцо РОО рбомдшиеге и во всех отрасдля контроля очих лопаток гт ь исп ол ь зов ддиого хозяйств ых вибраций р ожет ях на ижнымсигналаскоростидат чгког г) ра)це)Ог)р б)Оющег одций ло тки цо. ыбо)резона турбин луатац Извпроцессе экспампли дко и о ебания и компрессоров вличин 2, Оде И ПОСЛЕД туды виб не позвол дток1)О)г. я путем стен спос ) контр вать кол т кон урбицы и комп 1)именецие этого лопатою всех ступецейрессора одновременноспособа связано с носцием скорости вращецвсегда возможно в усции турбомашин. Л 1 еждуция надежности и предшеццй турбомашин )з)вибрзций в условиях эмд важно, так как воименно эти колебаниябольшую опасность,Цель изобретения зширении диаггазонд прв условиях эксплуатдц епгнцым изме я вдлд,что не х эксплудтдм, для повышеждецця разруГОВЦ упр гцЕ РЕЗО)ГДНСНЫХ у)тдции весьих случаях тавляют нди)уш мерения ьибрдций логедток при их нормаль ной работе 13 Способ ос)гован на использовании магнитных датчиков, установленных в определенных точках окружности ротора. При прохождении лопаток датчиками вырабатываются эчектрические сигналы, которые сравниваются по фазе, В результате выдается напряжение, показывающее наличие опережения или отставания одного сигнала цо отношению к другому и вели еину этого опережения или отставания. Этот известный способ хардктеризуется трудоемкостью при прерованци корпуса турбомашицы и наением геометрии ее проточной части,етен гй )ежцм работы. зоб контра)я состояниячастоты вращения ротора, - шестая роторнвя Гармон мгновенной угловой скорос да колебаний лопаток пятой фиг. 4 - блок-схема устр е ализа ции оп исывае мого с и о оси рдинат енения сту-; ойстмплиту ени; н ва дл ба.Рассмдтнапример ллебвтельнуюпропорционвдля каждойра крутящишины. тролируемый объект, 6 омв щи ны, ка к кос демпфированием, орости, получаем урбины и компрессона роторе турбомаривая коц пдтку ту ист ным тупени момент+ А агт(уцди р ДЕ гТК КОЭффИЦ иала, геометри зависящий от матех размеров лопатки усилия, действуюент еск инамического и аэродщего нЮсилы к нее; ношение частоты возмущающейственной частоте лопатки; Ота вращения ро- круговая Ю - собственная круговая частотаопатки; предхгдГдется, рсГистрдциго мГгОВеггггой угловой скорости производить цд частоте врдгггспгия ротора, к)гдтцость которой соответствус.т частоте с:обствг ццых колебаний лопаток контролируемой с:тупеци, д зд величину амплитуды вибраций лопгток принимать величину амплитуды резоцансцой гармоники, выделс ццой из реги- СТРИРУЕЛ 1 ОГО СИГНДЛД.Нд фиг, 1 представлен г рафик изл 1 ецеция амплитуды крутящего момента при резонансе лопаток первой ступени ротора осевого компрессора Гв;.ютурбинцой установки ГТК0-2 с третьей роторцой гдрмоцикой для рдзлггчггьгх степеней успокоения, Где по оси абсцисс отложены значения отношения частоты возмущающей силы к собственной частоте, д по оси ординат - амплитуда крутягцего момента; нд фиг. 2 - спектр мгновенной угловой скорости вращения ротора (резонанс с третьей роторцой гармоникой), где по оси абсцисс отложены номера роторных гармоник, а по оси ординат амплитуды этих гармоник; на фиг, 3 - амплитудно-частотные характеристики лопатки и мгновенной угловой скорости ротора при резонансе пятой ступени ротора осевого компрессора газотурбинной установки ГТК-2 с шестой роторной рмоникой, где по оси абсцисс отложенГо спектра проходят по ввлоцроводу (каналу) цездвисимо друг от друга и, следовательно, в спектре угловой скорости присутствуют все гдрлюггггческгге состдвляюгцие, вызванные роторцыми г армониками крутящего момента г,1).Иггтеггсивньге крутильные колебдшгя вдлопроводд, величину изменения угловой скорости которых можно зарегистрировать, вызываются крутящим моментом при резоцднсных колебаниях лопаток.