Способ определения относительной частоты колебаний лопаток турбомашин Советский патент 1983 года по МПК G01H11/00 

Изобретение относится к измери- . тельной технике и может быть использовано для измерения параметров вибраций вращающихся элементов турбомашин.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ определения относительной частоты колебаний лопаток турбомашины, заключающийся в том, что измеряют значение автокорреляционной функции колебаний для временной задержки/ значение которой меньше периода вращения ротора на интервал времени, за который корневое сечение лопатки смещается на центральный угол между контрольными точками окружности, и найденное значение автокорреляционной функции используют для определения относительной частоты колебаний f 1 .

Недостатком известного способа является длительное время определения, частоты из-за невозможности определения параметров резонансных колебаний, когда частота колебаний лопаток кратна частоте вращения ротора.

Целью изобретения является сокращение времени определения относительной частоты колебаний.

Поставле.нная цель достигается тем, что согласно способу определения относительной частоты колебаний лопаток турбомашин заключающемуся в том, что измеряют значение автокорреляционной функции колебаний для. временной задержки, значение которо меньше периода вращения ротора на интервал времени, за который корневое сечение лопатки смещается на центральный угол между контрольными точками окружности, и найденное значение автокорреляционной функции используют для определения относительной частоты колебаний, измеряют второе и третье значения автокорреляционной функции колебаний для временных задержек, второе значение которой равно периоду вращения ротора, третье - больше периода на величину первой задержки, а относительную частоту. колебаний определяют по соотношению трех значений автокорреляционной функции.: Способ определения относительной частоты колебаний лопэток турбомашин заключается в следующем.

Изменение во времени-конца Лопатки в результате ее деформации при колебаниях можно рассматривать как отклик колебательной системы с одной степеньй свободы на широкополосное случайное воздействие.иссипативные свойства системы, которые определяют ;регулярность возбуждаемых колебаний характеризуются логарифмическим декрементом сГт. Для лопаток осевых турбомашин ГТ 0,1, т.е. положение во времени конца колеблющейся лопатки описывается узкополосным случайным процессом с некоторой, собственной частотой f-..

Дискретно-фазовый метод позволяв измерять отклонения конца колеблющейся лопатки в дискре.тные моменты времени t, t, ± л t, t, + Тр ,

- период вращения ротора/

fp - частота вращения ротора ; At - шаг дискретизации

процесса.

Дискретной выборке из узкополосного случайного процесса можно поставить в соответствие процесс авторегрессии второго порядка, три значения автокор реляционной функции которого при сГТ О , 1 связаны выражением

I R|:r pRft-M -RCC-2at,

где р - коэффициент, однозначно определяющий собственную частоту узкополосного процесса.

По трем значениям автокорреляционной функции колебаний лопатки, задержанным друг относительно друга на &t, можно определить р

. ft-PCT R c-2/ t ,RCtr-fl-t

а частота колебаний лопатки f равна

rRtt3 RCT -24t fR-Cr-at J

idrccos

.

или относительная частоте V колебаний

rR -irJ4Rtl:-2at}

1

2Rrc-fltJ

ui. альный угол. dL- центр

I . . Tf

ВыбЬр cL из условия otVi -S- обеспечивает измерение трех значений автокорреляционной функции в пределах одного периода колебаний и поэтому полученное выражение позволяет определить частоту колебаний лопаток при любых значениях «V .

