Способ диагностирования повреждений рабочих лопаток турбомашины

 

Использование: в теплоэнергетике, для диагностирования повреждений рабочих лопаток турбомашин в процессе эксплуатации. Сущность изобретения: измеряют отклонение положения периферийной части рабочей лопатки от базового значения в процессе эксплуатации турбомашины и принимают его в качестве фиксируемого параметра, характеризующего возникновение и развитие повреждения. Измеренный параметр сравнивают с его заданным значением, соответствующим неповрежденной лопатке. 1 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для диагностирования повреждений рабочих лопаток турбомашин в процессе их эксплуатации.

Известен способ диагностирования повреждений рабочих лопаток турбомашины, основанный на изменении параметров акустического излучения лопатки при возникновении ее повреждения.

В известном способе диагностическим признаком повреждения лопатки принято изменение спектра акустических колебаний, излучаемых рабочими лопатками.

Недостатком указанного способа являются значительные трудности как в выделении полезного сигнала на фоне помех, так и в однозначности идентификации диагностического признака, следствием чего является большая вероятность получения недостоверной информации о состоянии лопаточного аппарата, что снижает надежность диагностирования.

Целью изобретения является повышение надежности.

Поставленная цель достигается тем, что по способу диагностирования повреждений рабочих лопаток турбомашины, включающему фиксирование параметра, характеризующего возникновение и развитие повреждения, измерение и сравнение его с базовым значением, соответствующим неповрежденной лопатке, измеряют отклонение положения периферийной части каждой рабочей лопатки от базового значения и принимают его в качестве фиксируемого параметра, при этом измерение ведут в процессе эксплуатации.

На чертеже изображены положения периферийной части рабочей лопатки на колесе при различных условиях.

Способ диагностирования заключается в следующем. При неподвижном роторе периферийная часть 1 рабочей лопатки 2 занимает определенное положение а относительно рабочего колеса 3. В эксплуатационных условиях под воздействием значительных статических нагрузок со стороны рабочего тела и центробежных сил лопатка 2 находится в упругодеформированном состоянии и ее периферийная часть 1 занимает относительно колеса положение b, которое принимается за исходное, базовое значение, соответствующее неповрежденной лопатке. В процессе эксплуатации и возникновения и развития повреждения лопатки 2 происходит изменение ее упругих характеристик, а следовательно, и отклонение положения с ее периферийной части 1 от базового значения, которое и принимают в качестве параметра, характеризующего повреждение лопатки.

Величина изменения положения периферийной части 1 каждой лопатки на колесе 3 регистрируется дискретно-фазовым методом, основанным на измерении временных интервалов между двумя импульсными сигналами, которые вырабатываются двумя датчиками, например индуктивными. Один из них устанавливается в статоре (не показан) над периферийной частью 1 лопатки, а другой находится также на статорной части над расположенным на роторе имитатором сигналов (штырьки на роторе или муфте, отверстия на муфте и т. д. ), позволяющим получать за один оборот ротора число импульсов, равное количеству рабочих лопаток на колесе. При вращении ротора указанные датчики для каждой лопатки вырабатывают два импульсных электрических сигнала, изменение временного интервала между которыми соответствует изменению положения периферийной части лопатки, так как положение имитатора сигналов неизменно.

Таким образом, после измерения в начале эксплуатационного периода временных интервалов двух указанных сигналов для каждой лопатки и принятия их за базовые все последующие изменения этих временных интервалов для одной или нескольких лопаток будут свидетельствовать о возникновении и развитии повреждений соответствующих лопаток.

Предлагаемый способ диагностирования проверен экспериментальными исследованиями рабочих лопаток осевых компрессоров на вибростенде. Рабочие лопатки устанавливались на вибростенд и в статических условиях подвергались нагрузке силой и моментом, соответствующими эксплуатационным. Измерялась величина отклонения периферийной части каждой лопатки от начального положения. После этого лопатки подвергались вибрационным испытаниям в режиме резонансных колебаний до появления усталостной трещины. Повторным нагружением теми же силой и моментом определялась величина разности отклонений целой лопатки и поврежденной лопатки. По данным измерений при усталостной трещине в районе корневого сечения, занимающей 25-30% площади сечения, изменение положения периферийного сечения из-за наличия трещины составило 0,3 мм (лопатка длиной 450 мм) и 0,2 мм (лопатка длиной 350 мм). (56) Биргер И. А. Техническая диагностика. М. : Машиностроение, 1978, с. 185-188.

Формула изобретения

СПОСОБ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ПОВРЕЖДЕНИЙ РАБОЧИХ ЛОПАТОК ТУРБОМАШИНЫ, включающий фиксирование параметра, характеризующего возникновение и развитие повреждения, измерение и сравнение с его базовым значением, соответствующим неповрежденной лопатке, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, измеряют отклонение положения периферийной части каждой рабочей лопатки от базового значения и принимают его в качестве фиксируемого параметра, при этом измерение ведут в процессе эксплуатации.

РИСУНКИ

Рисунок 1