Способ определения деформаций лопаток вращающегося колеса турбомашины

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИН я) 4 С 01 В 11/16 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯА ВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ рГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) Заблоцкий И.Е., Коростелев Ю.АШипов Р.А., Бесконтактные измеренияколебания лопаток турбомашины.-М.:Машиностроение, 1977, с.33-34,Авторское свидетельство СССРУ 1256506, кл. С 01 В 11/16, 1984.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЕФОРМАЦИЙЛОПАТОК ВРАЩАЮ)ЦЕГОСЯ КОЛЕСА ТУРБОМАШИНЫ(57) Изобретение относится к исследованию деформаций конструкций оптическими методами. Цель изобретения - повышение точности и уменьшение тру доемкости определения деформаций, Для этого на внешнюю поверхность каж. дой лопатки наносят зеркально отражающие и диффузно отражающие, участки 9,10 покрытия последовательно друг за другом по направлению траектории ее движения. При измерениях регистри руют потоки излучения, отраженные от обоих участков, по временным характе ристикам которых определяют деформации. 5 ил.35 1 1293483Изобретение относится к исследова нию деформаций конструкций оптическими методами,Цель изобретения - повышение точ.ности и уменьшение трудоемкости определения деформаций за счет расположения зеркально и диффузно отражающих участков поочередно на каждой лопатке,10На фиг,1 представлена структурная схема устройства, реализующего способ предлагаемый; на фиг,2,3 - временные диаграммы сигналов, отражающих сущность составных операций способа, 15 на Фиг.4,5 - лопатка с условным обозначением ее поверхностей и возможные варианты выполнения на них зеркально и диффузно отражающих участков покрытия20 Устройство, реализующее способ определения деформаций лопаток вращающегося колеса турбомашины, содержитсветопроводящую систему 1, состоящую 25из двух световодов, одни иэ концовкоторых объединены в общий торец, Фотоприемник 2, компаратор 3 с уровнемкомпарирования А, компаратор 4 суровнем компарирования Б, Формирова- ЗОтель 5 уровней компарирования А и Б(например А=0,7 и Б=0,3), выполненный,например, на потенциометрическихрегуляторах, блоки 6 и 7 выделениясередины электрических импульсов,блок 8 регистрации временных интервалов, зеркально отражающий участок .9, диффузно отражающий участок 10,источник 11 излучения длиной волныобеспечивающей зеркальное и диф. щФуэное отражение потока от соответствующих участков 9 и 10 лопаток.Общий торец объединенной части световодов светопроводящей системы 1 установлен в корпусе 12 турбомашины,один конец световода подключен к источнику 11 излучения, второй - к фотоприемнику 2. Выход фотоприемника 2соединен с одними из входов компараторов 3 и 4, вторые входы этих компараторов соответственно подключенык выходам Формирователя 5 уровнейкомпарирования. Выходы компараторов3 и 4 подключены соответственно к .входам блоков 6,7 выделения серединимпульсов. Выходы блоков 6,7 соединены с входами блока 8 регистрациивременных интервалов, выход блока8 служит выходом устройства. 2Определение деформаций лопаток вращающегося колеса турбомашины осуществляют следующим образом.На внешнюю поверхность каждой лопатки наносят зеркально отражающие и диффуэно отражающие участки 9,10 покрытия последовательно друг эа другом по направлению траектории ее движения, Формируют поток излучения и направляют его на траектории движения лопаток с нанесенными участками 9, 10 покрытия, регистрируют потоки излучения, отраженные от обоих участков 9, 10, а при определении деформаций учитывают относительные временные интервалы между. серединами импульсов, соответствующих потокам излучения, отраженным от зеркально отражающих и диффуэно отражающих участков 9,10 покрытия на каждой лопатке. Поток из. лучения формируют длиной волны 3 обеспечивающей зеркальное и диффузное отражение излучения от покрытий. Направляютпоток излучения на тра" екторию движения зеркально и диффузно отражающих участков 9,10 так, чтобы они последовательно пересекали при вращении колеса излучаемый поток. Поток излучения попадает на выделенную внешнюю поверхность лопатки, отражается зеркально и диффузно от соответствующих участков 9, 10 покрытия, причем, вследствие деформации лопаток при вращении лопаточного колеса, выделенная внешняя поверхность лопатки отклоняется от первоначального положения на некоторый угол с Положение диаграммы направленности потока, отраженного зеркально, существенно зависит от изменения положения внешней поверхности лопатки, поэтому максимум диаграммы направленности зеркально отраженного потока отклоняется от первоначального положения на тот же угол. А положение диаграммы направленности потока, отраженного диффуэно, зависит в малой степени от изменения положения внешней поверхности лопатки и поэтому максимум диаграммы направленности потока, отраженного диффузно, отклоняется от первоначального положения незначительно, Принимают поток, отраженный зеркально и диффузно, регистрируют его и преобразуют в электрический сигнал, Фиг.2, диаграмма Н который затем компарируют по двум отдельным уровням А и Б, и выделяют им1293483 пульсы, соответствующие зеркально отраженному потоку Фиг.2, диаграмма Ц,и диффузно отраженному, Фиг.2, диаграмма Ц. Выделяют середины этих импульсов и по временному расхождению 5между ними судят о величине деформа.