Способ обнаружения резонансных колебаний ротора газотурбинного двигателя Российский патент 2018 года по МПК G01H13/00 

Изобретение относится к авиадвигателестроению и может быть использовано при диагностике колебаний вращающегося ротора газотурбинного двигателя (далее ГТД).

В качестве наиболее близкого аналога (прототипа) выбран способ обнаружения резонансных колебаний ротора ГТД (RU 2411466 С1).

Недостатком прототипа является отсутствие возможности определения резонансных колебаний вала ГТД.

Техническим результатом, достигаемым заявленным способом, является возможность определения резонансных колебаний вала ГТД при сохранении высокой достоверности и точности результатов.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе обнаружения резонансных колебаний ротора газотурбинного двигателя, при котором устанавливают датчики на неподвижных частях турбомашины, запускают двигатель и равномерно увеличивают число оборотов исследуемого ротора, согласно настоящему изобретению, в качестве датчиков используют вибродатчики, которые устанавливают на наружном корпусе двигателя в одной плоскости взаимно ортогонально с точкой пересечения проекций осей датчиков на технологической оси двигателя, после запуска двигателя осуществляют регистрацию и обработку полученных вибросигналов путем их многоуровневой фильтрации с выделением рабочего поля частот ротора, затем проводят орбитальный анализ вибрации ротора в интервалах указанного поля по двум координатам, направление которых совпадает с направлениями осей датчиков с последующим построением графика орбиты вала исследуемого ротора, о наличии резонансных колебаний вала исследуемого ротора судят по повороту его орбиты на 180±50° с последующим восстановлением ее исходного положения при равномерном снижении числа оборотов исследуемого ротора.

Возможность определения резонансных колебаний вала ГТД, при сохранении высокой достоверности и точности результатов достигается за счет обнаружения поворота фазы механических колебаний ротора, возникающего на резонансе и регистрации поворота эллипса с помощью орбитального анализа вибрации.

Сущность настоящего изобретения поясняется следующими графическими изображениями:

На фигуре 1 изображена нормальная орбита ротора

На фигуре 2 изображена орбита ротора при возникновении резонанса

На фигуре 3 изображена орбита ротора поле возникновении резонанса Способ обнаружения резонансных колебаний ротора ГТД осуществляют следующим образом:

На наружном корпусе ГТД в одной плоскости взаимно ортогонально с точкой пересечения проекций осей датчиков на технологической оси ГТД устанавливают вибродатчики. Затем запускают ГТД и равномерно увеличивают число оборотов исследуемого ротора, одновременно с этим осуществляют регистрацию и обработку полученных вибросигналов путем их многоуровневой фильтрации с выделением рабочего поля частот ротора. Затем проводят орбитальный анализ вибрации ротора в интервалах указанного поля по двум координатам, направление которых совпадает с направлениями осей датчиков и строят график орбиты вала исследуемого ротора. О наличии резонансных колебаний вала исследуемого ротора судят по повороту его орбиты на 180±50° с последующим восстановлением ее исходного положения при равномерном снижении числа оборотов исследуемого ротора.

Пример осуществления способа резонансных колебаний ротора газотурбинного двигателя осуществляют следующим образом:

На наружном корпусе двигателя в одной плоскости взаимно ортогонально с точкой пересечения проекций осей датчиков на технологической оси ГТД устанавливают вибродатчики типа B&K 4513. Датчики подключаются к виброанализатору «Висом ВС 311», который подключается к компьютеру. Затем запускают ГТД и равномерно увеличивают число оборотов исследуемого ротора, одновременно с этим осуществляют регистрацию и обработку полученных вибросигналов путем их многоуровневой фильтрации с выделением рабочего поля частот ротора. Затем проводят орбитальный анализ вибрации ротора в интервалах указанного поля по двум координатам, направление которых совпадает с направлениями осей датчиков и строят график орбиты вала исследуемого ротора. После чего осуществляют анализ орбит вибрации, измеряя положение и отклонения орбиты. При повороте орбиты на 180±50° на одном из режимов работы с последующим восстановлением ее исходного положения при равномерном снижении числа оборотов исследуемого ротора делают вывод о наличии резонанса.

