Устройство для вибрационной диагностики межроторных подшипников

Полезная модель относится к устройству для вибрационной диагностики межроторных подшипников двухвальных газотурбинных двигателей. Устройство для вибрационной диагностики межроторных подшипников двухвальных газотурбинных двигателей (ГТД) содержит датчик вибрации, установленный на корпусе двигателя, усилитель вибросигнала датчика вибрации, соединенный с датчиком вибрации, преобразователь вибросигнала в амплитудные значения и преобразователь вибросигнала в среднеквадратичные значения, параллельно подсоединенные к усилителю через фильтр низких частот вибросигнала. Устройство содержит также блок для сравнения уровня текущего во времени характеристического параметра с его допустимым (пороговым) уровнем, соединенный с выходами преобразователей. В качестве характеристического параметра используют соотношение амплитудного и среднеквадратичного выходного вибросигнала преобразователей, а в качестве допустимого уровня используют настроечные значения, устанавливаемые по тарировочной зависимости уровня характеристического параметра от соотношения A_fs/A_n, где A_fs - амплитудное значений вибраций с частотой вращения сепаратора, A_n - амплитудное значение вибраций с частотой вращения ротора первого или второго каскада ГТД. Устройство содержит сигнализатор превышения выходного сигнала блока сравнения порогового уровня, соединенный с блоком сравнения. Техническим результатом является повышение достоверности диагностики состояния межроторного подшипника двухвального газотурбинного двигателя.

Полезная модель относится к устройству для вибрационной диагностики межроторных подшипников двухвальных газотурбинных двигателей.

Полезная модель может быть использована для прогнозирования бездефектной работы подшипника и момента возникновения дефекта в исследуемом подшипнике.

Известно устройство для вибрационной диагностики подшипников, содержащее последовательно соединенные датчики вибрации, усилитель, блок умножения и схемы совпадения, пороговые блоки и цифровые индикаторы (а.с. СССР 968667, G01М 13/04, 1982).

Устройство не обладает высокой производительностью и качеством диагностики.

Известно устройство для вибрационной диагностики, содержащее последовательно соединенные датчики вибрации, усилитель, блок умножения и схемы совпадения, пороговые блоки и цифровые индикаторы и дополнительно снабжено блоками определения и ввода вероятности дефекта подшипника и усилителями с изменяемыми коэффициентами усиления (а.с. СССР 1038821 G01М 13/04, 1982). Блок определения вероятности дефекта подшипника определяет значимость каждой информационной частоты (ее вес), т.е. частот, несущих информацию об определенном виде дефекта. Каждый из видов дефекта характеризуется несколькими информационными частотами. Блоки ввода вероятности дефекта подшипника воздействуют на управляющие входы усилителей с изменяемыми коэффициентами усиления таким образом, чтобы коэффициенты усиления усилителей соответствовали значимости (весу) каждой информационной частоты, полученной в блоках определения вероятности дефекта подшипника.

Известное устройство имеет низкую достоверность диагностики состояния межроторного подшипника двухвального газотурбинного двигателя (ГТД), так как не предусматривает измерение амплитуды с частотой, кратной частоте вращения сепаратора, и сравнение этой амплитуды с амплитудами гармоник, кратных частотам вращения ротора двигателя.

Технической задачей является повышение достоверности диагностики состояния межроторного подшипника двухвального газотурбинного двигателя.

Поставленная задача решается тем, что устройство для вибрационной диагностики межроторных подшипников двухвальных газотурбинных двигателей (ГТД), содержит датчик вибрации, установленный на корпусе двигателя, усилитель вибросигнала датчика вибрации, соединенный с датчиком вибрации, преобразователь вибросигнала в амплитудные значения и преобразователь вибросигнала в среднеквадратичные значения, параллельно подсоединенные к усилителю через фильтр низких частот вибросигнала, блок для сравнения уровня текущего во времени характеристического параметра с его допустимым (пороговым) уровнем, соединенный с выходами преобразователей, сигнализатор превышения выходного сигнала блока сравнения порогового уровня, соединенный с блоком сравнения, при этом в качестве характеристического параметра используют соотношение амплитудного и среднеквадратичного выходного вибросигнала преобразователей, а в качестве допустимого уровня используют настроечные значения, устанавливаемые по тарировочной зависимости уровня характеристического параметра от соотношения A_fs/A_n, где A_fs - амплитудное значений вибраций с частотой вращения сепаратора, A_n - амплитудное значение вибраций с частотой вращения ротора первого или второго каскада ГТД.

Целесообразно, чтобы фильтр низких частот был бы выполнен с возможностью фильтрации от 0 до максимально возможной частоты вращения каскада высокого давления ГТД.

Кроме того, целесообразно, чтобы преобразователи были бы выполнены с возможностью осреднения амплитудного и среднеквадратичного значения вибросигнала с постоянной времени осреднения, которая не менее чем в 10 раз выше периода времени синусоиды с частотой, равной минимальной разнице частот вращения роторов первого и второго каскадов ГТД.

В дальнейшем полезная модель поясняется описанием и фигурами, на которых на фиг.1 приведена принципиальная схема предлагаемого устройства, а фиг.2 иллюстрирует характер таририровочной зависимости.

