Способ диагностики подшипниковых опор турбореактивного двигателя Российский патент 2018 года по МПК G01M13/04 

Описание патента на изобретение RU2658118C1

Предлагаемое изобретение относится к виброакустической диагностике турбомашин, преимущественно подшипниковых опор турбореактивного двигателя (далее ТРД).

Известен способ диагностики межвальных подшипников качения двухвальных турбомашин, в котором приводят во вращение один из валов двигателя, затем, обеспечив возможность свободного вращения вала, измеряют амплитудные значения виброускорения и усредненное значение, используя последнее для установления диагностического порогового уровня, производят сравнение измеряемых амплитудных значений виброускорения с диагностическим пороговым уровнем, по результатам которого судят о наличии и степени развития дефектов межвальных подшипников (RU 2200942 С2).

Известный способ выбран в качестве прототипа.

Недостатками данного способа являются:

- Используется информация, измеренная на корпусе, что существенно изменяет полезную диагностическую информацию (по частоте, амплитуде и фазе) и затрудняет обнаружение дефекта.

- Существенно снижается время прогнозирования отказа (прогноз максимум на несколько часов вперед).

Использует частоты, не связанные с дефектом (частоты, создаваемые агрегатами и узлами двигателя) и являющиеся помеховыми, при диагностике. Все вышеперечисленные недостатки устраняются предлагаемым изобретением.

Техническим результатом, достигаемом при использовании заявленного изобретения, является определение дефектов подшипниковых опор на ранних стадиях, высокая помехозащищенность и низкая возможность ложных срабатываний.

Указанные технические эффекты достигаются тем, что в способе диагностики подшипниковых опор турбореактивного двигателя, включающем измерение амплитудных значений сигнала от датчика на режиме холодной прокрутки, установление порогового уровня амплитуды сигнала по их усредненным значениям, сравнение измеряемых амплитудных значений с диагностическим пороговым уровнем и определение характеристики дефекта по результатам сравнения, согласно настоящему изобретению измерение амплитудных значений сигнала производят акустическим микрофоном, установленным в представительной точке внутри корпуса двигателя, выход двигателя на режим холодной прокрутки определяют по превышению установленного значения амплитуд сигналов частот вращения лопаток и ротора, измеряемые амплитудные значения сигнала на режиме холодной прокрутки во всем диапазоне частот отфильтровывают от частот, не связанных с дефектами подшипниковых опор, и разделяют, по меньшей мере, на два диапазона, характеризующих степень развития дефекта, значения пороговых и измеряемых амплитуд частот аппроксимируют в логарифмических координатах, а определение характеристики дефекта производят по результатам сравнения в каждом диапазоне порогового среднеквадратичного значения вибрации с среднеквадратическим значением измеренной амплитуды на режиме холодной прокрутки.

Разбиение области измерения на несколько диапазонов, характеризующих степень развития дефекта и использование акустического сигнала, измеренного на близком расстоянии к объекту диагностирования, позволяет определять дефекты подшипниковых опор на ранних стадиях, при этом использование фильтрации сигнала позволяет добиться высокой помехозащищенности и низкой возможности ложных срабатываний.

Наличие минимум двух диапазонов обуславливается возможностью ранней диагностики и связано с процессами выхода из строя подшипниковых опор. Разные стадии дефекта проявляются на разных частотах и несколько поддиапазонов позволяют более точно определить изменение во всем диапазоне частот.

Пример реализации заявленного способа виброакустической диагностики подшипниковых опор турбореактивного двигателя

