Способ выявления повреждений рабочих лопаток турбомашины
Способ может быть использован в области машиностроения, в частности для выявления повреждений рабочих лопаток приводных турбомашин и осевых компрессоров. Способ выявления повреждений рабочих лопаток турбомашины основан на исследовании положения периферийных частей лопаток в рабочем режиме. Измеряют угловые расстояния между периферийными частями лопаток и при изменении угловых расстояний между конкретной лопаткой и всеми остальными лопатками, превышающем расчетное значение, обусловленное технологическим разбросом параметров лопаток, судят о наличии повреждений в этой лопатке. Такой способ позволит повысить достоверность выявления повреждений рабочих лопаток турбомашины, а также расширить область применения на приводные машины с меняющимися скоростями вращения. 1 ил.
Изобретение относится к машиностроению, в частности к лопаточным двигателям, и может быть использовано для выявления повреждений рабочих лопаток приводных турбомашин и осевых компрессоров.
Известен способ выявления повреждений рабочих лопаток турбомашины по изменению спектра акустических колебаний, излучаемых работающими лопатками (см. Биргер И.А. "Техническая диагностика", М., Машиностроение, 1978 г., с. 185-188). Недостатком способа является низкая достоверность результатов из-за сложности выделения полезного сигнала на фоне помех и сложности однозначной идентификации диагностируемого признака. Наиболее близким решением к предлагаемому можно считать способ по патенту РФ N 2008438, МКИ: F 01 D 5/12 от 20.07.90 г. Способ основан на определении положения периферийной части рабочей лопатки относительно рабочего колеса в процессе эксплуатации турбомашины. При неподвижном роторе периферийная часть рабочей лопатки занимает определенное положение, в процессе работы ротора под воздействием значительных статических нагрузок и центробежных сил лопатка деформируется и ее периферийная часть меняет положение, которое принимается за базовое, соответствующее положению неповрежденной лопатки. При возникновении повреждений в лопатке происходит изменение ее упругих характеристик, что приводит к осложнению ее периферийной части от базового положения. В способе по патенту РФ N 2008438 (как следует из описания способа, так как в формуле изобретения только поставлена задача, причем отличительная часть полностью соответствует доотличительной части формулы) измерение величины изменения положения периферийной части лопатки основано на изменении временных интервалов между двумя импульсными сигналами с двух датчиков, один из которых установлен в статоре над периферийной частью лопатки, а другой - в статорной части над закрепленным на роторе имитатором сигналов. Последний за один оборот ротора выдает число импульсов, равное количеству 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. Указанный способ имеет следующие недостатки; - возможность ложного срабатывания, например, при возникновении срывных колебаний, которые дают значительные отклонения контролируемого параметра, что существенно снижает достоверность измерений; - необходимость оборудования на роторе машины имитатора импульсного сигнала и не менее двух датчиков на лопатку; - узкая область применения способа - только на машинах с постоянной скоростью вращения, так как временные интервалы между сигналами датчиков в этом случае линейно зависят от скорости вращения ротора. В предлагаемом способе решена задача повышения достоверности выявления повреждений рабочих лопаток турбомашины, а также расширения области применения на приводные машины с меняющимися скоростями вращения. Для решения поставленной задачи в способе выявления повреждений рабочих лопаток турбомашины, основанном на исследовании положения периферийной части лопаток в рабочем режиме, измеряют угловые расстояния между периферийными частями лопаток и при изменении угловых расстояний между конкретной лопаткой и всеми остальными лопатками, превышающем расчетное значение, обусловленное технологическим разбросом параметров лопаток, судят о наличии повреждений в этой лопатке. Исследование положения периферийных частей лопаток путем измерения угловых расстояний между лопатками позволяет упростить саму систему исследования, так как требует установки только одного датчика для каждого рабочего колеса - над периферийной частью лопаток - и еще одного, общего для всего ротора, - датчика начала отсчета. Кроме того, предлагаемая система исследования повышает достоверность измерений, исключая влияние на них изменений скорости движения ротора. Последнее позволяет расширить диапазон использования способа, распространив его на приводные турбомашины, такие, как авиационные и судовые, а также на осевые компрессоры. Для измерения угловых расстояний между периферийными частями лопаток можно использовать дискретно-фазовый метод, для чего в корпусе машины над рабочими лопатками устанавливают датчик, например индукционный. Прохождение периферийной части каждой лопатки мимо датчика вызывает формирование импульса на выходе датчика. Предлагаемый способ поясняется рисунком, где цифрами 1а, 2а, 3а обозначено положение периферийных частей лопаток в статике, а цифрой 4 показано положение датчика, который крепится на корпусе машины над рабочими лопатками. Угловые расстояния между лопатками в этом случае будут

















Формула изобретения
РИСУНКИ
Рисунок 1