Способ обнаружения помпажа и оценки параметров помпажных колебаний в компрессорах газотурбинных установок

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для диагностики помпажа - продольных автоколебаний, несанкционированно возникающих в компрессорах газотурбинных установок, а также для оценки параметров помпажных колебаний. Технический результат: упрощение обнаружения помпажа и оценки его параметров. Сущность: измеряют длительность оборота ротора, вычисляют приращение длительности от оборота к обороту и анализируют поведение приращения. Если приращение начинает регулярно менять знак и период смены знака находится в диапазоне периодов возможных помпажных колебаний, характерных для контролируемой газотурбинной установки, то после нескольких смен знака констатируют факт возникновения помпажа. За период помпажных колебаний принимают интервал времени, на котором приращения длительности оборота меняют знак в одном направлении, например, от плюса к минусу или от минуса к плюсу. За фазу волны помпажных колебаний от задних ступеней к передним принимают интервал времени, на котором приращения периода вращения положительные. За фазу волны помпажных колебаний от передних ступеней к задним. 2 ил.

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для обнаружения помпажа - продольных автоколебаний, несанкционированно возникающих в компрессорах газотурбинных установок, а также для оценки параметров помпажных колебаний.

Целью изобретения является упрощение процедур обнаружения помпажа и оценки его параметров.

Известны способы обнаружения помпажа по изменению параметров, характеризующих поведение газового потока в тракте компрессора. Например, способы, рассмотренные в патенте Великобритании №1429792 и патенте США №3852958, позволяют обнаружить помпаж по скорости падения давления за компрессором.

Недостатком этих способов является то, что скорость падения давления существенно зависит от режима работы и может меняться более чем на порядок, что значительно затрудняет принятие решения о возникновении помпажа.

Предлагаемый способ обнаружения помпажа основан на измерении скорости вращения ротора компрессора. Наиболее близким к нему могли бы быть способы, обычно отвергаемые авторами литературы о помпаже и сигнализаторах помпажа. Как отмечается в [1, стр.88]1 (Письменный И.Л. Многочастотные нелинейные колебания в газотурбинном двигателе. - М.: Машиностроение, 1987. - 128 с.: ил.), несанкционированное уменьшение частоты вращения ротора является косвенным признаком помпажа, но не может быть использовано в качестве параметра, характеризующего помпажные явления из-за инерционности роторов. Однако автор [1], очевидно, не принял во внимание тот факт, что время может быть измерено простыми средствами с разрешающей способностью, на несколько порядков превышающей разрешающую способность измерителей любых других физических параметров, обычно измеряемых для контроля помпажа. В связи с этим для обнаружения помпажа и оценки параметров помпажных колебаний предлагается следующий способ.

Проводят измерение длительности оборота ротора, вычисляют ее приращение от оборота к обороту. Анализируют поведение последовательности приращений. Если приращения длительности оборотов начинают регулярно менять знак, то сверяют период смены знака с диапазоном периодов возможных помпажных колебаний, характерным для контролируемой газотурбинной установки (помпажные колебания обычно являются самыми низкочастотными колебаниями ГТУ). Если период смены знака оказывается в диапазоне возможных помпажных колебаний исследуемой установки, то это свидетельствуют о том, что в газовоздушном тракте помимо основного потока, создаваемого компрессором, появилась переменная составляющая потока, обусловленная продольными автоколебаниями. Причем, когда направление переменной составляющей потока совпадает с направлением основного потока, скорость вращения ротора увеличивается, то есть длительность оборота уменьшается. Когда направление переменной составляющей потока оказывается встречным основному потоку, ротор тормозится и длительность оборота возрастает. Поэтому за фазу волны помпажных колебаний от задних ступеней к передним принимают ту часть периода, в течение которого приращения длительности оборота ротора компрессора оказываются положительными, а за фазу волны помпажных колебаний от передних ступеней к задним ставят в соответствие ту часть периода, в течение которого приращения длительности оборота ротора компрессора оказываются отрицательными.

Период помпажных колебаний длится в течение времени, на котором происходят две смены знака приращения длительности оборота, то есть интервал между соседними сменами знака в одном направлении, например, от плюса к минусу или от минуса к плюсу.

Чем интенсивнее колебательная составляющая газовоздушного потока, тем больше изменения длительности оборота ротора. Однако помпаж может возникать при различных исходных скоростях вращения, поэтому для сопоставления двух случаев помпажа сравнивать следует относительные изменения длительности оборота. Интенсивность помпажа будет более высокой, когда оказывается больше максимальное за период помпажных колебаний значение относительного приращения длительности оборота ротора.

В качестве первичного преобразователя длительности оборота ротора в экспериментах использовался широко применяемый при стендовых испытаниях, а также в качестве штатного - электромагнитный датчик частоты вращения (ДЧВ). Длительность оборота ротора оценивалась подсчетом импульсов высокой частоты в течение оборота. В экспериментах была использована частота 3 мегагерца. Разрешающая способность при этом составила ±1 счета, что при периоде вращения порядка 10 миллисекунд (соответствует 6000 оборотов в минуту), составляет 0,0033%.

На фиг.1 показана экспериментально снятая зависимость длительности оборота от номера наблюдаемого оборота ротора компрессора при наличии помпажных колебаний. На фиг.2 показана зависимость относительного приращения длительности оборота ротора от длительности наблюдаемого процесса.

В продолжение помпажного процесса длительность оборота ротора волнообразно изменяется, увеличиваясь в среднем. Это изменение в среднем обычно отмечается как косвенный признак помпажа [1].

