Способ вибрационного контроля дефектов роторов

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю изделий и может быть использовано для обнаружения дефектов (трещин) в роторах турбин, валах и других подобных вращающихся элементах машин. Целью изобретения является расширение эксплуатационных возможностей и упрощение контроля. Контролируемый ротор устанавливают горизонтально и приводят его во вращательное движение с частотой д которую выбирают в пределах диапазона 60 а) 1 л/1 VE//O () - где Е, р -- соответственно модуль упругости и плотность материала ротора, I - длина ротора. Дефектность определяют по возникновению в контролируемом роторе продольных упругих волн, периодичность излучения которых совпадает с частотой его вращения. 1 ил.

союз советских

СОЦИАЛИС1ИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 N 29/04

ГОСУДА P СТ ВЕ HHbI Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4670227/28 (22) 30.03.89 (46) 15.09.91. Бюл. N. 34 (71) Рижский политехнический институт им; А,Я.Пельше (72) С.Л.Цыфанский и В.И.Бересневич (53) 620,179.16 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР.

N. 1262364, кл. 6 01 N 29/04, 1985. (54) СПОСОБ ВИБРАЦИОННОГО КОНТРОЛЯ ДЕФЕКТОВ РОТОРОВ (57) Изобретение относится к неразрушающему контролю изделий и может быть использовано для обнаружения дефектов (трещин) в роторах турбин, валах и других подобных вращающихся элементах машин, Изобретение относится к неразрушающему контролю иэделий и может быть использовано для обнаружения дефектов (трещин) в роторах турбин, валах и других подобных вращающихся элементах машин.

Целью изобретения является расширение эксплуатационных возможностей и уп рощение контроля.

На чертеже изображена структурная схема устройства для осуществления вибрационного контроля дефектов роторов.

Контролируемый ротор 1 установлен в подшипниках 2 и через муфту 3 кинематически связан с приводным электродвигателем 4.

Продольные упругие волны регистрируются измерительным преобразователем 5, сигнал с которого через усилитель 6 подается на осциллограф 7 и измеритель 8 вибраций.

Вибрационный контроль дефектов роторов осуществляют следующим образом.

Контролируемый ротор 1 (см. чертеж) устанавливают горизонтально и с помощью.. Ж 1677618 А1

Целью изобретения является расширение эксплуатационных возможностей и упрощение контроля. Контролируемый ротор устанавливают горизонтально и приводят его во вращательное движение с частотой (I), которую выбирают в и еделах диапазона

60 в<2лЯ E/ð (с ). где Е,р соответственно модуль упругости и плотность материала ротора, I — длина ротора.

Дефектность определяют по возникновению в контролируемом роторе продольных упругих волн, периодичность излучения которых совпадает с частотой его вращения, 1 ил, электродвигателя 4 приводят его во вращательное движение с частотой со, которую выбирают в пределах диапазона

60 г г / (с ). р

Частотой в вращения дефектного ротора определяется продолжительность во времени смыкания берегов трещины. При слишком медленном вращении поврежденного ротора процесс схлопывания берегов трещины растягивается во времени и поэтому смыкание трещины можно считать близким к квазистатическому (безударному), Отсутствие же соударений при смыкании трещины практически исключает возможность излучения продольных упругих волн в дефектном роторе. Экспериментально установлено, что стабильное излучение продольных упругих волн начинается при частоте вращения o), большей или равной

60 с (Q) ) 60 с ).

1677618

Формула изобретения

Составитель А, Пчелкин

Редактор 0. Спесивых. Техред M.Moðãåíòàë Корректор А. Осауленко

Заказ 3111 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

С другой стороны, увеличение частоты вращения э (сверх значения ю = 60 с ) не может осуществляться беспредельно.

Частота вращения и(а значит, и периодичность следования ударных импульсов) 5 должна быть такой, чтобы в промежутке времени Т между двумя последовательными соударениями берегов трещины (Т = 2к/а— период вращения) излученная упругая волна успела бы распространиться на расстоя- 10 ние, равное длине вала. В противном случае станет возможным наложение и взаимное подавление последовательно излучаемых волн. Следовательно, период Т вращения вала должен быть больше (или 15 равен) времени t распространения волны вдоль контролируемого ротора (Т t). Учитывая Т=2к/в и1.=1/а =1 %, после неслож-Е 20 ных преобразований получим неравенство

2 л /-ы— в †у, где а — скорость распростраР нения волны; Е, р — соответственно модуль упругости и плотность материала ротора. 25

При этом с помощью осциллографа 7 и измерителя 8 вибраций, сигнал на которые поступает от измерительного преобразователя 5 через усилитель 6, устанавливают факт наличия или отсутствия продольных упругих волн в контролируемом роторе 1, периодичность излучения которых совпадает с частотой его вращения.

В случае контроля неповрежденного ротора продольные упругие волны не излуча- 35 ются. Способ работоспособен на любой частоте внутри упомянутого диапазона, поэтому вибрационный контроль может осуществляться и на рабочей частоте вращения ротора, непосредственно в эксплуатационном режиме диагностируемой машины. Отмеченные обстоятельства существенно расширяют эксплуатационные возможности способа.

Применение изобретения позволяет существенно уменьшить стоимость проведения вибрацион ного контроля. Это обусловлено тем, что контроль может осуществляться непосредственно в процессе эксплуатации машины, без ее выключения из производственного процесса. В результате отпадает необходимость разработки и создания специальных испытательных машин, из оснащения устройствами для преобразования частоты вращения ротора, Способ вибрационного контроля дефектов роторов, заключающийся в том, что ось контролируемого ротора устанавливают горизонтально, вращают его и регистрируют продольные колебания ротора, по которым судят о наличии дефекта, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей и упрощения контроля, частоту а вращения ротора выбирают из соотношения

60 (с ) 5 в — à — Л с, где Е, р — соот-1 2л -1

Р ветственно модуль упругости и плотность материала ротора. l — его длина, а наличие дефекта определяют по возникновению продольных колебаний, периодичность излучения которых совпадает с частотой вращения контролируемогО ротора.