УСТРОЙСТВО КОНРОЛЯ ВИБРАЦИИ ЛОПАТОК ТУРБОМАШИН

Полезная модель относится к измерительной технике, в частности, к устройствам контроля вибрации небандажированных лопаток турбомашин, и может найти применение при проектировании систем измерения и контроля вибрации лопаток дискретно-фазовым методом.
Известно устройство, реализующее дискретно-фазовый метод (ДФМ) контроля и измерения колебаний небандажированных лопаток турбомашин, в котором периферийный датчик выполнен в виде комбинации оптического и вихретокового преобразователей, размещенных конструктивно в одном цилиндрическом корпусе [Данилин, А.И. Первичный преобразователь для реализации оптоэлектронного дискретно-фазового метода измерения деформаций лопаток турбомашин /А.И.Данилин, В.А.Медников, А.Ж.Чернявский, А.С.Капустин //Известия Самарского научного центра Российской академии наук, 2003. - т.5, №2 - С.388-395]. Совместное использование вихретокового преобразователя и оптоэлектронного преобразователя позволяет получать более стабильное положение импульса, контролировать вибрацию любых лопаток, в том числе выполненных из синтетических материалов, однако оптический канал датчика данного устройства подвержен действию элементов рабочих сред турбомашин - тумана, бомбардировки каплями жидкости и иных частиц, в ряде случаев существенно затрудняющих или делающих невозможным применение такого датчика.
Известно также устройство для контроля вибрации небандажированных лопаток турбомашин, состоящее из размещаемых в плоскости вращения лопаточного колеса над лопатками импульсного периферийного датчиков, оборотного и корневого датчиков, соединенных с электронным блоком обработки сигналов датчиков [Заблоцкий, И.Е. и др. Бесконтактные измерения колебаний лопаток турбомашин /И.Е.Заболоцкий. - М.: Машиностроение, 1977. - С.24-25, С.98]. На диске колеса турбомашины или любом другом диске, смонтированном на одном валу с колесом, монтируется оборотный маркер, например штырек, напротив которого устанавливается оборотный датчик. На диске колеса турбомашины монтируют корневые маркеры с угловым шагом между ними, равным шагу лопаток. В качестве датчиков применяются датчики индукционного либо емкостного типа. При вращении ротора турбомашины торцы лопаток лопаточного колеса проходят рядом с периферийными датчиками, формируя в них нелинейный двуполярный импульсный сигнал. Оборотный датчик взаимодействует со своим маркером и вырабатывает импульсный сигнал, частота следования которого соответствует частоте вращения вала турбомашины. Корневой датчик взаимодействует с корневыми маркерами, вырабатывая при каждом взаимодействии импульсный сигнал. Импульсные сигналы с датчиков поступает в электронный блок обработки сигналов датчиков, где осуществляется многократное ограничение и усиление амплитуды с целью выделения перехода импульсного сигнала через ноль, после чего сигналы поступают через управляемые блоки горизонтально и вертикальной разверток и модулятор на электронно-лучевой индикатор. Данное устройство принято за прототип.
Недостатком известного устройства является нестабильность взаимного положения импульсов из-за зависимости формы импульсного сигнала от скорости прохождения над датчиком взаимодействующего с ним элемента (маркера либо торца лопатки).
Техническая задача, решаемая полезной моделью, заключается в повышении точности.
Технический результат, достигаемый заявляемой полезной моделью - повышение стабильности моментов формирования импульсов.
Технический результат достигается за счет того, что в известном устройстве контроля вибрации лопаток турбомашин, содержащем периферийные датчики, оборотный и корневой датчики и электронный блок обработки сигналов датчиков, согласно полезной модели в качестве периферийных датчиков, оборотного и корневого датчиков снабжено индуктивными фазогенераторными датчиками контроля приближения токопроводящего объекта.
Предлагаемое устройство представлено на фиг.1, на фиг.2 представлены временные диаграммы, поясняющие техническую сущность предлагаемого устройства. Устройство содержит периферийный датчик 1 (фиг.1), оборотный датчик 2, корневой датчик 3, блок 4 питания и схему 5 обработки сигналов датчиков, снабженную индикатором 6. Датчики 1, 2 и 3 по цепям питания подключены к блоку 4 питания параллельно (цепи питания условно не показаны). Периферийный датчик 1 размещается неподвижно над торцевой зоной лопаточного венца турбомашины с зазором между активной поверхностью датчиков и торцами лопаток 7. Величина зазора определяется свойствами датчиков, разбросом линейных размеров лопаток с учетом их удлинения в рабочем режиме вращения турбомашины как от динамических сил, так и от температурного воздействия. Оборотный датчик 2 и корневой датчик 3 устанавливаются неподвижно напротив своих маркеров 8 и 9, установленных либо непосредственно на роторе турбомашины, либо на специально закрепленном на роторе диске. Оборотный и корневой маркеры 8 и 9 конструктивно могут представлять собой либо штифт, либо паз с геометрическими размерами, согласованными с параметрами датчиков 2 и 3, соответственно. Маркеры при вращении ротора турбомашины должны проходить через активную зону датчиков 2 и 3, соответственно. Геометрия размещения датчиков и маркеров должна соответствовать задаче, решаемой применяемым дискретно-фазовым методом. На фиг.2 представлены формы сигналов U1, U2, U3, поступающих с датчиков 1, 2 и 3, соответственно, на схему 5 сигналов датчиков, где осуществляется их обработка и использование в соответствии с известной идеологией ДФМ с последующим отображение результатов на индикаторе 6.
Выходные сигналы U1, U2, U3 датчиков 1, 2 и 3 представляют собой импульсное двухуровневое ("логическое") напряжение, формируемое при входе/выходе в их торцевую активную зону вершины лопатки турбомашины, оборотного и корневого маркеров, с крутизной фронта от 10 до 15 нс и менее. Крутизна фронта не зависит от скорости перемещения токопроводящего элемента, а является свойством внутренней структуры датчика и принципа его функционирования. Момент формирования выходного сигнала фазогенераторными датчиками 1, 2 и 3 зависит только от изменения геометрического положения торца лопатки, оборотного или корневого маркера относительно чувствительной поверхности датчика и не зависит от скорости изменения этого положения (в пределах рабочих параметров датчика). Кроме того, примененный датчик имеет практически одинаковую чувствительность срабатывания при приближении объекта из стали либо из цветного металла, т.е. он может вырабатывать однотипный сигнал при прохождении перед ним как стальной лопатки, так и дюралевой либо титановой.
Таким образом, предлагаемое устройство лишено недостатков прототипа, что подтверждает достижение технического результата и решение поставленной задачи полезной модели.
Анализ научно-технической и патентной литературы не выявил в известных технических решениях заявляемой совокупности существенных признаков и полезная модель явным образом не следует из уровня техники, что позволяет сделать вывод, что заявляемое устройство контроля вибрации лопаток турбомашин имеет уровень полезной модели.