×
19.06.2019
219.017.8a28

Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ ВИДА АЭРОУПРУГИХ КОЛЕБАНИЙ РАБОЧИХ ЛОПАТОК ОСЕВОЙ ТУРБОМАШИНЫ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение предназначено для использования в энергомашиностроении и может найти широкое применение при создании систем диагностики осевых турбомашин в авиации и энергомашиностроении. Способ диагностики заключается в том, регистрируют сигналы с тензодатчиков на рабочих лопатках и с датчика пульсаций потока на корпусе турбомашины. Усиливают эти сигналы. Преобразуют эти сигналы в частотные спектры. Определяют номера диаметральных форм колебаний и диагностические частоты колебаний лопаток в спектре пульсаций потока. В процессе возникновения этих колебаний определяют коэффициенты возбуждения в нестационарном сигнале на частотах колебаний рабочих лопаток и на диагностических частотах этих колебаний в спектре пульсаций потока. Строят зависимости этих коэффициентов от времени. Определяют моменты времени, при которых значения коэффициентов возбуждения из отрицательных становятся положительными и по ним судят о виде аэроупругих колебаний рабочих лопаток. Назначают меры по их устранению. Технический результат-повышение эффективности и надежности диагностики колебаний рабочих лопаток турбомашин для выработки эффективных мероприятий по их устранению. 1 ил.

Изобретение относится к энергомашиностроению и может найти широкое применение при прочностной и аэродинамической доводке осевых компрессоров и турбин в авиации и энергомашиностроении.

Известен способ диагностики колебаний лопаток рабочего колеса осевой турбомашины, основанный на дискретно-фазовом методе, позволяющий определять деформационное состояние каждой лопатки рабочего колеса турбомашины [Заблоцкий И.Б., Коростелев Ю.А., Шипов Р.А. Бесконтактные измерения колебаний лопаток турбомашин. М.: Машиностроение, 1977, стр.23-27].

Сущность способа заключается в измерении временных интервалов между импульсами корневого и периферийного датчиков, их сопоставлением с геометрическим положением конкретной лопатки в колесе в определенные моменты времени и соответствующей интерпретации полученных значений.

Недостатком данного способа является невозможность определения номеров диаметральных колебаний, по которым реализуются колебания лопаток.

Известен способ, основанный на измерении декрементов (колебаний лопаток в процессе приближения режима работы турбомашины к границе автоколебаний [Сачин В.М., Шатохин А.Г. Исследование декрементов связанных аэроупругих колебаний рабочего колеса компрессора. Труды ЦИАМ №1064, 1983, с.187-202]. Однако данный способ характеризуется недостаточной эффективностью и надежностью, так как декременты δ колебаний лопаток в этой работе определяются в предположении стационарности процесса, хотя в действительности при подходе к границе автоколебаний процесс заведомо нестационарный.

Наиболее близким из известных по технической сущности и достигаемым результатам является способ [Кулагина В.А., Родова А.Я., Федосова А.Н. Исследование процессов возникновения и развития автоколебаний в компрессорных лопатках. Труды ЦИАМ №1064, 1983, с.254-266], основанный на определении диагностической частоты автоколебаний рабочих лопаток в спектре пульсации потока, когда момент возникновения автоколебаний фиксируют при наличии в спектре пульсации неподвижного датчика гармонического сигнала хотя бы на одной из диагностических частот, равных сумме частоты собственных колебаний, и частоты вращения колеса, умноженный на номер собственной формы колебаний, т.е.

где m - число волн деформации в колесе;

fр - частота вращения ротора;

fл - частота колебаний лопаток.

Недостатком данного способа, как и предыдущего, является его недостаточная надежность, так как соотношение (1) может иметь место не только при автоколебаниях лопаток рабочего колеса, но и при других видах колебаний, например, при срывных колебаниях [Хориков А.А. и др. Исследование широкохордных рабочих лопаток компрессоров в условиях срывного обтекания. Авиационно-космическая техника и технология. №9 (56), 2008, с.52-57]. Кроме того, при этом не определяются декременты пульсации потока на диагностической частоте автоколебаний лопаток, определяемой из формулы (1).

В основу изобретения положено решение задачи повышения эффективности и надежности диагностики колебаний рабочих лопаток турбомашин для выработки эффективных мероприятий по их устранению.

