СПОСОБ КОНТРОЛЯ СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ ЛОПАТОК ТУРБИНЫ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2019 года по МПК G01P5/01 G01M15/14 F01D5/18 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при контроле системы охлаждения турбинных лопаток газотурбинных двигателей (далее ГТД).

Известен способ контроля системы охлаждения лопаток турбины ГТД, наиболее близкий к предлагаемому изобретению, и выбранный за прототип (RU 2219531, МПК G01N 25/00, публ. 20.12.2003), характеризующийся тем, что лопатку турбины устанавливают в приспособлении, осуществляют продувку каналов охлаждения лопатки турбины рабочей средой, применяют в качестве рабочей среды воздух, оценивают бесконтактным методом систему охлаждения лопатки турбины и контролируют скорость выхода воздуха из каналов охлаждения лопаток турбины ГТД.

Недостатком данного способа является невысокая точность метода, отсутствие автоматизации измерений, отсутствие возможности контроля отклонения геометрии при изготовлении системы охлаждения лопатки турбины ГТД, в том числе каждого отверстия перфорации лопатки турбины ГТД.

Технической проблемой при осуществлении прототипа является низкая точность контроля системы охлаждения лопаток турбины ГТД и необходимость нагрева лопатки для последующего измерения температуры поверхности тепловизором.

Техническим результатом заявленного изобретения является ускорение процесса контроля системы охлаждения лопатки турбины ГТД и повышение точности операции контроля лопаток турбины ГТД.

Технический результат достигается за счет того, что в способе контроля системы охлаждения лопаток турбины ГТД, характеризующемся тем, что устанавливают лопатку турбины в приспособлении, осуществляют продувку каналов охлаждения лопатки турбины ГТД рабочей средой, применяют в качестве рабочей среды воздух, оценивают бесконтактным методом систему охлаждения лопатки турбины ГТД и контролируют скорость выхода воздуха из каналов охлаждения лопаток турбины, согласно изобретению, для осуществления бесконтактного метода используют измеритель скорости воздуха, закрепляют лопатку турбины ГТД на фланце промышленного робота-манипулятора, синхронизируют системы координат промышленного робота-манипулятора и измерительной системы, позиционируют каналы охлаждения лопатки турбины ГТД относительно измерительной системы, применяют персональный компьютер в процессе измерения, осуществляют продувку каналов охлаждения лопаток турбины ГТД с постоянным расходом рабочей среды, измеряют скорость воздуха из системы охлаждения лопатки турбины ГТД отдельно по каждому каналу охлаждения, обрабатывают данные, поступающие с бесконтактного измерителя скорости потока, сравнивают полученные замеры скоростей из системы охлаждения лопаток турбины ГТД с эталонной моделью лопатки турбины ГТД или расчетной моделью, определяют отклонения системы охлаждения лопатки турбины ГТД и геометрии каналов.

Кроме того, согласно изобретения, в качестве измерителя скорости воздуха используют лазерный анемометр.

Кроме того, согласно изобретения, системы координат промышленного робота-манипулятора и измерительной системы синхронизируют лазерным трекером.

В предлагаемом изобретении, в отличии от прототипа, применение бесконтактного метода измерителя скорости воздуха, например, лазерного анемометра, позволяет автоматизировать и ускорить процесс контроля системы охлаждения лопатки турбины ГТД, повысить точность операции контроля лопаток турбины ГТД за счет использования высокоточного измерительного оборудования и непосредственного контроля каждого канала системы охлаждения лопатки турбины ГТД, оценить, как пропускную способность и засорения каналов лопаток турбины ГТД, так и отклонения геометрии лопаток турбины ГТД.

На фиг. 1 - представлен стенд контроля систем охлаждения лопаток турбины ГТД.

На фиг. 2 - представлены критерии оценки годности лопатки турбины ГТД.

Способ контроля системы охлаждения лопаток турбины ГТД реализуется следующим образом:

Лопатка турбины ГТД 1 устанавливается в приспособление 2, закрепляется на фланце промышленного робота-манипулятора 3. Для бесконтактного метода используют измеритель скорости воздуха, например, лазерный доплеровский анемометр (далее ЛДА) 5, в основе метода лежит эффект Доплера - изменение частоты регистрируемых колебаний при движении источника или приемника волн. Лазерным трекером 4, который необходим для правильного позиционирования системы координат робота-манипулятора относительно системы ЛДА 5, осуществляют синхронизацию систем координат промышленного робота-манипулятора 3 и ЛДА 5. Позиционируют каналы охлаждения лопатки турбины ГТД 1 относительно измерительной системы, применяют персональный компьютер 18 и управляющую программу для автоматизации и ускорения в процессе измерения. Выполняется запуск систем стенда, ресивер 6, представляющий собой резервуар большого объема, накачивается промышленным воздухом компрессором 7 до необходимого давления. В ресивер 6 для измерения, выполняется подмешивание трассирующих частиц, например, дыма. Подмешивание частиц реализуется с помощью дымогенератора 8 через эжектор 9. Расход дыма регулируется кранами 10, 11, 12. Выполняется настройка расхода воздуха в лопатку турбины ГТД 1 регулированием кранов стенда 13, 14, 15. Осуществляется продувка с постоянным расходом рабочей среды. Контроль осуществляется по расходомерам 16, 17. После достижения требуемого расхода оператором выполняется запуск измерений через персональный компьютер 18. Промышленный робот-манипулятор 3 вращает лопатку турбины ГТД 1 относительно точки измерения ЛДА 5. ЛДА 5 осуществляет измерение скорости выходящего воздуха напротив каждого канала охлаждения лопатки турбины ГТД 1. Определяется максимальная скорость воздуха Vi м/с и положение пика скорости δi мм для каждого канала охлаждения в относительной системе координат. Система обработки стенда оценивает отклонения ΔVimax м/с, Δδimax мм положения пика δimax мм и скорости потока Vimax м/с от целевого значения эталона Viэmax м/с, δiэmax мм (фиг. 2) для каждого отверстия перфорации и выдает заключение о годности лопатки турбины ГТД 1. В качестве эталона может быть использована расчетная модель или эталонная лопатка турбины ГТД 1.

Таким образом, выполнение предлагаемого изобретения с вышеуказанными отличительными признаками позволяет автоматизировать и ускорить процесс контроля системы охлаждения лопатки турбины и повысить точность операции контроля лопаток турбины, определить годность лопаток турбины ГТД.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при контроле системы охлаждения турбинных лопаток газотурбинных двигателей. Заявлен способ контроля системы охлаждения лопаток турбины газотурбинного двигателя, характеризующийся тем, что устанавливают лопатку турбины в приспособлении, осуществляют продувку каналов охлаждения лопатки турбины рабочей средой, применяют в качестве рабочей среды воздух, оценивают бесконтактным методом систему охлаждения лопатки турбины и контролируют скорость выхода воздуха из каналов охлаждения лопаток турбины. Для осуществления бесконтактного метода используют измеритель скорости воздуха, например лазерный анемометр, закрепляют лопатку турбины на фланце промышленного робота-манипулятора. Синхронизируют системы координат промышленного робота-манипулятора и измерительной системы, например, лазерным трекером. Позиционируют каналы охлаждения лопатки турбины относительно измерительной системы, применяют персональный компьютер в процессе измерения, осуществляют продувку каналов охлаждения лопаток турбины с постоянным расходом рабочей среды. Измеряют скорость воздуха из системы охлаждения лопатки турбины отдельно по каждому каналу охлаждения, обрабатывают данные, поступающие с бесконтактного измерителя скорости потока, сравнивают полученные замеры скоростей из системы охлаждения лопаток турбины с эталонной моделью лопатки турбины или расчетной моделью, определяют отклонения системы охлаждения лопатки турбины и геометрии каналов. Технический результат - ускорение процесса контроля системы охлаждения лопатки турбины и повышение точности операции контроля лопаток турбины, определить годность лопаток турбины ГТД. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ контроля системы охлаждения лопаток турбины газотурбинного двигателя, характеризующийся тем, что устанавливают лопатку турбины в приспособлении, осуществляют продувку каналов охлаждения лопатки турбины рабочей средой, применяют в качестве рабочей среды воздух, оценивают бесконтактным методом систему охлаждения лопатки турбины и контролируют скорость выхода воздуха из каналов охлаждения лопаток турбины, отличающийся тем, что для осуществления бесконтактного метода используют измеритель скорости воздуха, закрепляют лопатку турбины на фланце промышленного робота-манипулятора, синхронизируют системы координат промышленного робота-манипулятора и измерительной системы, позиционируют каналы охлаждения лопатки турбины относительно измерительной системы, применяют персональный компьютер в процессе измерения, осуществляют продувку каналов охлаждения лопаток турбины с постоянным расходом рабочей среды, измеряют скорость воздуха из системы охлаждения лопатки турбины отдельно по каждому каналу охлаждения, обрабатывают данные, поступающие с бесконтактного измерителя скорости потока, сравнивают полученные замеры скоростей из системы охлаждения лопаток турбины с эталонной моделью лопатки турбины или расчетной моделью, определяют отклонения системы охлаждения лопатки турбины и геометрии каналов.

2. Способ контроля системы охлаждения лопаток турбины газотурбинного двигателя по п. 1, отличающийся тем, что в качестве измерителя скорости воздуха используют лазерный анемометр.

3. Способ контроля системы охлаждения лопаток турбины газотурбинного двигателя по п. 1, отличающийся тем, что системы координат промышленного робота-манипулятора и измерительной системы синхронизируют лазерным трекером.