ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Эксплуатационная вибродиагностика дефектов в роторах из "Расчет термонапряжений и прочности роторов и корпусов турбин " Способ вибродиагностики дефекта в роторе турбомашины. [c.170] Недостатком магнитного, ультразвукового или рентгеновского способов дефектоскопии роторов является необходимость останова турбомашины, ее вскрытия, а также зачистки и обработки соответствующих поверхностей ротора. Использование этих способов в межремонтный период невозможно. С целью упрош,ения и ускорения процедуры определения дефекта на ротор в зоне подшипника оказывается воздействие вибрационных нагрузок, а в качестве вибрационной характеристики используют частоту резонансных колебаний ротора по собственным формам колебаний, измеряемую не менее чем в двух фиксированных положениях ротора при его повороте. При наличии разности резонансных частот колебаний ротора фиксируют наличие дефекта [12]. [c.170] Для осуществления дефектоскопии этим способом турбомашину останавливают, вскрывают подшипник и поднимают ротор на высоту, определяемую величиной радиального зазора между ротором и статором. После этого воздействуют вибрационными нагрузками на ротор в зоне подшипника, поворачивают ротор и в фиксированных положениях измеряют частоту колебаний. Для каждого из фиксированных положений по полученным данным строят резонансные кривые, по которым определяются собственные частоты, а раз.меры и местоположение дефекта — по смещению этих частот при повороте ротора. [c.170] Описываемый способ [12] позволяет определять дефекты без вскрытия турбомашины, при этом не требуется специального продолжительного ее останова, что сокращает время определения дефекта. [c.170] Перемещения валопровода, вызываемые развитием трещины лри циклических симметричных и неосесимметричных нагрузкаХ Задача состоит в определении прогиба вала б, выражаемого через угол поворота его оси Аф, вызываемого развитием трещины под действием циклически изменяющихся номинальных напряжений. В общем случае для этого требуется решение серии трехмерных задач упругости при различных глубинах, углах раскрытия и формах трещины. Ввиду сложности и трудоемкости такого пути решения задачи был найден иной, более простой, но практически равноценный метод, основанный на численном решении двумерной осесимметричной задачи для тела с трещиной. [c.171] Полученный результат согласуется с приведенным ранее положением о том, что Аф/Ду зависит только от положения точки возмущения. [c.172] На основе результатов численного эксперимента можно считать, что Р = onst в исследованной области [I 0,25 I — = ти - / в) i я = 5,5. [c.173] Таким образом, формула (5.12) является основным результатом проведенного исследования. Она позволяет рассчитать Аф, задавшись зависимостями I (а) и ст (а). [c.174] Номограммы полученных результатов. На рис. 5.2 и 5.3 приведены вал с трещиной и номограмма, позволяющая определить прогиб оси вала, вызванный этой трещиной. [c.175] Кроме номограммы в инженерных расчетах можно применять формулу (5.12) и ее частные случаи. [c.175] Амплитуда вибрации измеряется с помощью вибропреобразователей виброметра, снабженного стрелочным индикатором. С целью повышения точности определения резонансных частот колебаний по собственным формам и их изменения для каждой формы колебаний строится осредненная по ряду измерений резонансная кривая зависимости амплитуды колебаний от частоты (рис. 5.5). Амплитуду колебаний фиксируют с помощью стрелочного указателя виброметра, а частоту — цифрового табло частотомера. [c.176] Измеренные частоты и формы колебаний сравнивают с расчетными, а после нанесения дефекта — расчетные и экспериментальные изменения частот. [c.177] Результаты экспериментального исследования. Эксперименты, результаты которых анализируются далее с целью апробации изложенной расчетно-экспериментальной методики, проведены на роторе высокого давления турбины АТ-25 (см. рис. 1.8). [c.177] Сравнение результатов расчетного и экспериментального определения собственных форм колебаний ротора выполнено на рис. 5.6 (по вертикали дана безразмерная, отнесенная к максимальной, амплитуда колебаний, а по горизонтали — безразмерная координата X = X/L в направлении оси вращения ротора). [c.177] Таким образом, рассматриваемая методика позволяет выявлять дефекты, имеющие площадь более 3 % от площади сечения вала ротора. [c.178] Эти коэффициенты используют для уточнения смещений частот 1—4-го надрезов путем осреднения показаний о смещении частот по трем надрезам, отнесенным к первому надрезу (для I сечения) и к четвертому надрезу (для П сечения), соответственно. Осредненные значения смещений частот приведены в табл. 5.2. [c.180] Сравнение расчетных и экспериментальных результатов показывает, что разработанную методику можно использовать для оценки осевого положения дефекта и его размера. При этом в рассмотренных случаях расчетная оценка размера дефекта является консервативной. Таким образом, испытания обеспечивают получение достаточно острых резонансных кривых и выявления малых (площадью порядка 3 % от площади поперечного сечения вала ротора) трещин [12]. [c.182] Экспериментальная методика при изменении углового положения ротора. Изложенные выше результаты получены без поворота ротора. Рассмотрим внутренние дефекты. Для этого дефекты, выполненные в I и II сечениях (см. рис, 2.8), заваривают. При этом в глубине надрезов оставляют внутренние непроваренные полости. Суммарная их площадь приблизительно равна 5 % от площади сечения вала. В первой части экспери.мента в плоскости надрезов и в перпендикулярной ей плоскости (при повороте ротора на 90°), где влияние надрезов отсутствует, определяют разность частот. Полученный результат показывает, что с помощью этой методики можно выявить внутренний, не выходящий на поверхность дефект, если его площадь составляет не менее 5 % площади поперечного сечения вала в плоскости дефекта. Разница в частотах имеет порядок 1 Гц (1 форма — 0,92 Гц, 2 форма — 2,68 Гц, 3 форма — 1,05 Гц). [c.182] При наличии в роторе усталостной трещины появляется дополнительная возможность по разности частот выявить трещину, расположенную в зоне нижней (трещина раскрыта) и верхней (трещина закрыта, ротор повернут на 180°) образующих. Кроме того, можно определить типичные отклонения состояний ротора от нормального (неплотность посадки дисков и лопаток, неоднородность свойств ротора в окружном направлении, наличие любых нетрещиноподобных не закрывающихся при повороте ротора дефектов). Эти отклонения могут быть выявлены при повороте ротора на 90°. [c.182] Вернуться к основной статье