Электроннолучевое устройство для измерения вибраций лопаток рабочего колеса турбомашины«элура»
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
236827
Союз Советскнх
Социалистических
Республик
Зависимое от авт. свидетельства №
Заявлено 26.11.1965 (№ 945566/26-10) с присоединением заявки ¹ 1052450/26-!О
Кл, 42k, 21/01
Приоритет
Опубликовано 03.11.1969. Бюллетень № 7
Дата опубликования описания 6Х1.1969,ЧПК G 01пт
Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров
СССР
У Д К (621.438+621. .165) — 253.5:
: 534. 13. 083.8:
:621.317:755.004 (088.8) Авторы изобретения
И. Е. Заблоцкий, Ю. А. Коростелев и Л. Б. Свиблов
Заявитель
Центральный институт авиационного моторостроения им. П. И. Баранова
ЭЛЕКТРОННОЛУЧЕВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ
ВИБРАЦИЙ ЛОПАТОК РАБОЧЕГО КОЛЕСА ТУРБОМАШИНЫ
«ЭЛ УРА»
Известно электроннолучевое устройство для измерения вибраций лопаток рабочего колеса турбомашины «Элура» по авт. св. № 160886, позволяющее измерять на экране электроннолучевой трубки амплитуды попе- 5 речных колебаний всех лопаток рабочего колеса одновременно, воспринимаемых бесконтактными индуктивными датчиками, установленными на невращающихся частях машины.
Однако известное устройство не позволяет 10 измерять амплитудное значение скоростей, астоту колебаний лопаток, устанавливать тии колебаний, нс позволяет измерять статические деформации лопаток под действием цситробе>кных и стационарных аэродинамических 15 сил, амплитуды крутильных колебаний, скорость вращения колеса. Оно требует проведения специальных тарировок для измерения вибрационных напряжений в лопатках.
Предлагаемое устройство содержит несколь- 20 ко дат и;ков, реагирующих коротким электрическим импульсом на прохождение мимо них конца лопатки или метки, выполненной, например, в виде стального штифта. Од!ш из датчиков, установленный около вала турбома- 25 шины, подключен к генератору непрерывной вертикальной развертки, реагирует на метку. установленную HB валу турбомашины. Второи датчик пасположен около лопаточных меток, выполненш!х в виде штифтов или прорезей ЗО по числу лопаток, равнорасполагаемых на дис! .е рабочего 1 .Олеса или специальном диске, жестко сидящем на валу турбомашины, трет!!й датчик, расположенный против периферийного участка лопаток, подключен к модулирующей сетке электронно-лучевой трубки, четвертый расположен против периферийного участка, но смещен относительно третьего на некоторое расстояние в направлении против
I.ðàùåíèÿ колеса, присоединен, как второй датчик, к ручному переключателю, соед!шяющему один из них с гсчератором ждущей развертки, включаемым каждым импульсом, пилообразное напряжение которого, сбрасываемое иа нуль каждым следующим импульсом, угравляет гор!!зоитальным перемещением луча. Пятый и шестой датчики устанавливаются соответственно против входной и выходной кромок периферийного сечения лопаток, причем пятый датчик через упомянутый p)"øîé переключатель включается аналоп1чно второму .» четвертому в генератор ждущей развертки горизонтального отклонения первого луча, шестой включается аналопгчио третьему в модулирующую сетку.
Это обеспечивает бесконтактное измерение амплитуд колебаний, амплитудных значений скоростей и частот изгибных колебаний, углов разворота и амплитуд крутильных колеб;ший одиоврев!ецио всех лопаток.