Акустическое устройство (акустический микрофон) подсоединяем к компьютеру, состоящему из расчетного блока и анализатора, помещаем в газовоздушный тракт ТРД, после чего выполняется «холодная прокрутка» (ХП) двигателя (стандартная процедура), выход на этот режим определяется по превышению установленного значения амплитуд сигналов частот вращения лопаток и ротора, при этом анализатор измеряет сигнал во всем диапазоне частот, преобразует в децибелы, вычисляет среднеквадратическое значение (СКЗ) (22 дБ) и сравнивает с заранее экспериментально установленным уровнем в 20 дБ, в результате этого автоматически распознает начало ХП по превышению данного значения. Затем выполняется определение необходимых оборотов ротора, путем отфильтровывания всех частот, кроме двух шириной в 10 Гц (значение дано на погрешность регулирования САУ и колебания оборот ротора), равных частотам вращения ротора определенным расчетным путем в 45 Гц и лопаток турбины ротора высокого давления в 4000 Гц. В данных диапазонах измеряется СКЗ каждого (для ротора 5 мм/с, для лопаток турбины 7 мм/с) и сравнивается с установленным в процессе набора статистики и измерения парка авиадвигателей пределом (для ротора 2 мм/с, для лопаток турбины 3 мм/с). При превышении двух ранее установленных диапазонов анализатором дается команда на выполнение измерений. После этого выполняется измерение, которое состоит из: отфильтровывания частот 1100 Гц, 2520 Гц, 2250 Гц, 2900 Гц, 3290 Гц, 3450 Гц, 4100 Гц, 4250 Гц, 4380 Гц, 4890 Гц, 5220 Гц, 5400 Гц, 5550 Гц, 5690 Гц, 6340 Гц, 7200 Гц, 7560 Гц 7890 Гц, 8000 Гц, 8960 Гц 9430 Гц, не связанных с дефектом подшипниковых опор, выделения 3 частотных диапазонов, характеризующих степень развития дефекта: от 1-5 кГц; от 5-10 кГц и от 10-20 кГц. Определение характеристики дефекта производят по результатам сравнения в каждом диапазоне порогового значения СКЗ вибрации с среднеквадратическим значением измеренной амплитуды на режиме холодной прокрутки путем логарифмирования данных диапазонов (каждого по отдельности) и измерение их СКЗ. Сравнение СКЗ диапазона 1-5 кГц в 27 мм/с с установленным в процессе набора статистики отказов и измерений исправных и неисправных двигателей в 30 мм/с; 5-10 кГц в 33 мм/с с установленным в процессе набора статистики отказов и измерений исправных и неисправных двигателей в 30 мм/с и 10-20 кГц в 19 мм/с с установленным в процессе набора статистики отказов и измерений исправных и неисправных двигателей в 25 мм/с значением. В результате анализатором идентифицируется превышение в одном из диапазонов и выдается команда на экран индикации «дефект». При этом делается вывод о дефекте подшипниковой опоры и двигатель отстраняется от эксплуатации.

Похожие патенты RU2658118C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ТОКОСЪЕМНИКОВ 2018
  • Зубко Алексей Игоревич
  • Зубко Игорь Олегович
  • Мухин Андрей Николаевич
  • Мухина Светлана Дмитриевна
RU2682561C1
Способ вибрационной диагностики подшипниковых опор в составе газотурбинных двигателей по изменению размаха амплитуды роторных частот 2015
  • Герман Георгий Константинович
  • Зубко Алексей Игоревич
  • Зубко Игорь Олегович
RU2614908C1
Способ контроля технического состояния механизмов 2021
  • Григорьев Алексей Валерьевич
  • Кочегаров Игорь Иванович
  • Юрков Николай Кондратьевич
  • Реута Никита Сергеевич
RU2765336C1
СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ МЕЖРОТОРНОГО ПОДШИПНИКА ДВУХВАЛЬНОГО ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ 2014
  • Герман Георгий Константинович
  • Зубко Алексей Игоревич
  • Зубко Игорь Олегович
RU2537669C1
СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ РЕДУКТОРА ДВИГАТЕЛЯ 2015
  • Посадов Владимир Валентинович
  • Посадова Ольга Львовна
  • Колесов Александр Владимирович
RU2598986C1
СПОСОБ ВИБРОАКУСТИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ МЕЖВАЛЬНЫХ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ ДВУХВАЛЬНЫХ ТУРБОМАШИН И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ 2001
  • Яковлев В.Е.
  • Максимов В.П.
RU2200942C2
Способ вибрационной диагностики подшипниковых опор в составе газотурбинных двигателей с применением технического микрофона 2015
  • Герман Георгий Константинович
  • Зубко Алексей Игоревич
  • Зубко Игорь Олегович
RU2613047C1
СПОСОБ ВИБРОДИАГНОСТИКИ ДЕФЕКТА СМАЗКИ ПОДШИПНИКА КАЧЕНИЯ 2011
  • Фирсов Андрей Владимирович
  • Посадов Владимир Валентинович
RU2460053C1
Способ контроля технического состояния механизмов 2019
  • Григорьев Алексей Валерьевич
  • Кочегаров Игорь Иванович
  • Юрков Николай Кондратьевич
RU2726270C1
Способ виброакустической диагностики технического состояния межроторного подшипника двухвального газотурбинного двигателя 2022
  • Востриков Максим Евгеньевич
RU2789570C1