Двумя датчиками, смещенными на центральный угол ot , по значениям отклонений концов лопаток, регистрируемых на i-OM и (t-l)-OM оборотах ротора, можно за п оборотов ротора () оценить три значения автокорреляционной функции, одно из которых соответствует временной задержке Тр - период вращения ротора. а два других - задержки, которые больше и меньше Тр .на Л t, за кото |рое корневое сечение лопатки смещается на угол е/ .. Сущность способа состоит в том, что определение относительной часто ты колебаний лопаток сводится к нахождению сигналов, сформированных по результатам измерений функции ко лебаний вдвух контрольных точках окружности за п оборотов ротора, причем каждое слагаемое суммарного сигнала формируется по результатам измерений на текущем и предшествующем оборотах ротора. На чертеже представлена блок-схе ма устройства для осуществления способа определения относительной частоты колебаний лопаток турбомашин. Устройство содержит два периферийных 1, 2 и один корневой 3 вибр преобразователя, датчик 4 числа обо ротов, подключенные к ним четыре формирователя 5 - 8, преобразователь 9 временных интервалов, к входам которого подключены формирователи 5 и 6 периферийных вибропреобр зователей 1 и 10 управления, к входам которого подключены формирователи 7 и 8 корневого вибропреобразователя 3 и датчика 4 числа оборотов, и регистратор 11. К выходам преобразователя 9 временных интервалов подключены два блока 12 и 13 задержки, к выходам которых под ключены попарно параллельно четыре умножителя 14-17, два сумматора 18 и 19, входами подключенных попарно перекрестно к выходам умножителей 14-17, два блока 20 и 21 памяти, входами соединенных с выходами сумматоров 18 и 19, делитель 22, соеди ненный входами с выходами блоков 20 и 21 памяти, а выходом через функци нальный формирователь 23 - с регистратором 11. Вторые входы умножителей 14-17 соединены попарно параллельно с выходами преобразователя 9 временных интервалов, а выход блока 10 управльния подключен к управляющим входам блоков 12 и 13 . задержки, блоков 20 и 21 памяти h регистратора 11. Устройство для определения относительной частоты колебаний лопаток турбомашин работает следукяцим образом. I Сигналы с вибропреобразователей 1-3 и датчика 4 числа оборотовнормализуются по амплитуде и форме фор- ; мирователями 5-8. С выходов формирователей 5-7 сигналы поступают- на входы преобразователя 9 временных интервалов, преобразующего временные интервалы в коды, пропорциональные отклонениям концов лопаток в кюменты прохождения двух контрольных точек окружности. Два входных CHrHajta преобразователя 9 временных интервалов, соответствующие первой и второй контрольным точкам окружности, не- посредственно и через блоки 12 и 13 задержки подаются попарно на входу умножителей 14-17, которые совмест-: сумматорами 18 и 19 и блоками 20 и 21 памяти реализуют и.змерение трех значений автокорреляционной функции за п оборотов ротора и формирование сигналов, поступающих на делитель 22. Блок 10 управления, на входы которого поступают сигналы от корневого вибропреобразователя 3 и датчика 4 числа оборотов, синхронизирует работу устройства по числу контролируемых лопаток и числу оборотов ротора, за которое осуществляется измерение. На (п + 1} оборота , ротора последовательно для каждой : контролируемой лопатки посредством делителя 22 формируются сигналы, по которым функциональный формирователь 23 вырабатьгоает сигналы, про пордиональные значениям относительной частоты колебаний для каждой лопатки, которые фиксируются региртратором 11.; Использование способа позволяет сократить время определения частоты колебаний за счет измерения их в реальном масштабе времени.

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ЧАСТОТЫ КОЛЕБАНИЙ ЛОПАТОК ТУРБОМАШИН, заключающийся ,в том, что измеряют значение автокорреляционной функции колебаний для временной задержки, значение которой меньше периода вращения ротора на интервал времени, за который корневое сечение лопатки смещается на центральный угол между контрольными . точками окружности, и найденное значение автокорреляционной функции используют для определения относительной частоты колебаний, .о т л ич ающий. ся тем, что, с целью сокращения времени определения относительной частоты колебаний, измеряют второе и третье значения авто- . корреляционной функции колебаний для временных задержек, второе значение которой равно периоду вращения ротора, третье - больше периода на Iвеличину первой задержки, а относн- тельную частоту колебаний определяют по соотношению трех значений автокорреляционной функции ОР ч1 а сь