Поставленная задача решается тем, что регистрируют сигналы аэроупругих колебаний с тензодатчиков на рабочих лопатках и с датчика пульсаций потока на корпусе турбомашины, усиливают эти сигналы, преобразуют эти сигналы в частотные спектры, определяют номера диаметральных форм колебаний и диагностические частоты колебаний лопаток в спектре пульсаций потока.

Новым в способе диагностики является то, что в процессе возникновения этих колебаний определяют коэффициенты возбуждения в нестационарном сигнале на частотах колебаний рабочих лопаток и на диагностических частотах этих колебаний в спектре пульсаций потока, строят зависимости этих коэффициентов от времени, определяют моменты времени, при которых значения коэффициентов возбуждения из отрицательных становятся положительными и по ним судят о виде аэроупругих колебаний рабочих лопаток.

Определение коэффициентов возбуждения в нестационарном сигнале на частотах колебаний рабочих лопаток и на диагностических частотах этих колебаний в спектре пульсаций потока позволяет определить момент потери аэроупругой устойчивости лопаток и/или потока.

Построение зависимостей коэфициентов возбуждения в нестационарном сигнале на частотах колебаний рабочих лопаток и на диагностических частотах этих колебаний в спектре пульсаций потока от времени позволяет определить, где раньше произошла потеря устойчивости: на лопатке или в поток.

Определение моментов времени, при которых значения коэффициентов возбуждения из отрицательных становятся положительными, позволяет судить о виде аэроупругих колебаний (флаттер или срывные колебания) рабочих лопаток и назначить соответствующие меры по их устранению.

Таким мерами могут быть:

- введение направленной неоднородности лопаток;

- изменение жесткостных и массовых свойств лопаток;

- изменение параметров изгибно-крутильной связанности лопаток;

- изменение программы регулирования направляющих лопаток;

- изменение линии рабочих режимов турбомашины.

При использовании настоящего изобретения достигается следующий технический результат - повышается эффективность и надежность диагностики колебаний лопаток рабочего колеса турбомашины. Заявляемый способ диагностики колебаний отличается от прототипа тем, что определяет декременты (колебаний рабочих лопаток или коэффициенты возбуждения колебаний n=-δ·fл, где fл - частота колебаний лопаток, причем коэффициент возбуждения колебаний n определяют не только для лопаток, но и для пульсаций потока на диагностической частоте колебаний лопаток, и по результатам сравнения судят о виде аэроупругих колебаний лопаток.

Указанный результат достигается за счет того, что в предлагаемом способе диагностики с помощью тензодатчика, установленного на рабочей лопатке колеса турбомашины, в процессе развития колебаний определяют частоту и коэффициент возбуждения колебаний лопатки n, а с помощью датчика пульсаций, который находится вблизи исследуемого колеса, определяют номер диаметральной формы колеса, диагностическую частоту колебаний лопаток в потоке и коэффициент возбуждения на диагностической частоте, строят зависимости указанных коэффициентов возбуждения от времени и по моменту времени, при котором значения коэффициентов возбуждения из отрицательных становятся положительными, судят о наличии автоколебаний лопаток или срывных колебаний.

Влияние перечисленных отличительных признаков на достигаемый технический результат подтверждается результатами экспериментов.

В процессе экспериментальных исследований, проведенных на компрессорах авиационных газотурбинных двигателей, по сигналам с тензодатчиков, установленных на рабочих лопатках ротора компрессора наблюдали частоту колебаний лопаток, а по сигналам с датчиков пульсаций потока, установленных на корпусе компрессора, выявляли диагностические частоты пульсаций, соответствующие этим колебаниям лопаток. При этом установлено, что при автоколебаниях лопаток переход коэффициента возбуждения от отрицательных значений к положительным происходит одновременно как по сигналам с тензодатчиков на лопатках, так и по сигналам на диагностической частоте с датчиков пульсаций. Напротив, при срывных колебаниях потеря устойчивости, т.е переход коэффициента возбуждения от положительных значений к отрицательным сначала наблюдается в потоке, а уже потом по лопаткам.

Таким образом, решена поставленная в изобретении задача. Повышены эффективность и надежность диагностики вида аэроупругих колебаний рабочих лопаток турбомашин для выработки эффективных мероприятий по их устранению.

Настоящее изобретение поясняется последующим подробным описанием способа диагностики вида аэроупругих колебаний рабочих лопаток осевой турбомашины и иллюстрацией устройства реализующего этот способ.