Устройство для вибрационной диагностики межроторных подшипников двухвальных газотурбинных двигателей (ГТД) содержит датчик вибрации 1, установленный на корпусе двигателя, усилитель 2 вибросигнала датчика вибрации 1, соединенный с датчиком вибрации 1.

Устройство содержит также преобразователь 4 вибросигнала в амплитудные значения и преобразователь 5 вибросигнала в среднеквадратичные значения, которые параллельно подсоединены к усилителю через фильтр 3 низких частот вибросигнала.

Фильтр 3 для фильтрации низких частот вибросигнала выполнен с возможностью фильтрации низких частот в диапазоне частот от 0 до максимально возможной частоты вращения каскада высокого давления ГТД.

Постоянную времени осреднения вычисления амплитудного и среднеквадратичного значений в преобразователях 4 и 5 устанавливают таким образом, чтобы она не менее чем в 10 раз превосходила период времени синусоиды с частотой, равной минимальной разнице частот вращения роторов первого и второго каскадов ГТД.

Устройство содержит также блок 6 для сравнения уровня текущего во времени характеристического параметра с его допустимым (пороговым) уровнем, соединенный с выходами преобразователей, и сигнализатор 7 превышения выходного сигнала блока сравнения порогового уровня, соединенный с блоком сравнения.

Для повышения достоверности диагностики предотказного состояния межроторного подшипника выявляют амплитуду синусоидальной составляющей сигнала от вибродатчика, кратной частоте вращения сепаратора подшипника, обуславливающей наличие повреждения или дефекта подшипника.

Авторами предлагается использовать характеристический параметр, при этом в качестве текущего по времени значения характеристического параметра использовать соотношение амплитудного и среднеквадратичного выходного сигнала преобразователей, а в качестве допустимого предельного (порогового) уровня использовать настроечные значения, устанавливаемые по тарировочной зависимости.

Путем математического моделирования установлен тарировочный график зависимости (рис.2) в виде соотношение от A_fs/A_n, где - текущее во времени амплитудное значение вибросигнала, - текущее во времени среднеквадратичное значение сигнала, A_fs - амплитудное значений вибраций с частотой вращения сепаратора, A_n - амплитудное значение вибраций с частотой вращения ротора первого или второго каскада ГТД.

Блок 6 предварительно настраивают и при работе сравнивают и при превышении выдают сигнал.

Блок 6 сравнения осуществляет сопоставление значений и на основе эффекта возникновения биений амплитуды вибрационного согнала производит выявление составляющей с частотой, кратной частоте вращения сепаратора ГТД.

Устройство работает следующим образом.

Датчик 1 преобразует вибрации корпуса двигателя, которые содержат составляющие, характеризующие техническое состояние диагностируемого межроторного подшипника, в электрический сигнал.

Электрический сигнал поступает в усилитель 2, где усиливается до уровня, обеспечивающего устойчивую работу последующих за усилителем 2 блоков устройства.

Усиленный электрический сигнал поступает в фильтр 3, где фильтруется в диапазоне частот от 0 до максимально возможной частоты вращения каскада высокого давления ГТД.

Отфильтрованный сигнал поступает одновременно в преобразователь 4 и преобразователь 5. Преобразованные в амплитудное и среднеквадратичное значения вибросигнала сигналы поступают в блок сравнения 6, где соотношение от A_fs/A_n сравнивают с допустимым, настроенными в блоке 6 в соответствии с тарировочной зависимостью (фиг.2). Сигнал с выхода блока сравнения 6 поступает на вход сигнализатора 7.

В случае достижения амплитуды вибраций с частотой вращения сепаратора величины одной из амплитуд с частотами кратными частотам вращения роторов первого или второго каскадов ГТД, сигнализатор 7 сигнализирует о возникновении дефекта межроторного подшипника.

1. Устройство для вибрационной диагностики межроторных подшипников двухвальных газотурбинных двигателей (ГТД), содержащее датчик вибрации, установленный на корпусе двигателя, усилитель вибросигнала датчика вибрации, соединенный с датчиком вибрации, преобразователь вибросигнала в амплитудные значения и преобразователь вибросигнала в среднеквадратичные значения, параллельно подсоединенные к усилителю через фильтр низких частот вибросигнала, блок для сравнения уровня текущего во времени характеристического параметра с его допустимым (пороговым) уровнем, соединенный с выходами преобразователей, сигнализатор превышения выходного сигнала блока сравнения порогового уровня, соединенный с блоком сравнения, при этом в качестве характеристического параметра используют соотношение амплитудного и среднеквадратичного выходного вибросигнала преобразователей, а в качестве допустимого уровня используют настроечные значения, устанавливаемые по тарировочной зависимости уровня характеристического параметра от соотношения A_fs/A_n, где A_fs - амплитудное значений вибраций с частотой вращения сепаратора, A_n - амплитудное значение вибраций с частотой вращения ротора первого или второго каскада ГТД.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что фильтр низких частот выполнен с возможностью фильтрации от 0 до максимально возможной частоты вращения каскада высокого давления ГТД.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что преобразователи выполнены с возможностью осреднения амплитудного и среднеквадратичного значения вибросигнала с постоянной времени осреднения, которая не менее чем в 10 раз выше периода времени синусоиды с частотой, равной минимальной разнице частот вращения роторов первого и второго каскадов ГТД.