При этом максимальное зггдчение амплитуды момента опредеЕгяется только резонансной роторной гармоникой и вырдже- ЦИГМ. 30 где гтг ( ЦЕЛОЕ ЧИ роторной гармоники тветствующий резо(р Л 7 Юроторные гвомоник ОРЯДО ло), с ток и гансу попа Енсе ос тдльцыемоменорости д следносятсяния, Гра фиг. крутяцге уГловой вательно, и к неизбежафик выраже нри значеным помехам измения ( д ) показан нии логарифмического декрементаи 0,3. Е 1 ри измерении мгновенной угловой скорости датчиком для получения усилен ного сигнала устанавливают частоту вра щения ротора турбомашины, целая кратность которой гтги) близка к собственной частоте колебаний лопатки контролируемой ступени, Регистрируемый сигнал поступает в анализатор гармоник, где производится спектральный анализ мгновенной уг.ловой скорости, заключающийся в выделении простых гармонических составляющих, Спектр мгновенной угловой скорости показан на фиг. 2. Определение же амплитуды резонансных колебаний лопатки по выделенной роторной гармонике угловой скорости осгэвано на том, ч. о амплитуда колебаний лопатки нв контролируемой ступени связана 5 - лог рифлпгчг ский ш кр лгеггт згтухвция;с- сдвиг фазы возмучшющей силой ивызванным ею колебдцисм;Ж - число:гоцдток ступени;- время,Крутящий момент вызывает крутильцые колебания ротора турбомдшины, образующие спектр сложногосигнала угло- О вой скорости вращения. Синусоиды это1". )МО)КОЙ К 3,Т 0 СТИ П) ) З ) КОЦ 1.ДВИЖЕ)1 Я (ООГ)0111 И 1 М, и ф - ям 1 иту 1 и ко.и 6)ний лопатки;ф - )ото)1)яя )моника у ловой СКО)ОСТИ В)а 1 Е 1 ИЯ )ОТОае- иередаточцяя функц, я, О 1 ц)с деление которой дпя каждого тиия турболляшины производится экспе)Иментально или р;)гт )м.Па ф)п, 3 приведены ямипитудночястот)1 ые характеристики колебаний лопаток и угловой скорости ротора при значении логарифмического декремецтад =0,3.Устройство содержит ротор 1 (см. фиг. 4), на котором установлен датчик 2, связанный с генератором 3 и усилигелем 4, соединенными с демодулятором 5, подключенным к анализатору гармоник 6, связанному с самописцем уровня 7. 15 го При вращении ротора 1 с угловой ско ростью, изменяюшейся ио закону резонансных колебаний лопаток, снимаемое напряжение с датчика 2 имеет форму модулированного по амплитуде сигналянесущей частотой, равной частоте напряжения питания д)тчика, и огибающей, Воспроизводящей закон изменения мгновенной у).ловой скорости. Генератор 3 служит для питания первичной обмотки датчика 2 синусоидальным током заданной частоты, усилитель 4 - для усиления, а демодулятор, 5 - дпя выделения огибающей. Сигнал из демодулятора поступает в анализатор гармоник 6, где40 производится спектральный гармонический анализ огибающей. Вьделенные гармоники фикс)рутся я ленте сямоииси)уровня 7,Применение описываемого способа вусловиях эксплуатации позволит устанавливать межремонтные сроки роторов турбомяшины ио их ф)ктическому состоянию,что В два-три разя уменьшит объем ремонтных работ зя счет исключения переборки агрегатов, находящихся р хорошемтехническом состоянии, а также предотвращать возможные поломки рабочих лопаток, а следовательно, и всего ротора турбомашины.Формула изобрете ни яСпособ контроля состояния рабочихлопаток ступени турбомашины путем регистрации мгновений угловой скоростивращения ротора неподвижным датчиком,обработки полученного сигналя и последующего выбора величины амплитуды вибраций лопаток, о т л и ч а ю ш и й с ятем, что, с целью расширения диапазонаприменения способа в условиях эксплуатации, регистрацию мгновенной угловойскорости производят на частоте врашеия ротора, кратность которой соответствует частоте собственных колебаний лопаток контролируемой ступени, а зя величину амплитуды вибраций лопаток принимаютвеличину амплитуды резонансной гармоники, Выделенной из регист)и)уемо)О сигь 1 ала.ИСТОЧНИКИ ИнфООМЯИИИ, И; ИЦЯТЫЕ ВОвнимание ири экспертц:)е1, Патент США М,36)5 1803,кл. 73-71.4, 1972.2. Авторское свидетельстВОМ) 236826, кл, С 01 1. 11/00, 1 Г 6).Щи Редактор Л. Тюр Бил Заказ 317;3/34 Тирад1 ИПГосуда рот венн по делам изобретени 113035, Москва, Ж-:35, РаунПодписцоССР омитет й и открытий ская цаб., д,/5 илиа 9 ФОР 0 Р. 3 Составите.ь Г. РомановТехред Н. Андрейчук Коррек ПП "Патент", 1, Ужгород, ул. Проектная, 4