Патент на изобретение №2380670

(54) СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ДВИГАТЕЛЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к способам технической диагностики дефектов двигателя и его элементов при работе и испытаниях и может найти применение в авиадвигателестроении и энергомашиностроении. Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является выявление дефекта – касание валов многовального ГТД в процессе работы (испытаний) без переборки двигателя. Данный технический результат достигается тем, что в способе диагностики технического состояния элементов двигателя измеряют и регистрируют вибрацию двигателя и его элементов и частоту вращения роторов в виде амплитудно-частотного спектра гармонических составляющих, выделяют в этом спектре частоту первой роторной гармоники и определяют наличие дефектов и принадлежность к определенным элементам. Наличие дефекта определяют по появлению «расщепления» спектральных составляющих на частотах первых роторных гармоник, при этом делают вывод о наличии касания валов. 2 ил.

Изобретение относится к способам технической диагностики дефектов двигателя и его элементов при работе (испытаниях) и может найти применение в авиадвигателестроении и энергомашиностроении.

Известен способ диагностики технического состояния элементов двигателя, заключающийся в измерении и преобразовании сигналов, определяемых вибрацией двигателя, в спектр гармонических составляющих. В предлагаемом способе измеряют сигналы, снимаемые с электромеханического агрегата двигателя, кинематически связанного с валом двигателя, а полученный спектр гармонических составляющих сравнивают с эталонным спектром для выявления наличия и изменения дефектов двигателя и агрегатов. (Патент РФ 2287142, G01M 15/04)

Недостатком такого способа является существенное расширение частотного диапазона контролируемой вибрации для обнаружения гармонического ряда кратных гармоник (субгармоник и супергармоник) оборотной частоты для постановки технического диагноза о состоянии машины или механизма, что требует дополнительных аппаратных средств и специального измерения вибраций.

Также известен способ диагностики технического состояния элементов двигателя, при котором измеряют и регистрируют вибрацию двигателя и его элементов и частоту вращения роторов в виде амплитудно-частотного спектра гармонических составляющих, выделяют в этом спектре частоту первой роторной гармоники. По превышению допустимого уровня этой составляющей судят о наличии дефектов и принадлежность к определенным элементам двигателя. (ГОСТ 26382-84. Двигатели газотурбинные гражданской авиации. Допустимые уровни вибрации и общие требования к контролю вибрации, стр.1, 2)

Этот способ не требует изменения частотного диапазона. Используется только тот диапазон частот вибрации, который установлен для контроля и защиты агрегата и применение специального измерения вибраций и дополнительных аппаратных средств не требуется. То есть дефект определяется при узкочастотном анализе вибраций. Однако недостатком этого способа, использующего в качестве критерия допустимые уровни вибрации двигателя, является то, что зафиксированный уровень вибрации может не превышать допустимый, при этом имеют место случаи взаимного касания валов роторов, выявляемые при переборке и дефектации двигателя. В этом способе не обращают внимание на составляющие спектра, позволяющие диагностировать взаимное касание валов многовальных ГТД при работе, поэтому данный дефект можно обнаружить лишь при переборке и дефектации деталей двигателя.

Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является выявление дефекта – касание валов многовального ГТД в процессе работы (испытаний) без переборки двигателя.

Данный технический результат достигается тем, что в способе диагностики технического состояния элементов двигателя измеряют и регистрируют вибрацию двигателя и его элементов и частоту вращения роторов в виде амплитудно-частотного спектра гармонических составляющих, выделяют в этом спектре частоту первой роторной гармоники и определяют наличие дефектов и принадлежность к определенным элементам.

Новым в предлагаем способе является то что, наличие дефекта определяют по появлению «расщепления» спектральных составляющих на частотах первых роторных гармоник, при этом делают вывод о наличии касания валов.

На прилагаемых чертежах изображены спектрограммы вибраций изделия:

фиг.1 – спектр при нормальной работе;

фиг.2 – «расщепление» спектральных составляющих при касании роторов вблизи роторной частоты ротора низкого давления.

Способ диагностики технического состояния элементов двигателя осуществляется следующим образом.

В процессе проведения испытаний ведется непрерывная регистрация и визуальный контроль уровня вибрации двигателя и его элементов и частоты вращения роторов по приборам с проведением спектрального анализа вибраций. Выделяют в этом спектре частоту первой роторной гармоники. В случае выявления в процессе проведения анализа спектра, «расщепления» спектральных составляющих вблизи роторной частоты ротора низкого давления, т.е. появление многочисленных (два и более) модулированных составляющих, классифицируется дефект – касание роторов. При обнаружении признака касания валов двигатель направляется на разборку и дефектацию.

Такой способ диагностики технического состояния двигателей позволяет выявить дефект – касание валов многовального ГТД в процессе работы (испытаний) без переборки двигателя.

Формула изобретения

Способ диагностики технического состояния элементов двигателя, при котором измеряют и регистрируют вибрацию двигателя и его элементов и частоту вращения роторов в виде амплитудно-частотного спектра гармонических составляющих, выделяют в этом спектре частоту первой роторной гармоники и определяют наличие дефектов и принадлежность к определенным элементам, отличающийся тем, что наличие дефекта определяют по появлению «расщепления» гармонических составляющих спектра на частотах первых роторных гармоник, при этом делают вывод о наличии касания валов.

РИСУНКИ