236827
С IIC.I»10 0 lilO»1?0)IÑHHOÃO иззlс(ЗСHlfil СКО!)ОС I I I 13 р Я 1 цС I I i l 5! Ту p OO !I c» Ill! I! I hl I. 151 II (),1 < IC J! 1!5f
МЯ Il!Т»(icl ll»OÎPH)KCIII!5! I!el Экj)
ИС))БО! 0 Дя I II! KH, cl Б(РТtf Kcl. I I>liOL ИС))0 )СП(0Ii l l(. oT 1 l (. ))»то()» жД>> Ill ñÉ Р 1313cPTI
С 1! С, i Ь 10 ();I! ) 0:3! I H и 10 ГО 0 П 1 С С 01111 я f? С 3 у,1 Ь Т а—
Т 013 =) (C t! C P!! 31(» I Л 1< LOOT»0 ГСТ)3 Ю И(011 C HOP OC i 1
Рсl:>13С;) ГКИ IfC()L ) ЭКР ЯНОМ Э ЗС1<ТРОИИО-,("10130)! т()> б)>и, с Гяио )лси У) сlЗЯт(ч1ь II()0. (ОГ!жli! 0, ih1 ОСТI i P <1»13(Гlil!, Il cl! I PI1!ICP, Б 1311IX 13 Ис f)CKЛ (О I HTÎËÜ H j)0л,олж! гсльносз H развертки., .)с 51 1 l О! 31>I I fl С l (I! 51 T 0 i !1 Î С T I I И 3 )! P P Е П ) f 5! 3! С )К Д" фО,3 !I I! РОВ IT(, IС >! II))ПУЛЬСО!3 »TOPÎÃÎ ИЛИ Ч(.Т1 .С р! OI О Л» Г 1 И К 1 II ГСНС !)<1 То f)OX! Ж.(3 И(СЙ )Зс)ЗБС )ТКИ 131,110 t0!I Гс IIC()clTOP f)C! IilPI С)IÎlf 32Д(>())K K!I I I, !! Г) " ЛЬсcl.
С I;C., 11> IO М ) I Сl)1>И)СI I!151 P ci:3 О f)ОС cl )(О!)ICI I ТОБ
»!>!.(Я I!I !Dill!, ЛЬСOB 130 IJ()03151 IIPOXO)li:(ЕИИ5! )IIIМО (ЛТ П)КОВ 31(TOK II i<01! 10» IОИЛТОК VC)IЛ И I СЛ И-())(З fi 31111,Olicl Г(, II! IDI ПМ, 1 »СОВ БЫ ПО I IICllhl В»И;10 0.(I I 0! Ci I IË I! И С с KO, h I(II X 1<<1 0 KH. IOB УС ИЛ СHl! 5I >
K»скад» у.ч(лс))гя с спмметри шым ограиичс1(ИС;I Я)iii,!И 1,,(Ы СВС(З?(У И СИI»3>), ДЕТСКТИПУЮiI(0 Ii0 У(1!.1 ГС I: iIOI О !<» I<ЛДЯ, ДпффСРСИ)(l)f)h IOИ! С ГCi;3130I)<1, Зс! ТОPМОЖСI! i101 О О,! ОK)11(Г-1 C IIС() cl 1 О )3 сl . ! )Я !СPTC ÆÑ IIOKHÇc1112 (."":СМЯ >> СТРО!)ОТ»Я.
I lH БЛ fs; IHLIIIHih! I CTH
И<И!ЗСPI>!13ilOII f)HÇBCPTKII BLPTIIKH,I»HOI О ОТКЛО!!еи!)я исpB010 луча 8 и на гсиератор ждущей
1)1131)С:",)Tlill >> ГOP IIÇOHTcl lhliOI ОТК IOY>PHIt51 BTOрого лу я;(B .;лучевой электронно-лучевой т,)„-Оки 3. Импм -Ihc Воздсl!ст!3; я ия ГCHcpHTGp
Ii СII PCPI>1»lf 011 >23!30))TKII ВЕРТИКсl,(Ы(ОГО ЛЗ !IH <), Гызы»лет срыв генерации, и луч быстро персО Р сlс!>113 сlСТСЯ В»CPXIICP ПОЛОЖСИ Ис, ПОСЛС IСГО
П Л i)1) I ЛСТС5I;(Бl)ЖСП 1(С СГО СБC .PXI ВНII 3 ДО П05113, I(.11115I С;10. (>> IОЩCI О И >)(П3 ЛЬС Я.
II)»!xльс, воздсйствм51 ия гсисрятор жд> щей
П cl»i30(i) 1 И -с! ГОРIIÇOIIТЯЛЫ(01 0 OTK. IОИСП f1è BTOро)о луча, запускает генератор, БырябятываюIIII и рязвсрп<у строго опредслсliii011 длительиостll. Эта длитсльиость и»Перед устяиав;пшас T c 5!. p) и l БDI и с р 0 1<л ю <1 тс !с м 6, и с и Ги я л и 3 ирустся указателем длитсльиости раз»сртки 12.