ции изгиба лопатки, Фиг,2, диаграмма П М 21Т.= ---2 гГ 2 середина импульса, соответствующая потоку,отраженному диффузно,Ь =Т -Т - текущий абсолютный вре 21 л 1менной интервал;Т - период вращения лопаточного колеса; 2К - радиус лопаточного колеса;А - угол отклонения выделенной внешней поверхности лопатки при вращении лопаточного коле.са турбомашины от первоначального положения,Для уменьшения статической погрешностиопределения деформаций лопатоквращающегося колеса турбомашины, водном из вариантов исполнения, диффузно отражающие участки 10 покрытия наодной из выделенных внешних поверхностей лопаток, показанных на фиг.5,расположены симметрично относительнозеркально отражающего участка 9 ипоследовательно пересекают при вращении лопаточного колеса излучаемыйпоток, а при определении деформацийвычисляют относительный временнойинтервал 8 по ФормулеД = - 2 лК.ТОткуда следует, что ь-=Т- Т =О, таккак середины импульсов, соответствующих зеркально и диффузно отраженнымпотокам, в.исходный момент времени,т.е. когда деформация лопатки К =О,совпадают: Т = Т (Фиг,3). Поэтомуг лв дальнейшем при определении относительного интервала времени учитывают только изменение абсолютного временного интервала Ь ,ло = -- 272 = Е(К)Т9где=Т -тг- исходный абсолютный временной интервалсередина импульса, соответствующего потоку, отраженному зеркально,П р и м е р. Возможные вариантывыполнения отражающих участков показаны на Фиг,4 а, Если они расположены на передней или задней грани, илина боковой поверхности лопаток, тообъединенный торец световода подводится к отражающим участкам с помощью, например, стержневого зонда илирастяжек, которые закрепляются в 10:корпусе 12 турбомашины. При определении деформаций источник излучения11 излучает поток, который канализируется по одному из световодов светопроводящей системы 1 и излучаетсяв направлении выделенной внешней поверхности на лопатке, Излученный поток, попадая на выделенную внешнююповерхность лопатки, отражается поочередно от зеркального и диффузного 0участка 9,10 покрытия фиг,4 (илиот диффузного, зеркального и опятьдиффузного, Фиг.5). Общий отраженныйпоток принимается торцом второго световода и канализируется по нему довхода Фотоприемника 2, С выхода Фотоприемника электрический сигцап (Фиг.2и 3, диаграмма П) подается на первыевходы компараторов 3 и 4, в которыхпроисходит компарирование сигнала сФотоприемника по отдельным уровням,которые подаются соответственно навторые входы компараторов с выходовформирователя уровней компарированияА и Б, например А = 0,7, Б = 0,3.35 Этим достигается выделение из общегоэлектрического сигнала фотоприемникасоставляющих соответственно зеркально и диффузно отраженных потоков,Выбор уровней компарирования определяется тем, что диаграмма направленности потока, отраженного зеркально,в 2-3 раза уже диаграммы направленности потока, отраженного диффузно,и энергия отраженных потоков сосредоточена соответственно В, узком ишироком телесном угле, поэтому электрический импульс фотоприемника, соответствующий зеркально отраженному потоку, будет короче во ьремени в 2-3раза и больше в 2-3 раза по амплитуде, чем электрический импульс отдиффузно отраженного потока. Различиев амплитудах позволяет, используя дваО 55уровня компарирования, выделить соответствующие сигналы, С выходов компараторов 3, 4 сигналы поступают в блоки 6,7 выделения середин импульсовсоответственно. Б этих блоках форми"12934руются электрические сигналы, соответствующие серединам электрических импульсов от отраженных и принятых зеркально и диффузно потоков. Затем временной интервал между серединами электрических сигналов, несущий информацию о величине деформации контролируемой лопатки, регистрируется и приводится к виду, удобному для последующего использования в блоке регистрации временных интервалов. Формула изобретенияСпособ определения деформаций ло 15 паток вращающегося колеса турбомашины, заключающийся в том, что на внешнюю поверхность каждой лопатки наносят зеркально отражающие и диффузно отражающие участки покрытия, формиру 83 6ют поток излучения, направляют его на траектории движения лопаток с нанесенными участками покрытия, регистрируют потоки излучения, отраженные от обоих участков, а при определении деформаций учитывают относительные временные интервалы между серединами импульсов, соответствующих потокам излучения, отраженным от зеркально отражающих и диффузно отражающих участков покрытия на каждой лопатке, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и уменьшения трудоемкости, зеркально отражающие и диффузно отражающие участки покрытия располагают последовательно друг за другом на поверхности каждой лопатки по направлению траектории ее движений.