Реферат патента 2018 года Способ диагностики подшипниковых опор турбореактивного двигателя

Предлагаемое изобретение относится к виброакустической диагностике турбомашин, преимущественно подшипниковых опор турбореактивного двигателя (ТРД). Способ включает измерение амплитудных значений сигнала от датчика на режиме холодной прокрутки, установление порогового уровня амплитуды сигнала по их усредненным значениям, сравнение измеряемых амплитудных значений с диагностическим пороговым уровнем и определение характеристики дефекта по результатам сравнения. Измерение амплитудных значений сигнала производят акустическим микрофоном, установленным в представительной точке внутри корпуса двигателя, выход двигателя на режим холодной прокрутки определяют по превышению установленного значения амплитуд сигналов частот вращения лопаток и ротора. Измеряемые амплитудные значения сигнала на режиме холодной прокрутки во всем диапазоне частот отфильтровывают от частот, не связанных с дефектами подшипниковых опор, и разделяют, по меньшей мере, на два диапазона, характеризующих степень развития дефекта. Значения пороговых и измеряемых амплитуд частот аппроксимируют в логарифмических координатах, а определение характеристики дефекта производят по результатам сравнения в каждом диапазоне порогового среднеквадратичного значения вибрации со среднеквадратическим значением измеренной амплитуды на режиме холодной прокрутки. Технический результат заключается в возможности определения дефектов подшипниковых опор на ранних стадиях, высокой помехозащищенности и низкой вероятности ложных срабатываний.

Формула изобретения RU 2 658 118 C1

Способ диагностики подшипниковых опор турбореактивного двигателя, включающий измерение амплитудных значений сигнала от датчика на режиме холодной прокрутки, установление порогового уровня амплитуды сигнала по их усредненным значениям, сравнение измеряемых амплитудных значений с диагностическим пороговым уровнем и определение характеристики дефекта по результатам сравнения, отличающийся тем, что измерение амплитудных значений сигнала производят акустическим микрофоном, установленным в представительной точке внутри корпуса двигателя, выход двигателя на режим холодной прокрутки определяют по превышению установленного значения амплитуд сигналов частот вращения лопаток и ротора, измеряемые амплитудные значения сигнала на режиме холодной прокрутки во всем диапазоне частот отфильтровывают от частот, не связанных с дефектами подшипниковых опор, и разделяют, по меньшей мере, на два диапазона, характеризующих степень развития дефекта, значения пороговых и измеряемых амплитуд частот аппроксимируют в логарифмических координатах, а определение характеристики дефекта производят по результатам сравнения в каждом диапазоне порогового среднеквадратичного значения вибрации с среднеквадратическим значением измеренной амплитуды на режиме холодной прокрутки.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2018 года RU2658118C1

СПОСОБ ВИБРОАКУСТИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ МЕЖВАЛЬНЫХ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ ДВУХВАЛЬНЫХ ТУРБОМАШИН И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ 2001
  • Яковлев В.Е.
  • Максимов В.П.
RU2200942C2
Способ вибрационной диагностики подшипниковых опор в составе газотурбинных двигателей с применением технического микрофона 2015
  • Герман Георгий Константинович
  • Зубко Алексей Игоревич
  • Зубко Игорь Олегович
RU2613047C1
US 20060283190 A1, 21.12.2006
СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И/ИЛИ ТРАНСМИССИИ АВТОМОБИЛЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 1999
  • Ушаков А.П.
  • Тварадзе С.В.
  • Грабовецкий А.А.
  • Рейбанд Ю.Я.
  • Альшевский А.Н.
  • Морошкин И.В.
RU2165605C1

RU 2 658 118 C1

Авторы

Герман Георгий Константинович

Зубко Алексей Игоревич

Зубко Игорь Олегович

Даты

2018-06-19Публикация

2017-07-13Подача