Автоматизированная система вибродиагностики автоколебаний компрессора авиационного газотурбинного двигателя

Размещено на http://www.allbest.ru/

На правах рукописи

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ВИБРОДИАГНОСТИКИ АВТОКОЛЕБАНИЙ КОМПРЕССОРА АВИАЦИОННОГО ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Специальность 05.13.06. - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (промышленность)

Посадова Ольга Львовна

Рыбинск - 2010

Работа выполнена в ГОУВПО Рыбинской государственной авиационной технологической академии им. П.А. Соловьева.

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Волков Дмитрий Иванович.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Юдин Виктор Васильевич;

кандидат технических наук Масленок Михаил Валентинович.

Ведущая организация: ГОУВПО "Уфимский государственный авиационный технический университет".

Защита диссертации состоится 29 декабря 2010 г. в 12⁰⁰ часов на заседании диссертационного совета Д 212.210.04 в ГОУВПО Рыбинской государственной авиационной технологической академии им. П.А. Соловьева по адресу: 152934, г. Рыбинск, Ярославская область, ул. Пушкина, 53.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУВПО Рыбинской государственной авиационной технологической академии им. П.А. Соловьева.

Автореферат разослан " 29 " ноября 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Конюхов Б.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертационных исследований обусловлена необходимостью надежной и своевременной диагностики автоколебаний (АК) лопаток компрессора авиационного ГТД с целью предотвращения развития опасной ситуации - достижения амплитудами вибрационных напряжений в элементах рабочего колеса (лопатках, замках, дисках и т.д.) опасных значений, что может привести к их повреждению. Это достигается за счет автоматизации процесса диагностики АК, позволяющей сократить время на принятие решения.

Проблеме разработки методов и средств диагностики АК посвящено значительное количество публикаций отечественных и зарубежных авторов. Несмотря на это, алгоритмы и технические средства их надежной и своевременной диагностики до сих пор реализованы не в полной мере, что вызвано, прежде всего, сложностью выявления диагностических признаков и необходимостью выполнения анализа уже зарегистрированной информации, в то время как диагностика АК важна на ранней стадии их развития. Для своевременного предотвращения развития опасной ситуации в деталях компрессора авиационного ГТД необходимы эффективные методы, алгоритмы и технические средства, позволяющие автоматизировать процесс диагностики.

В работе рассмотрены вопросы диагностики наиболее опасного и часто встречающегося вида аэроупругих колебаний компрессора - низкочастотных АК по анализу информации с датчиков, установленных на статоре ГТД.

Целью исследования является разработка автоматизированной системы вибродиагностики АК компрессора авиационного ГТД.

Задачи исследования. Для достижения поставленной цели решены следующие основные задачи:

- проведен сравнительный анализ известных методов и технических средств диагностики АК компрессора авиационного ГТД;

- исследована эффективность диагностических признаков АК компрессора авиационного ГТД при анализе информации с датчиков различной физической природы, полученной при испытаниях ГТД различного класса тяги, обоснована возможность автоматизации процесса вибродиагностики АК;

- разработана математическая модель, критерии и методы вибродиагностики АК компрессора авиационного ГТД;

- разработан алгоритм функционирования автоматизированной системы вибродиагностики АК компрессора авиационного ГТД;

- разработана автоматизированная система вибродиагностики АК компрессора авиационного ГТД и ее функциональные узлы.

Методы исследования. Теоретические исследования базируются на основных положениях теории колебаний механических систем, волновой теории, преобразовании Фурье, теории фильтрации сигналов, аппарата математической статистики, теории автоматического управления.

Научная новизна работы состоит в разработке:

- математической модели процесса вибродиагностики АК компрессора ГТД, позволяющей анализировать их развитие и устанавливать временной интервал, в течение которого система должна зафиксировать наличие АК;

- критериев вибродиагностики АК, учитывающих особенности отображения динамической информации в частотной области, а также критериев, предназначенных для подтверждения наличия АК;

- методов вибродиагностики АК применительно к ГТД разной размерности, учитывающих условия проведения испытаний и позволяющих диагностировать АК на стадии их развития и предотвратить постановку ложного диагноза.