При работе турбомашины 1, ротор которой вращают с частотой fр, сигнал с тензодатчика 8, установленного на рабочей лопатке 5, подают через усилитель 9 на вход регистратора-анализатора 10. Также на вход регистратора-анализатора 10 подают сигнал с датчика пульсаций потока 7, установленного в корпусе турбомашины. На режимах работы турбомашины с пониженным давлением на входе по сигналу с тензодатчика 8 определяют собственные частоты колебаний лопаток в колесе fл в зависимости от номера m формы колебания колеса. Эта операция выполняется одним из известных способов. Например, в момент возникновения синхронных колебаний лопаток 5, регистрируемых тензодатчиками 8, вблизи рабочего колеса возникает фазомодулированная бегущая акустическая волна, которая регистрируется датчиком пульсации давления потока 7 на частоте fд. При этом на экране регистратора - анализатора 10 спектра, кроме спектральной составляющей, определяемой по формуле (1), наблюдают для каждой формы колебаний колеса, по которой реализуются автоколебания, две другие спектральные составляющие, расположенные симметрично относительно частоты следования рабочих лопаток 5 [Патент РФ №2076307, 6 G01M 9/00, 30.06.1994].

Далее определяя коэффициенты возбуждения в сигнале с тензодатчика 8 на лопатке 5 на частоте fл и в сигнале с датчика 7 пульсаций потока на частоте fд, согласно методу Прони определения коэффициентов возбуждения для нестационарных процессов, на компьютере 11 строят зависимости этих коэффициентов возбуждения от времени [Балакшин О.Б., Кухаренко Б.Г. Асинхронный спектральный анализ колебательных временных рядов. Проблемы машиностроения и надежности машин. 1996, 35, с.116-122.5]. Если коэффициенты возбуждения с частотой fл и с частотой fд одновременно изменяют значения от отрицательного на положительное, то это означает появление автоколебаний лопаток 5. Если коэффициент возбуждения с частотой fд изменяет свое значение с отрицательного на положительное раньше, чем коэффициент возбуждения с частотой fл, то это означает появление срывных колебаний, но не автоколебаний на лопатках 5.

Способ диагностики вида аэроупругих колебаний рабочих лопаток осевой турбомашины, заключающийся в том, что регистрируют сигналы с тензодатчиков на рабочих лопатках и с датчика пульсаций потока на корпусе турбомашины, усиливают эти сигналы, преобразуют эти сигналы в частотные спектры, определяют номера диаметральных форм колебаний и диагностические частоты колебаний лопаток в спектре пульсаций потока, отличающийся тем, что в процессе возникновения этих колебаний определяют коэффициенты возбуждения в нестационарном сигнале на частотах колебаний рабочих лопаток и на диагностических частотах этих колебаний в спектре пульсаций потока, строят зависимости этих коэффициентов от времени, определяют моменты времени, при которых значения коэффициентов возбуждения из отрицательных становятся положительными и по ним судят о виде аэроупругих колебаний рабочих лопаток.
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 101-110 of 564 items.
27.07.2014
№216.012.e42e

Оксинтомодулин человека, его применение, лекарственный препарат на его основе и способ применения препарата для лечения и профилактики гипергликемии

Группа изобретений относится к медицине и касается оксинтомодулина человека, ковалентно связанного с гомополимерным полисахаридом, содержащим 50 звеньев альфа-2,8 сиаловой кислоты, для лечения гипергликемии; лекарственного препарата для лечения или профилактики гипергликемии, содержащего в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002524204
Дата охранного документа: 27.07.2014
27.07.2014
№216.012.e4e9

Способ получения водорода

Изобретение относится к области химии, а более точно к способу получения водорода. Способ получения водорода путем взаимодействия алюминия и воды представляет собой псевдоожижижение алюминия в виде нанопорошока потоком сжатого инертного газа и приведение в контакт полученного реагента с водяным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002524391
Дата охранного документа: 27.07.2014
10.08.2014
№216.012.e771

Энергетическая установка

Изобретение относится к энергетике. Установка содержит источник водорода высокого давления, две герметичные капсулы, газодинамически связанные между собой, с входным и выходными патрубками, два турбодетандера, два потребителя мощности, основной потребитель водорода и краны, потребитель...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002525042
Дата охранного документа: 10.08.2014
20.08.2014
№216.012.ebfd

Устройство для измерения и контроля сопротивления изоляции в сетях переменного тока с резистивной нейтралью под рабочим напряжением