Пример 1:

На наружном корпусе ГТД в одной плоскости взаимно ортогонально с точкой пересечения проекций осей датчиков на технологической оси двигателя устанавливают вибродатчики типа B&K 4513. Датчики подключаются к виброанализатору «Висом ВС 311», который подключается к компьютеру. Затем запускают ГТД и равномерно увеличивают число оборотов исследуемого ротора, одновременно с этим осуществляют регистрацию и обработку полученных вибросигналов путем их многоуровневой фильтрации с выделением рабочего поля частот ротора в интервалах указанного поля. Затем проводят орбитальный анализ вибрации ротора по двум координатам, направление которых совпадает с направлениями осей датчиков и строят график орбиты вала исследуемого ротора. После чего осуществляют анализ орбит вибрации, измеряя положение и отклонения орбиты. При увеличении оборотов орбита изменяла свое положение не более чем на 25 градусов. Делается вывод о отсутствии резонанса.

Пример 2:

На наружном корпусе ГТД в одной плоскости взаимно ортогонально с точкой пересечения проекций осей датчиков на технологической оси двигателя устанавливают вибродатчики типа B&K 4513. Датчики подключаются к виброанализатору «Висом ВС 311», который подключается к компьютеру. Затем запускают ГТД и равномерно увеличивают число оборотов исследуемого ротора, одновременно с этим осуществляют регистрацию и обработку полученных вибросигналов путем их многоуровневой фильтрации с выделением рабочего поля частот ротора в интервалах указанного поля. Затем проводят орбитальный анализ вибрации ротора по двум координатам, направление которых совпадает с направлениями осей датчиков и строят график орбиты вала исследуемого ротора. После чего осуществляют анализ орбит вибрации, измеряя положение и отклонения орбиты. При увеличении оборотов орбита изменяла свое положение на 175 градусов на режиме работы 87% и сохраняла свое положение до максимального режима работы с изменениями не более чем на 15 градусов. После прохождения режима 87% в сторону уменьшения орбита восстановила свое первоначальное положение. При этом делается вывод о резонансе на 87% режиме работы двигателя.

Изобретение относится метрологии, в частности к способам для вибрационной диагностики ротора газотурбинного двигателя. Согласно способу устанавливают датчики на неподвижных частях турбомашины, запускают двигатель и равномерно увеличивают число оборотов исследуемого ротора. При этом в качестве датчиков используют вибродатчики, которые устанавливают на наружном корпусе двигателя в одной плоскости взаимно ортогонально с точкой пересечения проекций осей датчиков на технологической оси двигателя, после запуска двигателя осуществляют регистрацию и обработку полученных вибросигналов путем их многоуровневой фильтрации с выделением рабочего поля частот ротора, затем проводят орбитальный анализ вибрации ротора в интервалах указанного поля по двум координатам, направление которых совпадает с направлениями осей датчиков, с последующим построением графика орбиты вала исследуемого ротора, о наличии резонансных колебаний вала исследуемого ротора судят по повороту его орбиты на 180±50° с последующим восстановлением ее исходного положения при равномерном снижении числа оборотов исследуемого ротора. Технический результат - высокая достоверность и точность измерений. 3 ил.

Способ обнаружения резонансных колебаний ротора газотурбинного двигателя, при котором устанавливают датчики на неподвижных частях турбомашины, запускают двигатель и равномерно увеличивают число оборотов исследуемого ротора, отличающийся тем, что в качестве датчиков используют вибродатчики, которые устанавливают на наружном корпусе двигателя в одной плоскости взаимно ортогонально с точкой пересечения проекций осей датчиков на технологической оси двигателя, после запуска двигателя осуществляют регистрацию и обработку полученных вибросигналов путем их многоуровневой фильтрации с выделением рабочего поля частот ротора, затем проводят орбитальный анализ вибрации ротора в интервалах указанного поля по двум координатам, направление которых совпадает с направлениями осей датчиков, с последующим построением графика орбиты вала исследуемого ротора, о наличии резонансных колебаний вала исследуемого ротора судят по повороту его орбиты на 180±50° с последующим восстановлением ее исходного положения при равномерном снижении числа оборотов исследуемого ротора.