Ня диске колccH llли иа 011с .111lялы(031 диске, У КРСII, I II»OX(II » ВЯЛ >, ) С Г<1ИЯ Б, 1 И»Я!ОТ ПО О<(IICJI з)стее 1!ЯИРОп! Б кЯ)кдои, 10» HTK)f. ПРО I ив эти, :
3!сток, cT »Ho!3,10H BTopol(дятчи 1< 7, KQTÎ plÿÉ (ерс3 ручной псреключагсль 8 Включен в с»ой форм )ро»атель импульсов 9, управляющий генератором ждущей развертки 10. Напряжение развертки вызывает горизонтальное отклоис(ис перво)о луча и Всрп!Кяльиос отклоисиис
»Т ) роГO ° 13 <(с). I! 0 Н cl 31>5! II II Iÿ )I с)Т. 1(Тк сl )! /1 .)ТО
PO! О .fD Ч Л С > . (51Т О 1 КО))ОСТ)1 13;)с)11((Н:)Я XI Я!111!I! l>I. (<(5I ИОВЫ ШСИ И 51 TO 5 формиро»ятслем DI!!ITI»0013 и пластинками rcl!iI30lJÒЯ;11>НОГО О I K, 1011СIJ 1151 ПС .РВÎГО Г! 12 131 .,)10-!!Ci! cl Ill ll ll> 32JI0Pi)iKII 12. T f)0T11)J;(2Т Ill ii 18, ), TH»013ËÑ .H и Ый Il pOTII » ПерифсpIIJIII01 учясткя IQIIHTQK чср 3 свой фор1с) м))роватсль Jiì»óëücñ)B 14 Бкл)очси в м()ду,l!t(3 > IOIJ() 10 СCTIR 1? ПСРI)ОГО )У<12 TP> 0KII, Tсlн :)1 О 13 >)10)(СI)Т П 05113, (СI)) 1 Я II)I П)ТИ>сcl 1!2 = КРЛI!0 И О 51 13 Л и (Т С 5 1 I 3 O () !) H )I< С Н 1 1 Е Л > Ч сl 3 13 I I 1 С 51 f) Е C I ТО !КИ. (5 T»PpThl II (HT!П)к 16 !Jcp03 рм l2TC. 1> 8 (3 К I i0 l ll с)Н Я;IОГII 20 1<0ËÑÑ» I I HTi>ili и IIICCTOli дят Iiliill 17 и 18 ) LTHIIOJ)лс-! I hi Б КО(ЗП, CC Г>У()00)121111!HI I 11()01 IIB 000 »CT(Т-! 3СИ ИО»;ОДНО И il БЫ."ОДНОИ ><()03101<;)ОП ЯТО) . )(511ыЙ дЯт<ии< !е(зсз рх пlой п(.рсклю IHT! .П> 8 25 1)КЛIО !ЯСТСЯ сlИЯ;IОГIIЧИО ДсlТЧИКЛЪ! ВТОРО)(У И чст сртому, я шестой дат шк Бклю IHPT051 .срез I3 T O f ) ) I0 I I, I H T). И С . Р Е! . Л 10 1 Я Т С Г) и cl I I cl, J O I I I i I l O тf)cTьсм) . I (3 )> (С (3 (. I I l l 5 i I f f ) O I I!3 I3 0, (5! T (5! С,З Сд у 10 и 1 и )! (10 () 2 ° 30 303!: cl f ИЗМСРС Hll(ЛМИЛИтУ:l И ИС()()ICII(PIJIII i Кull)ГОБ лопаток. ! сисрятор ждущей горизонтальной рязисртlill, з; пускаемыи Вторым дат шком ири про35 кождеиии мимо него каждой лопаточиой мс(KIl 19, заставляет луч перемещаться ио экрану трубки, прочерчивая строки 20, количсст»о ксторы . соответствует числу лопаток. При Hj)oxo)Kде i!ill конца лопатки мимо третьего 4О датчш<а иа каждой строчке появляется светяЩЯЯС51 TO×Êß> КОТОРЯЯ HPII ОТСУТСТВПИ KO,ЗБ!02HlIlI;loIIHToK, ocTH0Tc5I неподвижной. ПРИ к )лсОЯНИ51Х;)ОПЯТ)<и СБСТЯЩЯЯСЯ ТОЧКс< (ЗЯЗМЫВ 1ЕТc:I в полоску 21, длина которой иропор!,иоH H, l b!12 а ми:) ит) QC !IC p0? I CII(CH1151 KOH IJ 2;101!2 ТКИ, TH;(KHK;IOHHTKH П(ЗОХОДИТ ЭТОТ ДЯТ П: К Б разиык фазак колебаний. б) И3310р0il!ic Яxlfi.IIIT),3! i cKOpOPTII KQ.Iебл иий концов лопаток. Гсисратор ж;(ущей горизонтальной развсртiilI ЗЯПЗ СКЛСТСЯ !В ЭТО?I C,! 120 ЧСТI)СРТЫ)1 Да 1 и!Ком и()и про ;ождсиии мимо исгO конца IoИ Я I Ки, с) С(3ЕТ!IIII HH TO I KH ПО-ПРЕЖИЕЗ(СТЯБ|(ТС и il()l(ПРО. ОЖДСПИИ КОН! 2 ЭТОЙ ЗКС Г(ОП21 1<И 55 . !If >10 T(?PThc»0;(HT 1111<2. РЯсстОЯнне с()етЯЩ()и" 051 то и<и от иачя12 строки будет зависеть от (KO!)OCTII IIPOX0iK30HII5I КОНИОМ ПОП ЯТКИ P 0 ДЕТ IPH51TbC51: TO