Изобретение относится к области электротехники. Устройство состоит из источника измерительного стабилизированного напряжения постоянного тока, фильтра RC, состоящего из последовательно соединенных резистора и конденсатора, одного диод, шунтирующего конденсатор С1, блока гальванической развязки,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002526221
Дата охранного документа: 20.08.2014
27.08.2014
№216.012.ef08

Камера сгорания непрерывного действия

Камера сгорания непрерывного действия содержит цилиндрический корпус с конусообразным диффузором на входе, установленное на стенке камеры устройство зажигания топливовоздушной смеси и пристыкованную соосно к диффузору на входе горелку. Горелка включает системы подачи жидкого и газообразного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002527011
Дата охранного документа: 27.08.2014
10.09.2014
№216.012.f261

Гибкое ограждение с повышенными следящими свойствами для транспортных средств на воздушной подушке

Изобретение относится к судостроению и касается конструкции элементов гибкого ограждения (ГО) амфибийного судна на воздушной подушке (ВП). ГО судна на ВП содержит периферийный наружный гибкий ресивер, имеющий одноярусную конструкцию, прикрепленные к гибкому ресиверу по всему периметру съемные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002527871
Дата охранного документа: 10.09.2014
10.09.2014
№216.012.f361

Система управления общесамолетным оборудованием

Изобретение относится к авиационной технике и предназначено для использования в управлении летательными аппаратами, в том числе пассажирскими самолетами. Система управления общесамолетным оборудованием содержит панели управления, систему связи, компьютеры, блоки защиты и коммутации постоянного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002528127
Дата охранного документа: 10.09.2014
10.09.2014
№216.012.f3f6

Способ изготовления каскадных солнечных элементов на основе полупроводниковой структуры galnp/galnas/ge

Способ изготовления каскадных солнечных элементов включает последовательное нанесение на фронтальную поверхность фоточувствительной полупроводниковой структуры GaInP/GaInAs/Ge пассивирующего слоя и контактного слоя GaAs, локальное удаление контактного слоя травлением через маску фоторезиста....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002528277
Дата охранного документа: 10.09.2014
20.09.2014
№216.012.f5e1

Биокатализатор для переэтерификации жиров и способ его получения

Группа изобретений относится к биотехнологии и пищевой промышленности. Предложен способ получения биокатализатора для переэтерификации жиров. Проводят аминирование гранулированного силикагеля или диоксида кремния дисперсностью 0,3-1,0 мм аминопропилтриэтоксисиланом. Затем полученный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002528778
Дата охранного документа: 20.09.2014
27.09.2014
№216.012.f6de

Нанокомпонентная энергетическая добавка и жидкое углеводородное топливо

Изобретение относится к нанокомпонентной энергетической добавке в жидкое углеводородное топливо в виде наночастиц металла, при этом в качестве наночастиц металла используются неоксидированные наночастицы алюминия размером не более 25 нм, покрытые антиоксидантным протектором. Также описывается...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002529035
Дата охранного документа: 27.09.2014
Showing 1-3 of 3 items.
10.08.2014
№216.012.e784

Способ диагностики флаттера лопаток рабочего колеса в составе осевой турбомашины

Изобретение относится к энергомашиностроению и представляет собой способ диагностики флаттера лопаток рабочего колеса в составе осевой турбомашины на заданном рабочем режиме. Изобретение основано на том, что увеличение длины лопатки при флаттере вследствие высоких амплитуд колебаний приводит не...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002525061
Дата охранного документа: 10.08.2014
20.03.2019
№219.016.e86e

Способ диагностики вида аэроупругих колебаний лопаток рабочего колеса осевой турбомашины

Изобретение предназначено для использования в энергомашиностроении и позволяет решать задачи повышения надежности и сокращения времени диагностики вида аэроупругих колебаний в потоке на рабочих режимах лопаток рабочего колеса осевой турбомашины. Указанный технический результат достигается тем,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002451922
Дата охранного документа: 27.05.2012
09.05.2019
№219.017.4d73

Способ диагностики колебаний рабочего колеса турбомашины

Изобретение предназначено для использования в энергомашиностроении. Изобретение относится к энергомашиностроению и может найти широкое применение при прочностной и аэродинамической доводке осевых турбин и компрессоров, а также при создании систем диагностики турбомашин в авиации и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002374615
Дата охранного документа: 27.11.2009
+ добавить свой РИД