Практическая ценность работы состоит в разработке:

- алгоритма функционирования автоматизированной системы диагностики АК компрессора авиационного ГТД, основанного на разработанных критериях и методах диагностики, использование которого позволяет предупредить возникновение опасной ситуации, связанной с увеличением вибронапряжений в деталях компрессора до опасных значений;

- методики вибродиагностики АК компрессора ГТД, определяющей последовательность выполнения диагностики при стендовых испытаниях;

- функциональных узлов автоматизированной системы вибродиагностики АК компрессора авиационного ГТД, являющихся технической реализацией разработанных методов и алгоритма вибродиагностики АК.

Апробация работы. Материалы работы прошли апробацию в докладах на конференциях:

- Авиация и космонавтика (Москва, 2006 г.);

- Авиационная и ракетно-космическая техника с использованием новых технических решений (Рыбинск, 2006 г.);

- XII Конгресс двигателестроителей (Харьков, 2007 г.);

- Актуальные вопросы авиадвигателестроения (Рыбинск, 2007 г.);

- XIII Конгресс двигателестроителей (Харьков, 2008 г.).

Реализация результатов работы. Основные научные и практические результаты диссертационной работы внедрены в ОАО "НПО "Сатурн" при стендовых испытаниях ГТД SaM146 в виде усовершенствованных алгоритма и методики диагностики АК компрессора ГТД, устройства для диагностики АК рабочего колеса турбомашины, а также в учебном процессе РГАТА.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Алгоритм функционирования автоматизированной системы вибродиагностики АК компрессора ГТД и ее функциональные узлы.

2. Математическая модель процесса вибродиагностики АК компрессора.

3. Критерии и методы вибродиагностики АК компрессора ГТД.

Публикации. По результатам научных исследований опубликовано 13 печатных работ, из которых 5 статей в журналах, включенных в перечень ВАК.

Структура и объем работы. Работа изложена на 200 листах, содержит 59 рисунков и состоит из введения, 4 разделов, заключения, перечня использованных источников из 102 наименований и 4 приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность исследований, сформулированы положения, выносимые на защиту.

В первом разделе приведен анализ современного состояния проблемы диагностики АК ГТД, рассмотрены условия их возникновения и особенности проявления, существующие технические средства и методы их диагностики, выполнен их сравнительный анализ, разработана классификация.

Диагностика АК по информации с датчиков, установленных на статоре, реализуется при соблюдении условия поворотной симметрии рабочего колеса для однородного лопаточного венца и базируется на волновой теории, согласно которой при АК возникает волна деформации, бегущая по направлению вращения колеса, а при резонансных колебаниях от вращающегося срыва - бегущая против направления его вращения. Развитие волновой теории и методов диагностики АК началось с описанного в 1974 году Снайдером и Коммерффордом (США) эффекта существования при АК такой волны.

В 1978 году Курков и Дикус (США), используя преобразование Галилея, получили формулу для определения диагностической частоты АК в неподвижной системе, регистрируемой датчиком пульсаций давления потока:

(1)

где - частота собственных колебаний лопаток; - число узловых диаметров; - частота вращения ротора.

В СССР работы по исследованию АК ГТД наиболее активно проводились в 80 - е гг. в ЦИАМ им. П.И. Баранова среди авторов этих работ можно отметить А.А. Хорикова, В.Г. Шатохина, В.М. Сачина, Г.С. Ханян.

Среди методов диагностики по информации с датчиков, установленных на статоре, получил распространение разработанный А.А. Хориковым метод диагностики колебаний рабочего колеса осевой турбомашины и устройство для его осуществления, позволяющие диагностировать АК с помощью датчика пульсаций давления потока. Диагностика по пульсациям давления потока производится по уже зарегистрированной информации, а также, требует дополнительной установки в проточную часть двигателя датчика пульсаций.

Специалистами ОАО "НПО "Сатурн" при стендовых испытаниях ГТД класса тяги 13 т. было установлено соответствие между вибрационными напряжениями в лопатках и корпусной вибрацией на диагностической частоте при АК и разработан метод вибродиагностики АК. Однако данный метод не учитывает особенностей отображения вибрационного сигнала в частотной области и требует дальнейшего развития.

При проверке отсутствия АК мониторинг, регистрация и обработка динамических параметров с датчиков осуществляется следующим образом. При резком росте вибрационных напряжений специалист по динамике подает речевой сигнал испытателю, который с помощью рычага управления двигателем снижает режим или останавливает ГТД для выяснения причин.

Таким образом, разработка методов и средств своевременной и надежной диагностики АК компрессора авиационного ГТД является актуальной задачей, направленной на недопущение развития опасных вибрационных напряжений в лопатках при АК, что достигается автоматизацией процесса их диагностики.

Во втором разделе проанализированы результаты, полученные при испытаниях изолированной ступени компрессора и полноразмерных ГТД различного класса тяги, в процессе которых оценены ограничения известных методов диагностики АК. Экспериментально проверена эффективность диагностических признаков при анализе сигналов с различных датчиков и установлено, что корпусную вибрацию целесообразно использовать в качестве основного диагностического параметра.

Измерение и регистрация вибрации выполнялись датчиками фирм "Брюль и Къер" и "Виброметр" с помощью систем Pulse и DDS (Dynamic Data System), измерение пульсаций давления потока - высокочастотными датчики пульсаций фирмы PCB. Динамическое тензометрирование лопаток и диска вентилятора с передачей сигналов от тензорезисторов к вторичной аппаратуре выполнялось с помощью радиотелеметрического токосъемника ROTODATA.

Выполнен анализ влияния мест расположения вибропреобразователей на эффективность вибродиагностики АК и установлено, что наиболее информативны вибропреобразователи, установленные вблизи исследуемой ступени и в вертикальном относительно оси двигателя направлении.

Установлен пороговый уровень вибрации на диагностической частоте при АК, позволяющий достоверно зафиксировать факт наличия АК, при этом в качестве параметра вибрации была выбрана амплитуда виброскорости, мало изменяющаяся с изменением частоты вращения, что позволило установить единый пороговый уровень вибрации на диагностической частоте при АК для режимов работы ГТД, где возможно их возникновение.

Подтверждено наличие пропорциональной зависимости между амплитудами вибрационных напряжений в лопатках и вибрации на диагностической частоте при АК, что позволяет автоматизировать процесс их диагностики. При этом было установлено, что имеет место отклонение от пропорциональности, которое вызвано влиянием амплитудно-частотной характеристики силового корпуса ГТД в месте установки вибропреобразователя и условиями проведения испытаний ГТД, что было учтено при реализации методов вибродиагностики АК. Это позволило установить предельно допустимые уровни для вибрационного сигнала на диагностической частоте при АК при различных условиях проведения испытаний, соответствующие максимально допустимому значению вибрационных напряжений в лопатках, с учетом обеспечения вибрационной прочности в деталях компрессора ГТД.

К факторам, затрудняющим диагностику по корпусной вибрации, следует отнести наличие в спектре вибрационного сигнала роторных гармоник и составляющих, усиленных корпусными резонансами. Повышение надежности диагностики АК при этом достигается проверкой на некратность диагностической частоты частоте вращения ротора.

Определен класс ГТД (малоразмерные ГТД), для которых по анализу корпусной вибрации возможно диагностировать вид аэроупругих колебаний.

Третий раздел посвящен разработке математической модели процесса вибродиагностики АК, критериев, методов и алгоритма функционирования автоматизированной системы диагностики АК компрессора авиационного ГТД.

Процесс вибродиагностики АК был рассмотрен в частотной и временной областях на ранней стадии их развития. Функциональная схема системы диагностики показана на рис. 1.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 1. Функциональная схема системы диагностики АК компрессора ГТД

С датчиков, установленных на двигателе - вибропреобразователя (ВП), датчика частоты вращения (ДЧВ), датчика пульсаций давления потока (ДП) - через вторичную аппаратуру - виброаппаратуру (ВА), измеритель частоты вращения (ИЧВ), измеритель пульсаций давления потока (ИП), соответственно, информация поступает в блок диагностики, который производит ее обработку и слежение за составляющей на диагностической частоте, связанной с частотой вращения ротора соотношением (1). При возникновении АК управляющий сигнал поступает на исполнительный механизм (ИМ), выдающий команду на снижение режима работы ГТД.

В связи с тем, что диагностическая частота , на которой возможно возникновение АК, известна, то основным узлом блока диагностики является следящий перестраиваемый фильтр, осуществляющий выделение в спектре вибрации составляющей на диагностической частоте и слежение за ней.

Связь между входным и выходным сигналами может быть выражена в операторной форме в виде передаточной функции фильтра , представляющей собой отношение изображений выходного и входного сигналов при нулевых начальных условиях.

В частотной области было рассмотрено прохождение входного несинусоидального сигнала через полосно-пропускающий фильтр (рис. 1), в качестве которого использовался фильтр Баттерворта, отличающийся наиболее плоской характеристикой в полосе пропускания. Центральная частота фильтра настроена на диагностическую частоту АК. Ширина полосы пропускания равна разности () верхней и нижней частот среза, при этом

, .

Получена формула для передаточной функции полосно-пропускающего фильтра Баттерворта четвертого порядка, которая имеет вид:

, (2)

где К - общий коэффициент усиления фильтра четвертого порядка; С, В - нормированные коэффициенты;

- добротность фильтра, характеризующая его качество; Е, D - параметры, зависящие от добротности Q и коэффициентов С, В.

Использование принципа суперпозиции позволило представить входной вибрационный сигнал в виде суммы его отдельных составляющих. Было принято, что на вход фильтра поступает входной сигнал , генерируемый двумя синусоидальными составляющими - с единичной амплитудой и частотой и с амплитудой А и частотой

,

- составляющая на частоте ротора в момент времени t;

- составляющая на частоте в момент времени t; t - текущее значение времени; А - амплитуда корпусной вибрации на диагностической частоте .

Функция действительной переменной t может быть однозначно представлена функцией F(s) комплексной переменной

.

Изображение входного сигнала, используя преобразование Лапласа, было представлено в виде суммы изображений его составляющих:

. (3)

При этом, изображения и равны:

.

Поскольку, как показали экспериментальные исследования,

,

где , N - натуральное число, а фильтр с центральной частотой настроен на частоту (=), то, выразив через , с учетом (3) после преобразований, получено:

. (4)

По известным передаточной функции и входному сигналу был найден выходной сигнал:

. (5)

В формуле (5) изображение функции времени является функцией не частоты, а комплексной переменной s. Для установившейся частоты преобразование Лапласа переходит в преобразование Фурье, если произвести подстановку

.

Выходной сигнал в частотной области имеет вид:

,

где - амплитудно-частотная характеристика фильтра или модуль передаточной функции.

При прохождении входного сигнала через полосно-пропускающий фильтр в спектре корпусной вибрации идентифицируют составляющую на диагностической частоте АК.

Диагностика во временной области состояла в определении скорости нарастания амплитуды вибросигнала на диагностической частоте.

Момент времени, соответствующий пороговому уровню, был принят за начальный, от которого определялась скорость нарастания вибрации на диагностической частоте при различных условиях проведения испытаний.

Известно, что амплитуды вибрационных напряжений в лопатках при АК достигают больших значений при малых изменениях режима работы ГТД, поэтому анализ выполнялся на интервалах малой длительности. Поскольку интересующий участок графика зависимости еще не установившихся АК хорошо аппроксимируется отрезком прямой линии (особенно при большом количестве интервалов дискретизации n), был использован метод асимптотических преобразований, основанный на линеаризации зависимости на малых интервалах, в соответствии с которым при кусочно-линейной аппроксимации для произвольного i-го интервала получено:

, (6)

где - амплитуда виброскорости на в момент времени t_i, мм/c; - параметр цикла; a_i - угловой коэффициент аппроксимирующей линейной функции, значение которого:

.

После подстановки и преобразований уравнение (6) принимает вид:

, (7)

.

Уравнение (7) отражает зависимость скорости нарастания амплитуды виброскорости на диагностической частоте при АК от времени, т. е. учитывает динамические характеристики, которые должна обеспечить автоматизированная система для своевременной диагностики АК.

По результатам экспериментальных исследований был установлен ряд зависимостей скорости нарастания амплитуды корпусной вибрации на диагностической частоте при АК от времени при различных условиях проведения испытаний, т. е. для пучка линий, проходящих через точку (t_нач.; ), в соответствии с формулой (6) справедливо:

, (8)

где угловой коэффициент есть тангенс угла, образованного прямой с положительным направлением оси абсцисс, характеризующий скорость нарастания амплитуды корпусной вибрации на диагностической частоте .

Промежуток времени между пороговым уровнем и предельно допустимым - интервал времени, в течение которого автоматизированная система должна зафиксировать факт наличия АК и выдать сигнал на индикацию и/или снижение режима работы ГТД.

Выполнена оценка результативности использования безразмерных коэффициентов, известных из математической статистики, электро- и радиотехники, в качестве дополнительных диагностических признаков для подтверждения наличия АК. Установлено, что достаточно чувствительны к возникновению АК по сравнению со штатной работой коэффициент эксцесса, коэффициент нелинейных искажений (для однороторной модели ГТД) и предложенный модифицированный критерий (для двухроторной модели). вибродиагностика автоколебание компрессор двигатель

В настоящее время нормативная документация регламентирует выполнять проверку ГТД на отсутствие АК по информации с тензорезисторов и датчиков пульсаций давления потока, при этом информация с датчиков вибрации используется в качестве дополнительной.

На основании проведенных исследований установлено, что корпусную вибрацию целесообразно использовать в качестве основного диагностического параметра. При этом анализ особенностей отображения информации в частотной области позволил разработать критерии диагностики, позволяющие исключить ложный диагноз, основным из которых является проверка на некратность диагностической частоты АК частоте вращения рабочего колеса. Кроме того, разработаны дополнительные критерии, подтверждающие наличие АК, использование которых повышает надежность диагностики.

Разработан метод вибродиагностики АК компрессора авиационного ГТД, в соответствии с которым измеряют корпусную вибрацию и следят за достижением ее амплитудой на диагностической частоте, некратной частоте вращения ротора, установленного предельно допустимого значения, по достижению которого фиксируют наличие АК.

Для малоразмерных ГТД разработан метод, позволяющий диагностировать аэроупругие колебания. О наличии АК судят по появлению в спектре составляющей на диагностической частоте , а при возникновении вращающегося срыва составляющей, на диагностической частоте, определяемой как разность частоты собственных колебаний лопатки и частоты вращения ротора, умноженной на число узловых диаметров.

Разработана методика диагностики АК компрессора авиационного ГТД, определяющая последовательность действий при его проверке на отсутствие АК в процессе стендовых испытаний.

Разработан алгоритм функционирования автоматизированной системы диагностики АК (рис. 2), позволяющий выполнять их диагностику с учетом типа ГТД и используемых датчиков.

Алгоритм состоит из следующих блоков.

Блок 1. Вводят начальные условия: минимальную частоту вращения ротора ГТД , об/мин; пороговое значение амплитуды виброскорости на диагностической частоте ; предельно допустимое значение скорости изменения вибрации на диагностической частоте , число узловых диаметров , частоту собственных колебаний лопатки

;

массив значений коэффициента . За начальную частоту собственных колебаний лопаток принимают частоту первой изгибной формы колебаний

.

Блоки 2-4. Измеряют текущее значение частоты вращения ротора , об/мин; корпусную вибрацию , мм/с и регистрируют ее в виде амплитудно-частотного спектра. Если условиями проведения испытаний на отсутствие АК предусмотрено наличие датчиков пульсаций давления потока, то дополнительно измеряют пульсации давления потока.

Блоки 5-6. При превышении частотой вращения ротора заданной минимальной частоты вращения ротора ГТД , определяют частоту .

Блоки 7-9. Если программой испытаний не был предусмотрен датчик пульсаций (блок 7), то выполняют в спектре вибрации с помощью следящего фильтра поиск составляющей на диагностической частоте, некратной частоте вращения ротора, и соответствующее ей текущее значение амплитуды виброскорости:

(блок 8).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 2. Блок-схема алгоритма диагностики АК компрессора авиационного ГТД

Если датчик пульсаций был предусмотрен, то выполняют одновременный поиск составляющих на одной и той же диагностической частоте в спектрах вибрации и пульсации и соответствующие им текущие значения амплитуды виброскорости:

и (блок 9).

Блоки 10-12. При наличии в спектре вибрации составляющей на или одновременном наличии в спектрах пульсации и вибрации составляющих на проводят проверку на достижение амплитудой виброскорости, установленного порогового значения:

(блок 10),

при достижении которого следят за достижением заданного значения отношения изменения корпусной вибрации на к изменению частоты вращения ротора.

В блоке 11 выполняют повторную проверку на некратность диагностической частоты частоте вращения ротора (при необходимости).

При выполнении всех условий фиксируют наличие АК (блок 13) и снижают режим работы ГТД, в противном случае испытания продолжают.

В случае проведения испытаний малоразмерного ГТД (блок 14) и при отсутствии в спектре вибрации составляющей на диагностической частоте АК (блок 8), определяют текущее значение диагностической частоты вращающегося срыва (блок 15) и выполняют в спектре вибрации с помощью следящего фильтра поиск составляющей на диагностической частоте ВС, и соответствующее ей текущее значение амплитуды виброскорости:

(блок 16).

Проводят проверку на достижение амплитудой виброскорости на диагностической частоте установленного порогового значения

(блок 17),

при достижении которого диагностируют наличие резонансных колебаний от (блок 18) и снижают режим работы двигателя (блок 19). В противном случае испытания продолжают (блок 20).

Разработанный алгоритм, положенный в основу функционирования автоматизированной системы, позволяет диагностировать АК компрессора авиационного ГТД на ранней стадии их развития, и тем самым предупредить возникновение опасной ситуации, связанной с увеличением вибрационных напряжений в деталях компрессора до опасных значений.

Четвертый раздел посвящен разработке автоматизированной системы вибродиагностики АК и ее функциональных узлов.

Принцип действия автоматизированной системы (рис. 3) основан на идентификации составляющей спектра на диагностической частоте и слежении за ней, осуществляемом с помощью полосового перестраиваемого фильтра.

ГТД, как объект регулирования, подвергается в процессе испытаний влиянию внешних возмущающих воздействий (площадь сечения сопла и др.), определяющих условия возникновения АК. При регулировании частоты вращения ГТД управляющим воздействием является расход топлива ?G.



Рис. 3. Схема автоматизированной системы вибродиагностики АК

Основными узлами автоматизированной системы диагностики АК являются блоки аппаратной (БАР) и программной (БПР) реализации. БАР является основной частью автоматизированной системы и включает перестраиваемые полосовые фильтры (ПФ 1, ПФ 2), осуществляющие слежение за составляющей на диагностической частоте, формирователь сигналов (ФС); блоки проверки условий (БПУ 1, БПУ 2), блок управляющей логики (БУЛ) и индикатор (И). БПР входит в состав операторной станции ИВК и служит для подтверждения наличия АК, визуализации и ее записи для post-обработки.

В случае возникновения АК управляющий сигнал поступает на индикатор (И) для отображения информации о возникновении АК и на исполнительный механизм (ИМ) для снижения режима работы ГТД путем изменения положения дозирующей топливной иглы. При этом, число оборотов ротора приближается к заданному значению, и двигатель выходит на предыдущий устойчивый режим работы, или режим малого газа.

В общем виде система была представлена тремя звеньям, первое из которых - ГТД, второе - анализатор, состоящий из датчиков, измерительной аппаратуры и блока диагностики, третье - исполнительный механизм. При возникновении АК система производит автоматическое снижение на ближайший установившийся режим, предусмотренный программой испытаний или режим малого газа. При этом важен начальный темп снижения режима работы, что обеспечивается программой регулирования расхода топлива. В связи с тем, что АК характеризуются резким ростом амплитуды вибрационных напряжений в РК при малом изменении режима, то, по результатам проведенных испытаний, для их устранения достаточно снизить режим на 100-150 об/мин, что достигается менее чем за 1 с.

ГТД, в силу инерционности ротора, моделировался инерционным апериодическим звеном с коэффициентом передачи 1-2 и постоянной времени, характеризующей инерционное запаздывание 0,8-1,5 с; исполнительный механизм - инерционным апериодическим звеном с коэффициентом передачи 10-20 и постоянной времени 0,1-0,2 с; анализатор - безынерционным звеном ввиду того, что по результатам экспериментальной проверки задержка прохождения сигнала через него составила единицы миллисекунд, которой можно пренебречь.

Суммарное время задержки системы регулирования, включающее постоянные времени ГТД и исполнительного механизма, укладывается в заданные рамки, определяемые скоростью нарастания амплитуды корпусной вибрации на диагностической частоте при различных условиях проведения испытаний. Проверка устойчивости системы показала, что система устойчива.

Система позволяет предотвратить возникновение опасной ситуации, связанной с резким ростом при АК вибрационных напряжений в деталях компрессора авиационного ГТД, за счет своевременной постановки диагноза - сокращения времени на принятие решения до 2-3 с.

Заключение содержит перечень основных результатов работы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Экспериментально установлено, что в качестве основного диагностического параметра для автоматизированной системы диагностики АК целесообразно использовать корпусную вибрацию.

2. Разработана математическая модель процесса вибродиагностики АК компрессора авиационного ГТД, позволяющая анализировать их развитие и установить временной интервал, в течение которого автоматизированная система должна зафиксировать их наличие.

3. Разработаны критерии вибродиагностики АК компрессора авиационного ГТД, учитывающие особенности отображения динамической информации в частотной области, а также критерии, предназначенные для подтверждения наличия АК.

4. Разработаны методы вибродиагностики АК применительно к ГТД разной размерности, учитывающие условия проведения испытаний и позволяющие диагностировать АК на стадии их развития и предотвратить постановку ложного диагноза.

5. Разработан алгоритм функционирования автоматизированной системы вибродиагностики АК компрессора ГТД, использование которого позволяет предупредить возникновение опасной ситуации, связанной с увеличением вибрационных напряжений в деталях компрессора до опасных значений.

6. Разработана методика вибродиагностики АК компрессора авиационного ГТД, определяющая последовательность выполнения диагностики при стендовых испытаниях.

7. Разработаны автоматизированная система вибродиагностики АК компрессора авиационного ГТД и ее функциональные узлы, позволяющие сократить время на постановку диагноза и тем самым предотвратить развитие опасных вибрационных напряжений в деталях компрессора авиационного ГТД.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ ОТРАЖЕНО В СЛЕДУЮЩИХ ПУБЛИКАЦИЯХ

Публикации в журналах, включенных в перечень ВАК:

1. Посадова, О.Л. Методика вибродиагностики автоколебаний рабочего колеса вентилятора ТРДД в режиме реального времени [Текст]/ О.Л. Посадова, А.Л. Михайлов // Сборка в машиностроении, приборостроении. - 2007. - № 11. - С. 30-31.

2. Кузменко, М.Л. Критерии вибродиагностики автоколебаний рабочих лопаток вентилятора ТРДД на основе измерения корпусной вибрации [Текст]/ М.Л. Кузменко, А.Л. Михайлов, В.В. Посадов, О.Л. Посадова // Контроль. Диагностика. - 2008. - № 1. - С. 20-24.

3. Посадова, О.Л. Алгоритмы диагностики автоколебаний рабочих лопаток ГТД в режиме реального времени [Текст]/ О.Л. Посадова, А.Л. Михайлов // Контроль. Диагностика. - 2008. - № 4. - С. 42-47.

4. Михайлов, А.Л. Диагностика автоколебаний рабочего колеса компрессора малоразмерного ГТД [Текст]/ А.Л. Михайлов, О.Л. Посадова. // Контроль. Диагностика. - 2008. - № 7. С. 47-50.

5. Посадова, О.Л. Автоматизация вибродиагностики автоколебаний компрессора авиационного ГТД/ О.Л. Посадова, Д.И. Волков // Вестник РГАТА. - 2010. - № 2 (17). - С. 64-71.

Прочие публикации:

6. Посадова, О.Л. Автоматизация обработки динамических процессов при стендовых испытаниях ГТД на основе операторской станции измерительно-вычислительного комплекса [Тест]/ О.Л. Посадова, В.В. Посадов: РГАТА. - Рыбинск, 2004, - 136 с: ил. - Библиогр.: 6 назв. - Деп. в ВИНИТИ 24.12.2004, № 2053 - В 2004.

7. Посадова, О.Л. Вибродиагностика автоколебаний вентилятора ГТД в режиме реального времени [Текст]/ О.Л. Посадова, А.Л. Михайлов, В.В. Посадов // Авиация и космонавтика 2006: тез. докл. 5-ой Междунар. конф. - Москва: МАИ, 2006. С. 296-297.

8. Посадова, О.Л. Вибродиагностика автоколебаний рабочих лопаток ГТД в режиме реального времени [Текст]/ О.Л. Посадова, А.Л. Михайлов, В.В. Посадов // Авиационная и ракетно-космическая техника с использованием новых технических решений: тез. докл. Междунар. школы-конф.: в 3 ч - Рыбинск: РГАТА, 2006. - Ч.З. -С. 148-150.

9. Пат. 2324161 Российская Федерация, МПК ⁸ G 01 М 15/14. Устройство для диагностики автоколебаний рабочего колеса турбомашины [Текст]/ Посадова О.Л., Михайлов А.Л., Посадов В.В., Воинов В.В.; заявитель и патентообладатель ОАО "НПО "Сатурн". -№ 2006125912/06; заявл. 17.07.06; опубл. 10.05.08, Бюл. № 13. - 8 с: ил.

10. Михайлов, А.Л. Вибродиагностика автоколебаний рабочего колеса вентилятора ТРДД в режиме реального времени [Текст]/ А.Л. Михайлов, О.Л. Посадова // Авиационно-космическая техника и технология: сб.науч. тр. - Харьков: ХАИ, 2007. - Вып. 9(45). - С. 110-114.

11. Михайлов, А.Л. Влияние расположения вибропреобразователей на статоре ТРДД на эффективность диагностики автоколебаний вентилятора в режиме реального времени [Текст]/ А.Л. Михайлов, О.Л. Посадова // Авиационно-космическая техника и технология: сб.науч. тр. - Харьков: ХАИ, 2008. - Вып. 10(57). - С. 174-178.

12. Пат. 2395068 Российская Федерация, МПК ⁸ G 01 М 15/14. Способ диагностики колебаний рабочего колеса турбомашины [Текст]/ Посадова О.Л., Фирсов А.В., Посадов В.В.; заявитель и патентообладатель НПО "Сатурн". -№ 2008139330/06; заявл. 02.10.2008; опубл. 10.04.2010, Бюл. № 20. - 10 с: ил.

13. Заявка 2009118441 Российская Федерация, МПК ⁸ G 01 М 15/14. Способ диагностики автоколебаний рабочего колеса турбомашины [Текст]/ Посадова О.Л., Посадов В.В.; заявитель и патентообладатель НПО "Сатурн"; заявл. 15.05.2009; опубл. 20.11.2010, Бюл. № 32.; решение о выдаче патента.

Размещено на Allbest.ru