5 макс:в!Яльно!! и минимальной скоростей конца лопатки, то-есть амплитуде скорости колебаний лопягки. Расстояние между третьи» и четвертым датчиками выоирается таким, чтобы при реальных частотах колебаний за время прохождения концом лопатки расстояния между ними скорость колебаний практически »е менялась. По измеренным значениям амплитуд перемещений и амплитуды скорости колебаний определяется частота. в) Определение угла раскрутки и крутильных колебаний лопатки. Для этого используют пятый и шестой датчики, установленные так, что, если профиль лопатки ие деформируется, лопатка проходиг оба датчика одновременно, и светящаяся точка на экране попадает в начало строки. При раскрутке лопагки соответствующая его точка проходит под шестым датчиком позже, чем другая точка лопатки под пятым датчиком, вследствие чего светящаяся точка смещается по горизонтальной линии, соответствующей данной лопатке На вел !чину, пропорциональную углу раскрутки и обратно пропорц.tot!3,7.ную окружной скорости. При пали иш крути IbkIblx колебаний светящаяся точка будет размываться в линшо, длина которой пропорциональна амплитуде угла колебаний. г) Измерение скорости вращения колеся. Скорость вращения колеса измеряют Ilo отмсткяъ1, cooTBeTcTB>(IQIIIIIM прохождеии10 лопяток ня развертке строго определенной длительности. Датчик, запускающий ждущую горизонтальную развертку, установлен с некоторым опережением по отношению к датчику, ставящему светящуюся точку. При малых окружнь(х скоростях это опере>кение оказывается излишним. Для повышения точности работы в этом диапазоне между датчиком и генспятором ждущей развертки включается линия задер>кки, что позволяет использовать большие скорости развертки. В отли ше от устройства по авт. св. и 160886, в котором импульсный датчик действует по дости>кении амплитудой достаточного значения, в предлагаемом устройстве, воздействие осуществляется в момент прохождения значения сигнала через нуль (в момент изменешш знака), чем устраняется разброс моментов воздействия. Предмет изобретения !. Электроннолучевое устройство для измерения вибрац !й лопаток рабочего колеса турбомашины, содер>кащее датчики, установленные на иеьращающихся частях машины, реагирующие короткими электрическими импульсами иа прохождение мимо H(их конца лопатки или метки, выполненной, например, в виде стального штифта, электроннолучсву!о трубку и электрические устройства формиро236827 В(!НИЯ IIXIIIX !ЬГОВ 11 3 ПРЯБЛСНИ!1 Г1 It!At Э(!С«ТРОНИО(1 IC13011 ТР> 01 .И, Oi .1((((((0(((Е(. (. (! СЛ1, 1TO, С tte,l bto OCC«OIIT3IITH01 0 Itahlepett ttkl я 11!7(п1туд колебаний, амплитудных значений скоро5 стей и ча=тот изгибиых колебаний, углов разворота It амплитуд крути lbHbtx колебании одиоврс»сино всех лопаток, оно содср>кит несколько назвя (иых выше датчиков, 0;IIIH из oTopbIx, x.cIановлсиный около валя турбомя10 ии!Ны, подключен к re»epaTopy непрерывной вертикальной развертки. реагирует на метку, устаповлсгшуlo ия валу турбомашины, второи д 3 т ч 11 к р Зсп О,л О ж с 11 О 0.7 О л 0 11 а т О чн ы х ъ l с To к, выполненных в виде штифтов или прорезей 15 по числу лопаток, равно распо131аемых ия диске ряоо(его колеса или специальном диске, >Нес(ко сидящем иа валу турбомашш!ы, третий д3тчик, расположеиныи против псрифс-! >ийного !aсткa,(огlат01, подклlочен 1 . \Iоду20 лиру!