Способ контроля состояния рабочих лопаток турбомашины

Способ контроля состояния рабочих лопаток турбомашины

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

щ иМЮФю в л..*

1, 700795

Союз Советск нн

Соцналнстнческнн

Республик

О П И C(A .. Н44 Е ..

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Зая влено 10.05.78 (21) 2615635/25 — 06 с присоединением заявки .% (23) Приоритет (51)M. Кд.

G 01 М 7/00

Гвсудв рственна1й намнтет

СССР

w делам нзвбретеннй

N 0TNPblTIIN

Опубликовано 30.11.79. Бюллетень М 44

Дата опубликования описания 30.11.79 (53 ) УД К62) .438. .001.42 (088.8) (72) Авторы изобретения

М. Е. Бесклетный, Е. А. Игуменцев и В. Л. Христензен (71) Заявитель

Украинский научно-исследовательский институт природных газов "УКРНИИГАЗ" (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ РАБОЧИХ ЛОПАТОК

ТУРБОМАШИНЪ|

1О

Изобретение относится к области вибрационной диагностики и может быть использовано во всех областях народного хозяйства, где применяются газотурбинные установки, для беэразборной дефектации рабочих лопаток турбомашины в процессе эксплуатации.

Известен способ контроля состояния рабочих лопаток турбомашины путем регистрации мгновенной угловой скорости ротора неподвижным датчиком на частоте вращения ротора, целая кратность которой соответствует частоте собственных колебаний лопаток контролируемой ступени, обработки полученного сигнала и последующего выделения резонансной гармонии из регистрируемого сигнала (1).

K недостаткам известного способа следует отнести невозможность обнаружения трещин в лопатках, наличие которых может привести к разрушению всего ротора турбомашины.

Целью настоящего изобретения является повышение качества контроля путем обнаружения трещин в лопатках. 3ra цель достигается тем, что дополнительно регистрируют мгновенную утловую скорость в частотном диапазоне, уменьшенном на заданную величину, из этого сигчала также выделяют резонансную гармонику и при ее несовпадении с ранее выделенной судят о наличии трещин в лопатке.

На чертеже представлены амплитудно-частотные характеристики лопатки (A — характеристика лопатки с трещиной, Б — характеристика лопатки, годной к эксплуатации).

Амплитудно -частотные характеристики построены при резонансе основного тока лопатки пятой ступени ротора осевого компрессора газотурбинной установки ГТК -10 — 2 с шестой роторной гармоникой.

Путем экспериментальных исследований установлено, что собственная частота лопатки с трещиной значительно меньше, чем для бездефектной лопатки. Уменьшение собственной частоты "больных" лопаток превосходит значение разночастотности лопаток, которая возникает из-за неизбежной технологической неодиородности или эрозии в течение длительного времени и составляет 1 — 3%. Установлено, что уменьшение частоты собственных колебаний ло.

700795 патки зависит от отношения площади трещины в сечении лопатки и площади всего сечения тем значительней, чем больше зто отношение. Кроме того, декремент колебаний лопаток турбомашины определяется в основном аэродинамическим демпфированием и лежит в пределах 0,01-0,1. При таких значениях амплитуда колебаний лопатки достигает максимальной величины при частоте возбуждения, близкой к собственной {резонанс).

Интенсивные крутильные колебания валопро. вода, величину изменения угловой скорости которых можно зарегистрировать, вызываются крутящим моментом при резонансных колебаниях лопаток. При этом максимальное значение амплитуды момента определяется только резонансной роторной гармоникой.

Поэтому лопатки с трещинами будут уменьшать соответствующие гармоники крутильных колебаний ротора „-и смещать их в сторону уменьшечия частот.

Для обнаружения трешин в лопатке измеряют мгновенную угловую скорость на частоте со, вращения ротора турбомашины, целая кратность которой близка к собственной частоте колебаний бездефектной лопатки, затем измерение производят для частоты вращения, умень шенной на величину дм . Регистрируемые сигналы поступают в анализатор гармоник, где производится спектральный анализ мгновенной угловой скорости, заключающийся в выделении простых гармоничных составляющих. Затем производят сравнение выделенных гармоник по величине. Для того чтобы в лопатке бьшо наличие трещины, необходимо выполнение условия:

/ 1 рез — д 03 0, где Ф p — резонансная гармоника спектра крутильных колебаний; у дс, — гармоника спектра, измеренная в частотном диапазоне, уменьшенном на величину дс .; дскб — величина изменения частоты враще5 ния ротора турбомашины, которая для каждой ступени определяется экспериментально из амплитудночастотных характеристик лопаток с трешинамн.

10 Применение данного способа в условиях промышленной эксплуатации принесет большой эффект при предотвращении возможных поломок рабочих лопаток, а следовательно, и всего ротора турбомашины.

Формула изобретения

Способ контроля состояния рабочих лопаток турбомашины путем регистрации мгновенной

zo угловой скорости вращения ротора неподвижным датчиком на частоте вращения ротора, целая кратность которой соответствует частоте собственных колебаний лопаток контролируемой ступени, обработки полученного сигнала и последующего вьщеления резонансной гармоники из регистрируемого сигнала, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения качества контроля путем обнаружения наличия трещин в лопатках, дополнительно регистЗ0 рируют мгновенную угловую скорость в частотном диапазоне, уменьшенном на заданную величину, из этого сигнала также вьщеляют резонансную гармонику и при ее несовпадении с ранее вьщеленной судят о наличии трещины

З5 в лопатке.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке.

И 2452560, кл. 6 01 М 7/00, 1977.

70(17%

970 f4, с

Составитель Г. Романов

Техред Н.Бабурка

Корректор Н. Горват

Редактор Л. Гольдина

Тираж 1073 Подписное

UHHHHH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 7378/34

Филиал ППГ1 "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4