у
5.2 Визначення частот обертання роторів двохвального двигуна
Вимірювання частот обертання, ковзання і часу вибігу може бути реалізоване при різних схемах вимірювань і не вимагає оптимізації параметрів мікрохвильових датчиків. Вимірювання частоти обертання ротора може представляти самостійний інтерес, але в більшості випадків є допоміжною задачею, забезпечуючи автономність мікрохвильової системи (незалежність її використання від сигналів тахогенератора) при вимірюванні коливань лопаток, радіальних зазорів і ін. У разі розташування антени мікрохвильової системи між ступенями високого і низького тиску забезпечується отримання сигналу, в спектрі якого присутні складові, обумовлені частотами обертання обох роторів. На рис. 47 наведена спектрограмма сигналу, отриманого від мікрохвильового датчика, антена якого встановлена ??між турбінами високого і низького тиску, при запуску двоконтурного авіаційного двигуна. Видно, що в перший час після запуску двигуна в спектрі сигналу домінують гармоніки лопаточной частоти турбіни високого тиску, які після початку обертання турбіни низького тиску доповнюються гармоніками лопаточной частоти турбіни низького тиску і їх комбінаційними частотами (гармоніками частоти ковзання). Вимірювання частот обертання і часу вибігу також може здійснюватися дистанційно при використанні спеціалізованого радара, віддаленого від двигуна на десятки, сотні метрів.
Ріс.47. Антена мікрохвильового датчика і спектрограмма сигналу
5.3 Вібрації роторних лопаток
Найпростіші мікрохвильові датчики можуть використовуватися для вимірювання параметрів коливань нерухомих лопаток. На рис. 48 наведені послідовності амплітудних спектрів сигналів (режим водоспад ), отриманих від тензодатчика (вгорі) і радіолокаційного датчика (внизу) при перебудові частоти вібростенда в районі резонансної частоти турбінної лопатки. Як видно з наведених спектрів, отримані за двома різними каналами залежності збігаються.
Рис. 48. Вібростенд і графічне представлення амплітудних спектрів сигналів
Можливість визначення коливань роторних лопаток і виявлення забоїн при їх одночасному виникненні в процесі функціонування ВМД підтверджена теоретично і експериментально. На рис. 49 показано зміна форми експериментальних сигналів, отриманих за кілька оборотів ротора при наявності забоїни (верхня сукупність кривих) і коливанні однієї роторної лопатки (нижня сукупність кривих).
Рис. 49. Форми сигналів при наявності забоїни і при її відсутності
Використання різних алгоритмів обробки сигналів дозволяє визначити ті або інші параметри коливань роторних лопаток при роботі роторної машини як в постобробці, так і в реальному часі. На рис. 50 представлені розподілу напружень, діючих біля кореня компресорної лопатки, які вимірюються тензодатчиком, і результати обробки сигналів мікрохвильового датчика (внизу) при перебудові частоти обертання ротора (її третьої гармоніки) поблизу резонансу компресорної лопатки. Видно, що характер зміни максимальних значень параметрів, обумовлених двома різними системами, при перебудові частоти обертання має високу кореляцію. Наведені результати отримано без доопрацювання двигуна, під час його стендових випробувань. При цьому антена мікрохвильової системи встановлювалася в лючок ендоскопічного огляду двигуна замість стандартної заглушки.
Рис. 50. Графіки розподілу напружень, діючих біля кореня компресорної лопатки виміряних за допомогою тензодатчика (вгорі) і мікрохвильового датчика (внизу)
5.4 Вимірювання радіальних зазорів
Як відомо, збільшення відносних радіальних зазорів газотурбінних двигунів (тобто відстані між внутрішньою поверхнею корпусу і торцями роторних лопаток) на 1% призводить до зниження ККД двигуна приблизно на 3% і перевитрати палива майже на 10 %. У процесі роботи роторної машини різні елементи газоповітряного тракту під впливом температури різною мірою змінюють свої лінійні розміри, тому можливе або надмірне збільшення радіального зазору, або зачіпання роторних лопаток за корпус.
Вимірювання істинного значення радіальних зазорів в процесі функціонування ВМД і використання результатів вимірювання для управління величиною зазорів в процесі випробувань та штатної експлуатації роторних машин дозволяє істотно поліпшити їх техніко-економічні параметри і надійність. Для практичного вимірювання величини радіальних зазорів ВМД застосовують апаратуру, засновану на використанні механічних або неконтактних (ємнісних, вихорострумових, оптичних та ін.) Первинних перетворювачів (датчиків). Механічні датчики у вигляді різних щупів і конструкцій не дозволяють вимірювати радіальні зазори...