Още!! сетке электроннолучевой труоки. четвертый датчик расположен против периферийного участка лопаток, но смещен относи1eëüHo третьего ня:!скоторос расстояние в няправлс:11111 17pÎTIIB вращения колеса, пр!Нсоеди25 Нса, кя . BTop011 дят и(к,. :, p> !HO!I() перек,710 Iale7lo, соед!шяющсму олин из них с гепсрятоpОм ждм(цеи рязвсpTки, зяп ск3е . lьl tt I aждым импульсом, пилообразное напряжение которого управляет горизонтальным персмсщс(шем ЗО луча, пятый и шестой датчики установлены соответственно против входной и выходной кромок периферийного сечения лопаток, причем пятый дат шк !ерез упомянутьш ручной переключатель включается аналогично второму и ч5 четвертому датчикам в генератор ждущей развертки горизонтального отклонения первого луча, шестой дят lit«иодключястся апялопгчио третьему дат шку к модулирующей сетке. 2. Устройство по п. 1, ог t((«(I(o(((e(. C((тем, 40 10, с целью одновременного измерения скорости вращения турбомашины, для получения »acIHTaoa»3oopa>t,eHèÿ ня эк!>Яне, llplttlteHCH3 двухлучевая электроннолучевая трубка, в70рой луч которой получает горизонтальное пе45 ре»ещение от генератора ждущей развертки и!(лообразного Hапряжения строго определcíной длительности, устанавливаемой заранее, запускаемого сигналя и! первого датчш а, ycT3HoBëåHHîãî око10 ва73 маипшы, а верти50 кальное псрсмсщсиис — от генератора ждущей развертки, возбуждяе»ohio через переключатель вторым или четвертым дат и!кох!. 3. Устройство по п. 1, отл(((а(0(цеес,(тем, что, с целью однозначного отнесения резуль55 .(.ятов эксисри (НТ3 «cooTBeтству!Ои!с!! Скорости развертки, перед экраном электроннолучсвой, р 0KIt 1 cT3110B,IcH указатель продолжи7сльност!! разв ртки, выполненный, напри»ер, в виде набора лампочек, включенных в перс60 кгl!Оч яте7ь Il po 10(lжите, lbHocTII развертки I як, чтО кяждОЙ усгяиовлсинОЙ прОдОлжительиссти соответствует определенная комбинация включенных ламп. 4. Устройство по п. 1, атл((((>(0(((ееся тем, что 65 для возможности применения более быстрых 236827 Тскрсд Л. Я. Левина Корректор Л. П. Васильева редактор Б. Федотов Заказ 1149,15 1 ира»к 180 1 I Од!I I I C t I Oc I.1l lI11I11l 1(,огиитста по делам изобрстсиий и открытий при (:опстс .Чииистрои C((:Р Москва, 11ситр, пр. Серова, д. 4 1 ииографии, пр. (:аиупопи, 2 развсрток, с целью повышения точности измерения, между формирователем импульсов второго или четвертого датчика и генератором ждущей развертки включен генератор регулируемой задери(ки импульса. 5. Устройство по п. 1, or1ичатощееся тем, то, с целью уменьшения разброса моментов выдачи импульсов во время проков(деиия меток и концов лопаток мимо датчиков, усилители-(11ормирователи импульсов выпо;шены в IiIi3C одного ил11 иссколькиХ каскадов уCH;ICIlIlii, каскада усиления с симмстри шым ограничением амилигуды сверку и снизу, детекти5 рующсго у 1,7iiòcëüiiîãî каскада, дифференцирующего звс1а li заторможенного блокииг-генератора, ilbl Içloùcãо кратковременный прямоугольный импульс в момент измеиегп1я знака импульса, выдаваемого датчиком. 10 Приоритет по пп. 1 — 3 и 5 исчислять с 26. I 1.1955 г., по п. 4 — с 1.11.19бб г.