В эксперименте на скорости вращения ротора компрессора около 6000 оборотов в минуту период помпажных колебаний составил около 90 миллисекунд (фиг.2), то есть продолжался в течение порядка девяти оборотов ротора. Для оценки периода помпажных колебаний достаточно времени, в течение которого произойдут три смены знака у приращения длительности оборота ротора.

Способ обнаружения помпажа и оценки параметров помпажных колебаний в компрессорах газотурбинных установок по результатам измерения периода вращения ротора, при котором измеряют длительность оборота ротора компрессора, вычитают из длительности текущего оборота длительность предыдущего, анализируют последовательность приращений длительности оборотов, при этом, если приращения длительности оборотов начинают регулярно менять знак и период смены знака лежит в диапазоне возможных периодов помпажных колебаний, характерных для контролируемой газотурбинной установки, то после нескольких смен знака признают факт наличия помпажа, за период помпажных колебаний принимают период смены знака приращения длительности оборота в одном направлении: от плюса к минусу или от минуса к плюсу, за фазу помпажных колебаний, соответствующую перемещению волны от задних ступеней компрессора к передним, принимают интервалы времени, на которых приращения длительности оборота ротора положительные, а за фазу помпажных колебаний, соответствующую перемещению волны от передних ступеней к задним, принимают интервалы времени, на которых приращения длительности оборота ротора отрицательные, интенсивность процесса помпажных колебаний считают более высокой, если максимальное значение относительного приращения длительности оборота ротора на периоде помпажного колебания оказывается больше.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для диагностики технического состояния механизмов с вращающимися элементами конструкции.

Изобретение относится к способу измерения внешнего шума автомобиля и может быть использовано для определения вклада глушителя выпуска отработавших газов во внешнее звуковое поле автомобиля.

Изобретение относится к виброизмерительной технике. .

Изобретение относится к деталям машин и может быть использовано для виброакустической диагностики передач зацеплением приводов машин, применяемых в машиностроительной, металлообрабатывающей, станкостроительной, авиационной промышленности и других.

Изобретение относится к виброизмерительной технике. .

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения шума, например, при диагностировании различных механизмов и машин. .

Изобретение относится к способам измерения параметров физических полей, предпочтительно динамических по характеру, например сейсмических, электрических магнитных, тепловых и т.п.

Изобретение относится к области пчеловодства и может найти применение в практической работе на индивидуальных и коллективных пасеках

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах автоматики и сигнализации, а также для проверки исправности тормозной системы транспортных средств

Изобретение относится к приборам для измерения акустических сигналов
Изобретение относится к ультразвуковой технике и предназначено для качественной оценки распределения плотностей ультразвуковой энергии в ультразвуковых ваннах и других технологических объемах с водой, повергаемой действию ультразвука

Изобретение относится к области неразрушающего ультразвукового контроля, а именно к способам определения диаграммы направленности пьезоэлектрических преобразователей (ПЭП)

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к виброобработке маложестких деталей для снижения в них остаточных напряжений

Изобретение относится к области пчеловодства и может найти применение в практической работе на индивидуальных и коллективных пасеках

Изобретение относится к способам определения шумового загрязнения территории и может быть использовано при осуществлении контроля уровня шума на границе жилой застройки, а также для определения вклада источника шума в общую акустическую ситуацию на границе жилой застройки. Сущность: определяют характерный по уровню шума период работы источника шума, соответствующий периоду с наибольшим уровнем шума. Определяют характерную точку на плане местности из условия соответствия наибольшему уровню шума. В области характерной точки проводят многократные натурные замеры уровня шума на высотах, соответствующих высотному расположению окон каждого этажа жилой застройки. Определяют характерную по уровню шума высотную точку, соответствующую наибольшему уровню шума. Проводят дополнительные многократные натурные замеры уровня шума в характерный период работы источника шума одновременно у источника шума и в характерной по уровню шума высотной точке. Сопоставляют уровень шума для характерной по уровню шума высотной точки, сравнивая два значения уровня шума: первое - полученное в результате замеров уровня шума в характерный по уровню шума период работы источника шума, и второе - определенное в результате расчета уровня шума из условия его снижения расстоянием. Величину вклада источника шума определяют как разницу первого и второго упомянутых значений уровня шума. Технический результат: повышение точности определения уровня шума, обеспечение возможности определения вклада источника шума в общую акустическую ситуацию. 1 ил.

Использование: для акустико-эмиссионной диагностики морских ледостойких сооружений. Сущность изобретения заключается в том, что в критичных узлах конструкции сооружения устанавливают акустико-эмиссионные преобразователи звукового диапазона частот, регистрируют сигналы акустической эмиссии и по параметрам сигналов акустической эмиссии определяют степень дефекта конструкции сооружения, при этом дополнительно устанавливают в критичных узлах конструкции сооружения группу акселерометров, воспринимающих механические напряжения низкочастотных колебаний инфразвукового диапазона частот, а затем вычисляют первую функцию взаимной корреляции между сигналами, поступающими от акустико-эмиссионных преобразователей и акселерометров, а затем вторую функцию взаимной корреляции между сигналами, поступающими от каждой пары ближайших акустико-эмиссионных преобразователей, при этом дефекты сооружения обнаруживают по амплитуде и форме максимумов от каждой функции корреляции, а координаты дефектов определяют по временной задержке максимума второй функции корреляции между каждой парой акустико-эмиссионных преобразователей. Технический результат: повышение надежности обнаружения и диагностики скрытых дефектов морских ледостойких сооружений. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх