[go: up one dir, main page]

RU2200942C2 - Method of vibroacoustic diagnosis of intershaft antifriction bearings of twin-shaft turbomachines and device for method embodiment - Google Patents

Method of vibroacoustic diagnosis of intershaft antifriction bearings of twin-shaft turbomachines and device for method embodiment Download PDF

Info

Publication number
RU2200942C2
RU2200942C2 RU2001107040A RU2001107040A RU2200942C2 RU 2200942 C2 RU2200942 C2 RU 2200942C2 RU 2001107040 A RU2001107040 A RU 2001107040A RU 2001107040 A RU2001107040 A RU 2001107040A RU 2200942 C2 RU2200942 C2 RU 2200942C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
shaft
vibration acceleration
vibration
reference voltage
threshold level
Prior art date
Application number
RU2001107040A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2001107040A (en
Inventor
В.Е. Яковлев
В.П. Максимов
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское машиностроительное производственное предприятие "Салют"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское машиностроительное производственное предприятие "Салют" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское машиностроительное производственное предприятие "Салют"
Priority to RU2001107040A priority Critical patent/RU2200942C2/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2200942C2 publication Critical patent/RU2200942C2/en
Publication of RU2001107040A publication Critical patent/RU2001107040A/en

Links

Images

Landscapes

  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: vibroacoustic diagnosis of turbomachines, mainly antifriction bearings of twin-shaft aircraft gas-turbine engines. SUBSTANCE: method includes setting one shaft in rotation and measuring amplitude magnitudes of vibration acceleration and averaged magnitude for estimation of diagnosis threshold level; then, measured amplitude magnitudes of vibration acceleration are compared with diagnosis threshold level and the results of this comparison will be indicative of presence and degree of defects of intershaft bearings; diagnosis threshold level is changed in the course of diagnosis process; used as diagnosis threshold level is sum of magnitudes of reference voltage fed from adjustable source and present averaged magnitude of vibration acceleration equal to present root-mean-square magnitude of vibration acceleration. Device for vibroacoustic diagnosis of intershaft antifriction bearings of twin-shaft turbomachines includes vibration sensor, matching amplifier, filter, root-mean-square magnitude detector, amplitude magnitude detector, adjustable source of reference voltage, indicators, reading instrument, control unit and at least two comparators interconnected as required. EFFECT: enhanced reliability at simultaneous extended field of application. 5 cl, 2 dwg

Description

Изобретения относятся к виброакустической диагностике турбомашин, преимущественно подшипников качения двухвальных авиационных газотурбинных двигателей (ГТД). The invention relates to vibro-acoustic diagnostics of turbomachines, mainly rolling bearings of twin-shaft aircraft gas turbine engines (GTE).

Известен способ диагностики дефектов подшипников качения путем измерения импульсных вибраций ("Виброакустическая диагностика зарождающихся дефектов", издательство "Наука", М. , 1984 г., под редакцией М.Д.Генкина, стр.49-50, 76-77) - аналог. A known method for the diagnosis of defects in rolling bearings by measuring pulsed vibrations ("Vibroacoustic diagnostics of emerging defects", publishing house "Science", M., 1984, edited by M. D. Genkina, pp. 49-50, 76-77) - analogue .

Дефектный подшипник рассматривается как генератор случайных импульсов, следующих через неравные промежутки времени, на каждый из которых в отдельности прибор не реагирует. В процессе испытаний устанавливают две контролируемые величины - максимальное и пороговое значения (по числу импульсов), соответствующие максимальному числу импульсов за определенный промежуток времени. В этом случае вибродатчик устанавливают непосредственно на корпус диагностируемого подшипника. Под воздействием ударов датчик возбуждается на собственной резонансной частоте (30-500 кГц). A defective bearing is considered as a generator of random pulses following at unequal intervals of time, to each of which the device does not respond individually. In the process of testing, two controlled values are established - the maximum and threshold values (by the number of pulses) corresponding to the maximum number of pulses for a certain period of time. In this case, the vibration sensor is mounted directly on the housing of the bearing being diagnosed. Under the influence of shocks, the sensor is excited at its own resonant frequency (30-500 kHz).

Этот способ не может использоваться для диагностики подшипников качения на двухвальных авиационных двигателях, так как в условиях эксплуатации устанавливать датчики непосредственно на корпусах межвального и межроторного подшипников не представляется возможным. В то же время произвольная установка датчика на корпусе двигателя не обеспечивает необходимой помехоустойчивости из-за сложной кинематической схемы многовального двигателя, что затрудняет диагностику повреждения подшипника. This method cannot be used to diagnose rolling bearings on twin-shaft aircraft engines, since in operating conditions it is not possible to install sensors directly on the housings of the shaft and inter-rotor bearings. At the same time, the arbitrary installation of the sensor on the motor housing does not provide the necessary noise immunity due to the complex kinematic scheme of the multi-shaft engine, which complicates the diagnosis of bearing damage.

Надежность системы контроля вибрации при длительной эксплуатации, как правило, обеспечивают индикаторы вибрации, оснащенные датчиком вибрации и установленные в так называемых "штатных" точках замера вибрации. Большинство датчиков вибрации, применяемых для контроля, вырабатывает электрический сигнал, пропорциональный виброскорости. Известен датчик индукционного типа МВ-24, работающий в комплексе с интегродифференцирующим усилителем типа АВ-43 УУ и шлейфным осциллографом типа Н004М1 ("Вибрационный контроль технического состояния газотурбинных газоперекачивающих агрегатов", Ю.Н.Васильев, М.Е.Бесклетный и др., М.: Недра, 1987 г., стр.10) - аналог. Reliability of the vibration control system during long-term operation, as a rule, is ensured by vibration indicators equipped with a vibration sensor and installed in the so-called “standard” vibration measuring points. Most vibration sensors used for monitoring generate an electrical signal proportional to vibration velocity. A known induction type sensor MV-24, working in conjunction with an integro-differentiating amplifier type AV-43 UU and a loop oscilloscope type N004M1 ("Vibration control of the technical condition of gas-turbine gas-pumping units", Yu.N. Vasiliev, M.E. Beskletny, etc., M .: Nedra, 1987, p. 10) - analogue.

Недостатком датчиков данного типа является то, что они рассчитаны на измерение вибрации только в низкочастотном диапазоне (0-300 Гц), а это существенно ограничивает область их применения. The disadvantage of this type of sensor is that they are designed to measure vibration only in the low frequency range (0-300 Hz), and this significantly limits the scope of their application.

Известен способ виброакустической диагностики межвальных подшипников качения двухвальных турбомашин (Патент РФ 1807770, МПК G 01 М 13/04) - прототип. A known method of vibro-acoustic diagnostics of inter-shaft rolling bearings of twin-shaft turbomachines (RF Patent 1807770, IPC G 01 M 13/04) is a prototype.

Этот способ заключается в том, что приводят во вращение один из валов двигателя, затем, обеспечив возможность свободного вращения вала, измеряют амплитудные значения виброускорения и усредненные значения виброускорения, используя последние для установления диагностических пороговых уровней, производят сравнение измеряемых амплитудных значений виброускорения и усредненных значений виброускорения с диагностическими пороговыми уровнями, по результатам которого судят о наличии и характере дефектов межвальных подшипников. This method consists in the fact that one of the motor shafts is rotated, then, providing the possibility of free rotation of the shaft, the amplitude values of vibration acceleration and the average values of vibration acceleration are measured, using the latter to establish diagnostic threshold levels, the measured amplitude values of vibration acceleration and the average values of vibration acceleration are compared with diagnostic threshold levels, the results of which judge the presence and nature of defects of shaft bearings.

Недостатком данного способа является ограниченность времени измерения периодической последовательности импульсов, которые выделяются при управлении постоянным опорным напряжением, то есть в конце периода свободного вращения вала, когда интенсивность вибросигнала уменьшается, невозможно измерить амплитуду, количество и частоту следования импульсов. The disadvantage of this method is the limited time for measuring a periodic sequence of pulses that are allocated when controlling a constant voltage reference, that is, at the end of the period of free rotation of the shaft, when the intensity of the vibrating signal decreases, it is impossible to measure the amplitude, number and pulse repetition rate.

В том же патенте описано устройство для виброакустической диагностики межвальных подшипников качения двухвальных турбомашин, наиболее близкое к предлагаемому. Это известное устройство содержит вибродатчик, с выхода которого сигнал, пропорциональный величине виброускорения на корпусе в месте установки этого датчика (далее вибросигнал), поступает на вход согласующего усилителя, а потом на вход фильтра. Выход фильтра соединен с входом детектора усредненных значений вибросигнала и входом детектора амплитудных значений вибросигнала. В качестве детектора усредненных значений вибросигнала в данном устройстве используется детектор средних значений вибросигнала. The same patent describes a device for vibro-acoustic diagnostics of inter-shaft rolling bearings of twin-shaft turbomachines, which is closest to the proposed one. This known device contains a vibration sensor, from the output of which a signal proportional to the value of vibration acceleration on the housing at the installation site of this sensor (hereinafter vibration signal) is fed to the input of the matching amplifier, and then to the input of the filter. The output of the filter is connected to the input of the detector of the averaged values of the vibration signal and the input of the detector of the amplitude values of the vibration signal. As a detector of averaged values of a vibration signal, this device uses a detector of average values of a vibration signal.

Недостатком такого устройства является узкий диапазон применения и недостаточная достоверность обнаружения дефектов особенно в конце периода свободного вращения вала, когда интенсивность вибросигнала уменьшается, импульсы не регистрируются. The disadvantage of this device is the narrow range of applications and insufficient reliability of detection of defects, especially at the end of the period of free rotation of the shaft, when the intensity of the vibration signal decreases, the pulses are not recorded.

Предлагаемыми изобретениями решается задача повышения надежности и достоверности диагностики подшипников в эксплуатационных условиях при одновременном расширении диапазона исследований, а также выявление дефектов, возникновение и развитие которых связано с появлением ударных колебаний корпуса двигателя (например, локальные износы и выкрашивание внутреннего и наружного колец, локальные износы и выкрашивание тел качения). The proposed inventions solve the problem of increasing the reliability and reliability of bearing diagnostics under operating conditions while expanding the research range, as well as identifying defects whose occurrence and development is associated with the appearance of shock vibrations of the motor housing (for example, local wear and tearing of the inner and outer rings, local wear and chipping of rolling elements).

Для получения такого технического результата в предлагаемом способе диагностики межвальных подшипников качения двухвальных турбомашин приводят во вращение один из валов двигателя, затем, обеспечив возможность свободного вращения вала, измеряют амплитудные значения виброускорения и усредненное значение виброускорения, используя последние для установления диагностического порогового уровня, производят сравнение измеряемых амплитудных значений виброускорения диагностическим пороговым уровнем, по результатам которого судят о наличии и характере дефектов межвальных подшипников. To obtain such a technical result, in the proposed method for diagnosing inter-shaft rolling bearings of twin-shaft turbomachines, one of the engine shafts is rotated, then, providing the possibility of free rotation of the shaft, the amplitude values of vibration acceleration and the average value of vibration acceleration are measured, using the latter to establish the diagnostic threshold level, a comparison is made of the measured the amplitude values of vibration acceleration by a diagnostic threshold level, according to the results of which they judge the nature and nature of defects in shaft bearings.

Отличительные признаки предлагаемого способа заключаются в том, что в процессе диагностики изменяют диагностический пороговый уровень, в качестве которого используют сумму значений опорного напряжения от источника опорного напряжения и текущего усредненного значения виброускорения, выбираемого равным текущему среднеквадратическому значению виброускорения. Опорное напряжение (Uопор.) выбирают из соотношения

Figure 00000002
где
Figure 00000003
-среднеквадратическое значение виброускорений, соответствующее полной шкале прибора.Distinctive features of the proposed method are that during the diagnostic process, the diagnostic threshold level is changed, which is used as the sum of the values of the reference voltage from the source of the reference voltage and the current average value of vibration acceleration, chosen equal to the current rms value of vibration acceleration. The reference voltage (U p. ) Is selected from the ratio
Figure 00000002
Where
Figure 00000003
-RMS value of vibration accelerations corresponding to the full scale of the device.

Текущее среднеквадратическое значение виброускорения - это изменяющееся во времени значение

Figure 00000004
определяющее уровень виброускорения на ограниченном интервале времени Т.The current rms value of vibration acceleration is a time-varying value
Figure 00000004
determining the level of vibration acceleration in a limited time interval T.

Для достижения названного технического результата предлагается устройство, которое, как и наиболее близкое к нему известное по патенту Российской Федерации 1807770, содержит вибродатчик, последовательно соединенный: с согласующим усилителем и фильтром, детекторы усредненных и амплитудных значений виброускорений корпуса. В качестве детектора усредненных значений вибросигнала в предлагаемом решении используют детектор среднеквадратических значений вибросигнала. В отличие от известного, предлагаемое устройство дополнительно содержит регулируемый источник опорного напряжения, индикаторы, показывающий прибор, управляющий блок и, как минимум, два компаратора, причем каждый из двух компараторов и управляющий блок имеют, по меньшей мере, два входа, один вход управляющего блока соединен с выходом детектора среднеквадратических значений вибросигнала, второй вход - с регулируемым источником опорного напряжения, а выход - с одним из входов обоих компараторов, вторые входы которых соединены с выходом детектора амплитудных значений вибросигнала, выходы обоих компараторов соединены с индикаторами, а показывающий прибор - с выходом детектора среднеквадратических значений виброускорений. To achieve the above technical result, a device is proposed which, like the one closest to it known by the patent of the Russian Federation 1807770, contains a vibration sensor connected in series: with a matching amplifier and filter, detectors of averaged and amplitude values of vibration accelerations of the case. As the detector of the averaged values of the vibration signal in the proposed solution, a rms value detector of the vibration signal is used. Unlike the known device, the proposed device further comprises an adjustable reference voltage source, indicators showing the device, a control unit and at least two comparators, each of the two comparators and a control unit having at least two inputs, one input of the control unit connected to the output of the rms value of the vibration signal, the second input to an adjustable voltage reference source, and the output to one of the inputs of both comparators, the second inputs of which are connected to the output of det Ktorov amplitude values of vibration, the outputs of both comparators are connected to indicators, and showing the device - with the detector output RMS vibration acceleration.

В устройстве для виброакустической диагностики межвальных подшипников качения двухвальных турбомашин индикаторы могут быть выполнены в виде сигнальных лампочек. In the device for vibro-acoustic diagnostics of inter-shaft rolling bearings of twin-shaft turbomachines, indicators can be made in the form of signal lights.

В устройстве для виброакустической диагностики межвальных подшипников качения двухвальных турбомашин фильтр выполнен в виде блоков коммутируемых фильтров. In the device for vibro-acoustic diagnostics of inter-shaft rolling bearings of twin-shaft turbomachines, the filter is made in the form of blocks of switched filters.

Предлагаемые изобретения иллюстрируются чертежами, на которых изображены:
на фиг. 1 - структурная схема устройства для виброакустической диагностики подшипников качения двухвальных турбомашин, на фиг.2 - типовая осциллограмма вибросигнала с дефектом в подшипнике.The invention is illustrated by drawings, which depict:
in FIG. 1 is a structural diagram of a device for vibro-acoustic diagnostics of rolling bearings of twin-shaft turbomachines, and FIG. 2 is a typical oscillogram of a vibration signal with a defect in the bearing.

Принятые обозначения:
Uопор. - опорное напряжение от источника питания,
Uo - амплитуда импульса на выходе фильтра,

Figure 00000005
вибросигнал на выходе детектора среднеквадратических значений,
То - время интегрирования,
T1 - время вращения ротора с постоянной скоростью,
Т2 - время свободного вращения ротора ("выбега"),
U(t) и U1(t) - напряжения до и после фильтра.Accepted designations:
U legs. - reference voltage from a power source,
U o - the amplitude of the pulse at the output of the filter,
Figure 00000005
vibration signal at the output of the RMS detector,
T about - integration time,
T 1 - the rotation time of the rotor with a constant speed,
T 2 - time of free rotation of the rotor ("run-out"),
U (t) and U 1 (t) are the voltages before and after the filter.

Предлагаемые способ диагностики межвальных подшипников качения двухвальных турбомашин и устройство для его реализации базируются на следующих теоретических предпосылках:
Заявляемые изобретения позволяют увеличить время регистрации импульсов на всем интервале Т1+Т2, особенно на интервале Т2, благодаря тому, что порог срабатывания компараторов происходит по сумме вибросигналов

Figure 00000006
(см. фиг.2) и уменьшается одновременно с уменьшением текущего значения интенсивности вибросигнала
Figure 00000007
к концу "выбега" (время свободного вращения ротора до его остановки). Особенно это важно в тех случаях, когда время "выбега" Т2≈10 с, а для надежного выявления периодической последовательности импульсов необходимо определить 6-8 импульсов, с частотой вращения ротора 1-1,5 об/с, например, при обрыве в сепараторе подшипника частота последовательности импульсов в 2 раза меньше частоты вращения ротора и при Т2=10 с могут быть обнаружены только 4-5 импульсов.The proposed method for diagnosing inter-shaft rolling bearings of twin-shaft turbomachines and a device for its implementation are based on the following theoretical premises:
The claimed invention allows to increase the time of registration of pulses in the entire interval T 1 + T 2 , especially in the interval T 2 , due to the fact that the threshold of the comparators occurs by the sum of the vibration signals
Figure 00000006
(see figure 2) and decreases simultaneously with a decrease in the current value of the intensity of the vibration signal
Figure 00000007
to the end of the “run-out” (the time of free rotation of the rotor before it stops). This is especially important in cases where the “run-out” time is T 2 ≈10 s, and for reliable detection of a periodic sequence of pulses, it is necessary to determine 6-8 pulses, with a rotor speed of 1-1.5 r / s, for example, when an open bearing cage, the pulse sequence frequency is 2 times less than the rotor speed and at T 2 = 10 s only 4-5 pulses can be detected.

Измерение виброускорений корпуса двигателя с помощью вибродатчика производят во время вращения одного из роторов - (T1+Т2), где T1 - время вращения одного из роторов двигателя с постоянной скоростью 1-1,5 об/с (обычно T1 задает оператор, например, вручную и оно составляет 5-10 с), а Т2 - время свободного вращения ротора -"выбег", которое определяется трением в опорных подшипниках ротора и составляет, как правило, 10-30 с. На интервале T1 определяется интенсивность вибросигнала на выходе детектора среднеквадратических значений

Figure 00000008
а показания индикаторов имеет второстепенное значение. На интервале времени Т2 выявляются ударные импульсы, а уменьшающаяся интенсивность вибросигнала
Figure 00000009
диагностической ценности не имеет.Measurement of vibration acceleration of the engine housing using a vibration sensor is performed during the rotation of one of the rotors - (T 1 + T 2 ), where T 1 is the rotation time of one of the engine rotors with a constant speed of 1-1.5 r / s (usually T 1 is set by the operator , for example, manually and it is 5-10 s), and T 2 is the free rotation time of the rotor - “run-out”, which is determined by the friction in the bearings of the rotor and is usually 10-30 s. On the interval T 1 determines the intensity of the vibration signal at the output of the detector rms values
Figure 00000008
and indicator readings are of secondary importance. On the time interval T 2 shock pulses are detected, and the decreasing intensity of the vibration signal
Figure 00000009
has no diagnostic value.

Таким образом, процедура диагностики подшипников заключается в измерении

Figure 00000010
на интервале T1 и определении ударных импульсов на интервале Т2, то есть двух диагностических признаках, по которым судят о состоянии подшипника. Для каждого подшипника известны значения
Figure 00000011
на интервале T1. При выявлении ударных импульсов на интервале Т2 диагностируемый подшипник снимается с двигателя и заменяется новым независимо от
Figure 00000012
.Thus, the bearing diagnostic procedure consists in measuring
Figure 00000010
on the interval T 1 and the determination of shock pulses on the interval T 2 , that is, two diagnostic signs by which to judge the state of the bearing. Values are known for each bearing.
Figure 00000011
on the interval T 1 . If shock pulses are detected in the interval T 2, the diagnosed bearing is removed from the engine and replaced with a new one regardless of
Figure 00000012
.

Предлагаемый способ осуществляют в следующей последовательности: сначала приводят во вращение один из валов двигателя, затем, обеспечив возможность свободного вращения вала, измеряют амплитудные значения виброускорения и усредненные значения виброускорения, используя последние для установления диагностического порогового уровня, производят сравнение измеряемых амплитудных значений виброускорения с диагностическим пороговым уровнем, по результатам которого судят о наличии и характере дефектов межвальных подшипников, причем в процессе диагностики изменяют пороговый уровень, в качестве которого используют сумму значений опорного напряжения от источника опорного напряжения и текущего значения виброускорения, выбираемого равным текущему среднеквадратическому значению виброускорения. Опорное напряжение (Uопор.) выбирают из соотношения

Figure 00000013
где
Figure 00000014
- среднеквадратическое значений виброускорений, соответствующее полной шкале прибора.The proposed method is carried out in the following sequence: first, one of the motor shafts is rotated, then, providing the shaft can rotate freely, the vibration acceleration amplitude values are measured and the average vibration acceleration values are used, using the latter to establish the diagnostic threshold level, the measured vibration acceleration amplitude values are compared with the diagnostic threshold the level by which it is judged on the presence and nature of the defects of the shaft bearings, and in the diagnostic process changes the threshold level, which is used as the sum of the values of the reference voltage from the source of the reference voltage and the current value of vibration acceleration, chosen equal to the current rms value of vibration acceleration. The reference voltage (U p. ) Is selected from the ratio
Figure 00000013
Where
Figure 00000014
- rms vibration acceleration values corresponding to the full scale of the device.

В устройстве для виброакустической диагностики подшипников качения двухвальных турбомашин амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) фильтров могут иметь различные наклоны, как со стороны низких, так и со стороны высоких частот. Наклон или подъем АЧХ на краях диапазона определяется информативностью составляющих спектра вибросигнала. Если необходимо усилить вибросигнал на каком-либо участке спектра, то АЧХ имеет подъем, а если требуется ослабить влияние помех, то фильтр должен иметь больший спад на краях диапазона. Таким образом, осуществляется коррекция вибросигнала или регулируется "вес" составляющих спектра. In the device for vibro-acoustic diagnostics of rolling bearings of twin-shaft turbomachines, the amplitude-frequency characteristics (AFC) of the filters can have different tilts, both from the low and high frequencies. The slope or rise of the frequency response at the edges of the range is determined by the information content of the components of the spectrum of the vibration signal. If it is necessary to amplify the vibration signal in any part of the spectrum, then the frequency response has a rise, and if it is necessary to weaken the influence of interference, the filter should have a greater decrease at the edges of the range. Thus, the vibration signal is corrected or the "weight" of the spectrum components is adjusted.

Устройство для виброакустической диагностики подшипников качения двухвальных турбомашин содержит вибродатчик 1, размещенный на двигателе 2, вибродатчик последовательно соединен с согласующим усилителем 3 и фильтром 4, выход фильтра 4 соединен с входом детектора среднеквадратических значений 5 и входом детектора амплитудных значений 6. Кроме того, устройство дополнительно содержит индикаторы 7 и 8, регулируемый источник опорного напряжения 9, показывающий прибор 10, управляющий блок 11 и два компаратора 12 и 13. Каждый из компараторов 12 и 13 и управляющий блок 11 имеют, по крайней мере, два входа, один вход управляющего блока 11 соединен с выходом детектора среднеквадратических значений 5, второй вход управляющего блока 11 - с регулируемым источником опорного напряжения 9, выход управляющего блока 11 - с одним из входов компараторов 12 и 13, вторые входы которых соединены с выходом детектора амплитудных значений 6, выходы компараторов 12 и 13 соединены с индикаторами 7 и 8, а показывающий прибор 10 - с выходом детектора среднеквадратических значений 5. The device for vibro-acoustic diagnostics of rolling bearings of twin-shaft turbomachines contains a vibration sensor 1 located on the engine 2, the vibration sensor is connected in series with the matching amplifier 3 and filter 4, the output of the filter 4 is connected to the input of the rms value detector 5 and the input of the amplitude value detector 6. In addition, the device is additionally contains indicators 7 and 8, an adjustable reference voltage source 9, showing a device 10, a control unit 11 and two comparators 12 and 13. Each of the comparators 12 and 13 and pack The supply unit 11 has at least two inputs, one input of the control unit 11 is connected to the output of the RMS detector 5, the second input of the control unit 11 is connected to an adjustable reference voltage source 9, the output of the control unit 11 is connected to one of the inputs of the comparators 12 and 13, the second inputs of which are connected to the output of the amplitude value detector 6, the outputs of the comparators 12 and 13 are connected to indicators 7 and 8, and the indicating device 10 is connected to the output of the rms value detector 5.

Индикаторы 7 и 8 могут быть выполнены в виде светоизлучающих диодов или сигнальных лампочек. Indicators 7 and 8 can be made in the form of light emitting diodes or signal lights.

Фильтр 4 может быть выполнен в виде блока коммутируемых фильтров. Filter 4 can be made in the form of a block of switched filters.

Перед началом испытания турбомашины путем простукивания корпуса определяют диапазон резонансных частот для данного двигателя. Для различных двигателей диапазоны частот неодинаковы, например, для двигателя Д-30КУ - 100-800 Гц. Before starting a test of a turbomachine by tapping the housing, the resonance frequency range for a given engine is determined. For different engines, the frequency ranges are not the same, for example, for the D-30KU engine - 100-800 Hz.

Если устройство предназначено для проведения диагностики межвальных подшипников качения двухвальных турбомашин определенного двигателя, то фильтр настраивается на информативный диапазон частот коммутируемого фильтра для данного двигателя. If the device is intended for diagnostics of inter-shaft rolling bearings of twin-shaft turbomachines of a certain engine, then the filter is tuned to the informative frequency range of the switched filter for this engine.

Для создания универсального устройства, с помощью которого можно проводить виброакустическую диагностику подшипников качения двухвальных турбомашин различных двигателей, можно использовать фильтр, который может быть выполнен в виде блока коммутируемых фильтров, причем каждый из коммутируемых фильтров настроен на диапазон информативных частот определенного двигателя. В этом случае, фильтр 4 может иметь переключатель фильтров - П, с помощью которого можно переходить на диапазоны информативных частот различных двигателей. To create a universal device with which it is possible to carry out vibro-acoustic diagnostics of rolling bearings of twin-shaft turbomachines of various engines, you can use a filter that can be made in the form of a block of switched filters, with each of the switched filters tuned to the range of informative frequencies of a particular engine. In this case, the filter 4 may have a filter switch - P, with which you can switch to the ranges of informative frequencies of various engines.

Устройство работает следующим образом: вибросигнал от датчика 2 поступает на вход согласующего усилителя 3, с выхода которого усиленный вибросигнал поступает на вход фильтра 4. С выхода фильтра 4 вибросигнал поступает на вход детектора среднеквадратических значений 5 и на вход детектора амплитудных значений 6. На выходе детектора среднеквадратических значений 5 установлен показывающий прибор 10, который фиксирует среднеквадратическое значение вибросигнала на выходе детектора среднеквадратических значений -

Figure 00000015
. Это же среднеквадратическое значение вибросигнала подается на один из входов блока управления 11 компараторами 12 и 13. На второй вход блока 11 подается опорное напряжение Uопор. от регулируемого источника опорного напряжения 9. В блоке управления 11 происходит суммирование среднеквадратического значения вибросигнала с выхода детектора среднеквадратических значений 5 и сигнала от регулируемого источника опорного напряжения 9. Полученный суммарный сигнал (сумма напряжений
Figure 00000016
) поступает на входы компараторов 12 и 13 и управляет их работой. Уровень напряжения Uопор. регулируется потенциометром R. На вторые входы компараторов 12 и 13 подается амплитудное значение вибросигнала с детектора амплитудных значений 6. Компараторы 12 и 13 настроены таким образом, что индикаторы (сигнальные лампочки или светоизлучающие диоды) 7 и 8 включаются в случае, если вибросигнал от детектора амплитудных значений 6 превысит определенные значения от полного значения шкалы показывающего прибора, например, 50% - для компаратора 12 и 80% - для компаратора 13.The device operates as follows: the vibration signal from the sensor 2 is fed to the input of the matching amplifier 3, the output of which the amplified vibration is fed to the input of the filter 4. From the output of the filter 4, the vibration signal is fed to the input of the rms value detector 5 and to the input of the amplitude value detector 6. At the output of the detector rms values 5 is installed indicating device 10, which captures the rms value of the vibration signal at the output of the detector rms values -
Figure 00000015
. The same rms value of the vibration signal is supplied to one of the inputs of the control unit 11 by comparators 12 and 13. The reference voltage U of the supports is supplied to the second input of the unit 11 . from an adjustable reference voltage source 9. In the control unit 11, the rms value of the vibration signal is summed from the output of the RMS detector 5 and the signal from the adjustable reference voltage source 9. The resulting total signal (sum of voltages
Figure 00000016
) arrives at the inputs of the comparators 12 and 13 and controls their work. Voltage level U supports. is regulated by a potentiometer R. At the second inputs of the comparators 12 and 13, the amplitude value of the vibration signal from the amplitude value detector 6 is supplied. The comparators 12 and 13 are configured so that the indicators (signal lamps or light-emitting diodes) 7 and 8 are turned on if the vibration signal from the amplitude detector 6 values will exceed certain values from the full scale value of the indicating device, for example, 50% for comparator 12 and 80% for comparator 13.

Значения 50 и 80% от полной шкалы прибора выбираются на основании известных пределов изменения коэффициента амплитуд (пик-фактора)

Figure 00000017
. Для реальных вибрационных процессов К пик. находится в пределах от Кпик.= 1,41 (для синусоидальной вибрации) до Кпик.=8 (для ударных вибраций). Поэтому Uопор. выбирается в пределах 10-20% от
Figure 00000018
соответствующей полной шкале прибора. Тогда коэффициент превышения Кпр., который соответствует загоранию сигнальных лампочек при
Figure 00000019
полной шкалы прибора и
Figure 00000020
полной шкалы прибора, будет
Figure 00000021
где
Figure 00000022
- текущее значение вибраций на интервале Т2. С увеличением Т2 интенсивность вибросигнала "на выбеге" убывает и при
Figure 00000023
K'пр. = Uo/Uопор.=50%/10-20%= 5-2,5 и К''пр= 80%/10-20%= 8-4. Таким образом по показаниям 50 и 80% могут контролироваться максимальные значения пик-фактора Кпр.=5-8 (для Uопор. - 10); и Кпр.=2,5-4 (для Uопор. - 20%).The values of 50 and 80% of the full scale of the device are selected on the basis of the known limits of the change in the amplitude coefficient (peak factor)
Figure 00000017
. For real vibration processes, K peak. ranging from K peak. = 1.41 (for sinusoidal vibration) to K peak. = 8 (for shock vibrations). Therefore, Uopor. selectable within 10-20% of
Figure 00000018
corresponding to the full scale of the device. Then the excess coefficient K ave , which corresponds to the lighting of the signal lights when
Figure 00000019
full scale instrument and
Figure 00000020
full scale instrument will
Figure 00000021
Where
Figure 00000022
- the current value of the vibrations in the interval T 2 . With an increase in T 2 the intensity of the vibration signal “on the coast” decreases and at
Figure 00000023
K ' ave = Uo / U supports. = 50% / 10-20%, and K = 5-2,5 'ave = 80% / 10-20% = 8-4. Thus, according to the testimony of 50 and 80%, the maximum values of the peak factor K ave = 5-8 can be controlled (for U supports. - 10); and K ave = 2.5-4 (for U supports. - 20%).

Интенсивность вибросигнала

Figure 00000024
характеризует наличие износа деталей диагностируемого подшипника, а выявленные вибросигналы указывают на наличие локальных выкрашиваний в подшипниках или каких-либо других деталях вращающегося ротора, например, касание рабочих лопаток компрессора.Vibration Intensity
Figure 00000024
characterizes the presence of wear of the parts of the diagnosed bearing, and the detected vibration signals indicate the presence of local spalling in the bearings or any other parts of the rotating rotor, for example, touching the compressor working blades.

Таким образом, за весь интервал времени Т1+Т2 с помощью детектора среднеквадратических значений 5 измеряется интенсивность вибросигнала 2

Figure 00000025
, а с помощью детектора амплитудных значений 6 и индикаторов 7 и 8 регистрируются ударные импульсы, превышающие текущие значения суммарного напряжения
Figure 00000026
выше 50 и 80% от полной шкалы прибора. При превышении
Figure 00000027
шкалы прибора и
Figure 00000028
шкалы прибора загораются сигнальные лампочки по мере увеличения суммарной вибрации
Figure 00000029
и амплитуды импульсов. Если
Figure 00000030
превышает 80% от полной шкалы прибора, то горят две лампочки постоянно, а если превышает
Figure 00000031
то лампочки будут мигать с частотой следования импульсов, что очень важно для оценки технического состояния диагностируемого подшипника.Thus, for the entire time interval T1 + T2, the intensity of vibration signal 2 is measured using a rms detector 5
Figure 00000025
and with the help of the amplitude value detector 6 and indicators 7 and 8, shock pulses are recorded that exceed the current values of the total voltage
Figure 00000026
above 50 and 80% of the full scale of the device. In excess
Figure 00000027
instrument scale and
Figure 00000028
Instrument scales light up as total vibration increases
Figure 00000029
and pulse amplitudes. If
Figure 00000030
exceeds 80% of the full scale of the device, then two bulbs light constantly, and if it exceeds
Figure 00000031
then the bulbs will flash with a pulse repetition rate, which is very important for assessing the technical condition of the diagnosed bearing.

Число компараторов выбирается равным числу индикаторов (сигнальных лампочек или светоизлучающих диодов). The number of comparators is chosen equal to the number of indicators (signal lights or light emitting diodes).

За счет включения коммутируемых фильтров с заданными параметрами АЧХ на краях диапазона, позволяющих повысить соотношение сигнал/помеха, также повышается надежность и достоверность оценки технического состояния подшипников. By including switched filters with specified frequency response parameters at the edges of the range, which allow increasing the signal-to-noise ratio, the reliability and reliability of assessing the technical condition of bearings are also increased.

Выбор полосы пропускания коммутирующих фильтров, а также формы наклона амплитудно-частотной характеристики на границе зоны их прозрачности, определяется на основании результатов исследований подшипников с различной степенью повреждений. Это позволяет определить информативный диапазон частот вибросигнала, генерируемый диагностируемым подшипником, и скорректировать вклад составляющих спектра вибросигнала U(t) в суммарную интенсивность виброускорения

Figure 00000032
.The choice of the bandwidth of switching filters, as well as the shape of the slope of the amplitude-frequency characteristic at the boundary of their transparency zone, is determined based on the results of studies of bearings with various degrees of damage. This allows you to determine the informative frequency range of the vibration signal generated by the diagnosed bearing and to adjust the contribution of the components of the spectrum of the vibration signal U (t) to the total intensity of vibration acceleration
Figure 00000032
.

Claims (5)

1. Способ диагностики межвальных подшипников качения двухвальных турбомашин, заключающийся в том, что приводят во вращение один из валов двигателя, затем, обеспечив возможность свободного вращения вала, измеряют амплитудные значения виброускорения и усредненное значение, используя последнее для установления диагностического порогового уровня, производят сравнение измеряемых амплитудных значений виброускорения с диагностическим пороговым уровнем, по результатам которого судят о наличии и степени развития дефектов межвальных подшипников, отличающийся тем, что в процессе диагностики изменяют диагностический пороговый уровень, в качестве которого используют сумму значений опорного напряжения от регулируемого источника опорного напряжения и текущего усредненного значения виброускорения, выбираемого равным текущему среднеквадратическому значению виброускорения. 1. A method for diagnosing inter-shaft rolling bearings of twin-shaft turbomachines, which consists in rotating one of the engine shafts, then, providing the shaft with free rotation, measure the vibration acceleration amplitude values and the average value, using the latter to establish the diagnostic threshold level, compare the measured values amplitude values of vibration acceleration with a diagnostic threshold level, the results of which judge the presence and degree of development of defects of shaft bearings nicknames, characterized in that during the diagnostic process the diagnostic threshold level is changed, which is used as the sum of the values of the reference voltage from an adjustable reference voltage source and the current average value of vibration acceleration, chosen equal to the current root mean square value of vibration acceleration. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что опорное напряжение от регулируемого источника опорного напряжения выбирают равным 10-20% от
Figure 00000033
где
Figure 00000034
- среднеквадратическое значение виброускорения, соответствующее полной шкале прибора.2. The method according to p. 1, characterized in that the reference voltage from an adjustable source of reference voltage is selected equal to 10-20% of
Figure 00000033
Where
Figure 00000034
- rms value of vibration acceleration corresponding to the full scale of the device. 3. Устройство для виброакустической диагностики межвальных подшипников качения двухвальных турбомашин, содержащее вибродатчик, последовательно соединенный с согласующим усилителем и фильтром, выход фильтра соединен со входом детектора усредненных значений и входом детектора амплитудных значений, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит регулируемый источник опорного напряжения, индикаторы, показывающий прибор, управляющий блок и, как минимум, два компаратора, в качестве детектора усредненных значений используют детектор среднеквадратических значений, а каждый из двух компараторов и управляющий блок имеют, по меньшей мере, два входа, один вход управляющего блока соединен с выходом детектора среднеквадратических значений, второй вход - с регулируемым источником опорного напряжения, а выход - с одним из входов обоих компараторов, вторые входы которых соединены с выходом детектора амплитудных значений, выходы обоих компараторов соединены с индикаторами, а показывающий прибор - с выходом детектора среднеквадратических значений. 3. A device for vibro-acoustic diagnostics of inter-shaft rolling bearings of twin-shaft turbomachines, comprising a vibration sensor connected in series with a matching amplifier and a filter, the output of the filter connected to the input of the averaged value detector and the input of the amplitude value detector, characterized in that the device further comprises an adjustable reference voltage source, indicators showing a device, a control unit, and at least two comparators, det a root mean square value, and each of the two comparators and the control unit have at least two inputs, one input of the control unit is connected to the output of the rms detector, the second input is with an adjustable voltage reference source, and the output is with one of the inputs of both comparators the second inputs of which are connected to the output of the amplitude value detector, the outputs of both comparators are connected to indicators, and the indicating device is connected to the output of the rms value detector. 4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что индикаторы выполнены в виде сигнальных лампочек или световых диодов. 4. The device according to p. 3, characterized in that the indicators are made in the form of signal lights or light diodes. 5. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что фильтр выполнен в виде блока коммутируемых фильтров. 5. The device according to p. 3, characterized in that the filter is made in the form of a block of switched filters.
RU2001107040A 2001-03-19 2001-03-19 Method of vibroacoustic diagnosis of intershaft antifriction bearings of twin-shaft turbomachines and device for method embodiment RU2200942C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001107040A RU2200942C2 (en) 2001-03-19 2001-03-19 Method of vibroacoustic diagnosis of intershaft antifriction bearings of twin-shaft turbomachines and device for method embodiment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001107040A RU2200942C2 (en) 2001-03-19 2001-03-19 Method of vibroacoustic diagnosis of intershaft antifriction bearings of twin-shaft turbomachines and device for method embodiment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2200942C2 true RU2200942C2 (en) 2003-03-20
RU2001107040A RU2001107040A (en) 2004-03-20

Family

ID=20247201

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001107040A RU2200942C2 (en) 2001-03-19 2001-03-19 Method of vibroacoustic diagnosis of intershaft antifriction bearings of twin-shaft turbomachines and device for method embodiment

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2200942C2 (en)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2478923C2 (en) * 2011-07-22 2013-04-10 Открытое акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" Diagnostics method of technical state of inter-rotor bearing of two-shaft gas turbine engine
RU2495395C1 (en) * 2012-04-27 2013-10-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр газотурбостроения "Салют" Method of diagnosing twin-shaft gas turbine engine transmission
RU2512610C2 (en) * 2009-01-13 2014-04-10 Снекма Method and monitoring system of vibrating phenomena appearing in gas-turbine engine of aircraft in operating time
RU2537669C1 (en) * 2014-01-29 2015-01-10 Открытое акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ОАО "УМПО" Method of technical state diagnostics of wheelspace bearing of two shaft gas turbine engine
RU2557676C1 (en) * 2014-03-27 2015-07-27 Николай Анатольевич Дегтярёв Vibration monitoring of displacement units in hydraulic systems
RU2614908C1 (en) * 2015-12-24 2017-03-30 Открытое акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ОАО "УМПО" Vibration diagnostics method of bearings supports in gas-turbine engines on the rotar frequency peak-to-peak amplitude change
RU2658118C1 (en) * 2017-07-13 2018-06-19 Публичное акционерное общество "ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") Method for diagnostics of bearing assemblies of a turbojet engine
RU2682561C1 (en) * 2018-02-15 2019-03-19 Публичное акционерное общество "ОДК - Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК - УМПО") Method for determining technical condition of current collectors
RU2789570C1 (en) * 2022-05-13 2023-02-06 Максим Евгеньевич Востриков Method for vibroacoustic diagnostics of the technical condition of the inter-rotor bearing of a two-shaft gas turbine engine

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2512610C2 (en) * 2009-01-13 2014-04-10 Снекма Method and monitoring system of vibrating phenomena appearing in gas-turbine engine of aircraft in operating time
RU2478923C2 (en) * 2011-07-22 2013-04-10 Открытое акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" Diagnostics method of technical state of inter-rotor bearing of two-shaft gas turbine engine
RU2495395C1 (en) * 2012-04-27 2013-10-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр газотурбостроения "Салют" Method of diagnosing twin-shaft gas turbine engine transmission
RU2537669C1 (en) * 2014-01-29 2015-01-10 Открытое акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ОАО "УМПО" Method of technical state diagnostics of wheelspace bearing of two shaft gas turbine engine
RU2557676C1 (en) * 2014-03-27 2015-07-27 Николай Анатольевич Дегтярёв Vibration monitoring of displacement units in hydraulic systems
RU2614908C1 (en) * 2015-12-24 2017-03-30 Открытое акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ОАО "УМПО" Vibration diagnostics method of bearings supports in gas-turbine engines on the rotar frequency peak-to-peak amplitude change
RU2658118C1 (en) * 2017-07-13 2018-06-19 Публичное акционерное общество "ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") Method for diagnostics of bearing assemblies of a turbojet engine
RU2682561C1 (en) * 2018-02-15 2019-03-19 Публичное акционерное общество "ОДК - Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК - УМПО") Method for determining technical condition of current collectors
RU2789570C1 (en) * 2022-05-13 2023-02-06 Максим Евгеньевич Востриков Method for vibroacoustic diagnostics of the technical condition of the inter-rotor bearing of a two-shaft gas turbine engine

Also Published As

Publication number Publication date
RU2001107040A (en) 2004-03-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102597735B (en) Detect the method for at least one engine roller bearing damage
RU2449252C2 (en) Detection method of damage to support rolling bearing of engine
JP4504065B2 (en) Rolling bearing remaining life diagnosis method
JP4787904B2 (en) Rolling bearing remaining life diagnosis method
CA2687785C (en) Parameter independent detection of rotating machinery faults
US4196629A (en) Fiber optic machinery performance monitor
US7698942B2 (en) Turbine engine stall warning system
RU2200942C2 (en) Method of vibroacoustic diagnosis of intershaft antifriction bearings of twin-shaft turbomachines and device for method embodiment
GB2453425A (en) A system for measuring rotor imbalance via blade clearance sensors
Cardwell et al. The use of eddy current sensors for the measurement of rotor blade tip timing: sensor development and engine testing
US5483833A (en) Method and apparatus for monitoring aircraft components
US11371910B2 (en) Device for determining the state of a mechanical component, use of a measuring appliance, system, and method for determining the state of a mechanical component
KR100436573B1 (en) Automatic vibration and sound quality evaluation system
RU2478923C2 (en) Diagnostics method of technical state of inter-rotor bearing of two-shaft gas turbine engine
RU2613047C1 (en) Method of vibration diagnostics of bearing supports as part of gas turbine engines using technical microphone
RU2658118C1 (en) Method for diagnostics of bearing assemblies of a turbojet engine
RU2495395C1 (en) Method of diagnosing twin-shaft gas turbine engine transmission
JP6283591B2 (en) Automatic vibration diagnostic equipment for rotating machinery
Alekseev et al. Data measurement system of compressor units defect diagnosis by vibration value
Hulugappa et al. Condition monitoring of induction motor ball bearing using monitoring techniques
Tuma et al. Assessment of gear quality considering the time domain analysis of noise and vibration signals
RU121069U1 (en) TWIN-SHAFT GAS TURBINE ENGINE DIAGNOSTIC SYSTEM
Chen et al. A method for diagnosing the performance of the dropping mechanism in the high-precision absolute gravimeter
RU114527U1 (en) DEVICE FOR FORECASTING THE TECHNICAL CONDITION OF THE INTER-ROTOR BEARING OF THE AVIATION GAS-TURBINE ENGINE IN OPERATION
RU2118809C1 (en) Method of diagnostics of gas-turbine engine compressor

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20151109

PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20190802