Перевірка працездатності та ефективності багаторівневої системи контролю вібрації авіаційних двигунів

Підтверджено працездатність та ефективність розробленої інформаційної моделі багаторівневої системи контролю вібрації авіаційних двигунів, яка має три рівні функціонування. Перший рівень забезпечує виконання контрольних функцій вібраційного стану авіаційного двигуна. Другий та третій функціональні р...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2015
1. Verfasser:	Павловський, О.М.
Format:	Artikel
Sprache:	Ukrainian
Veröffentlicht:	Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України 2015
Schriftenreihe:	Техническая диагностика и неразрушающий контроль
Schlagworte:	Научно-технический раздел
Online Zugang:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/115918
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Перевірка працездатності та ефективності багаторівневої системи контролю вібрації авіаційних двигунів / О.М. Павловський // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2015. — № 2. — С. 39-44. — Бібліогр.: 6 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-115918
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1159182025-02-09T22:36:14Z Перевірка працездатності та ефективності багаторівневої системи контролю вібрації авіаційних двигунів Checking the operability and effectiveness of multilevel system of monitoring aircraft engine vibrations Павловський, О.М. Научно-технический раздел Підтверджено працездатність та ефективність розробленої інформаційної моделі багаторівневої системи контролю вібрації авіаційних двигунів, яка має три рівні функціонування. Перший рівень забезпечує виконання контрольних функцій вібраційного стану авіаційного двигуна. Другий та третій функціональні рівні системи забезпечують виконання діагностичних функцій – виявлення дефектів лопаток турбокомпресора та тріщини валу. Підтверджена коректність реакції системи на подолання порогових значень вібрації для контрольного рівня. Визначено діагностичні ознаки для рівня діагностики пошкодження лопаток робочих коліс. Встановлено зміну значень діагностичних ознак при розвитку пошкоджень лопаток робочих коліс та тріщин ротора авіаційного двигуна. Operability and effectiveness of the developed informational model of multi-level system for monitoring aircraft engine vibrations, having three levels of functioning, was confirmed. The first level provides fulfillment of control functions of aircraft engine vibrational state. The second and third functional levels of the system ensure fulfillment of diagnostic functions – detection of turbocompressor blade defects and shaft crack. Correctness of the system reaction for overriding vibration threshold values for the control level was confirmed. Diagnostic indices for impeller blade diagnostic level were determined. Change of values of diagnostic indices at development of impeller blade damage and rotor cracks in aircraft engine was determined. 2015 Article Перевірка працездатності та ефективності багаторівневої системи контролю вібрації авіаційних двигунів / О.М. Павловський // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2015. — № 2. — С. 39-44. — Бібліогр.: 6 назв. — укр. 0235-3474 DOI: doi.org/10.15407/tdnk2015.02.08 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/115918 621.45.017 uk Техническая диагностика и неразрушающий контроль application/pdf Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
topic	Научно-технический раздел Научно-технический раздел
spellingShingle	Научно-технический раздел Научно-технический раздел Павловський, О.М. Перевірка працездатності та ефективності багаторівневої системи контролю вібрації авіаційних двигунів Техническая диагностика и неразрушающий контроль
description	Підтверджено працездатність та ефективність розробленої інформаційної моделі багаторівневої системи контролю вібрації авіаційних двигунів, яка має три рівні функціонування. Перший рівень забезпечує виконання контрольних функцій вібраційного стану авіаційного двигуна. Другий та третій функціональні рівні системи забезпечують виконання діагностичних функцій – виявлення дефектів лопаток турбокомпресора та тріщини валу. Підтверджена коректність реакції системи на подолання порогових значень вібрації для контрольного рівня. Визначено діагностичні ознаки для рівня діагностики пошкодження лопаток робочих коліс. Встановлено зміну значень діагностичних ознак при розвитку пошкоджень лопаток робочих коліс та тріщин ротора авіаційного двигуна.
format	Article
author	Павловський, О.М.
author_facet	Павловський, О.М.
author_sort	Павловський, О.М.
title	Перевірка працездатності та ефективності багаторівневої системи контролю вібрації авіаційних двигунів
title_short	Перевірка працездатності та ефективності багаторівневої системи контролю вібрації авіаційних двигунів
title_full	Перевірка працездатності та ефективності багаторівневої системи контролю вібрації авіаційних двигунів
title_fullStr	Перевірка працездатності та ефективності багаторівневої системи контролю вібрації авіаційних двигунів
title_full_unstemmed	Перевірка працездатності та ефективності багаторівневої системи контролю вібрації авіаційних двигунів
title_sort	перевірка працездатності та ефективності багаторівневої системи контролю вібрації авіаційних двигунів
publisher	Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
publishDate	2015
topic_facet	Научно-технический раздел
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/115918
citation_txt	Перевірка працездатності та ефективності багаторівневої системи контролю вібрації авіаційних двигунів / О.М. Павловський // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2015. — № 2. — С. 39-44. — Бібліогр.: 6 назв. — укр.
series	Техническая диагностика и неразрушающий контроль
work_keys_str_mv	AT pavlovsʹkiiom perevírkapracezdatnostítaefektivnostíbagatorívnevoísistemikontrolûvíbracííavíacíinihdvigunív AT pavlovsʹkiiom checkingtheoperabilityandeffectivenessofmultilevelsystemofmonitoringaircraftenginevibrations
first_indexed	2025-12-01T11:04:20Z
last_indexed	2025-12-01T11:04:20Z
_version_	1850303642053115904
fulltext	39ТЕХНИЧЕСКАя ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №2, 2015 УДК 621.45.017 ПЕРЕВІРКА ПРАцЕЗДАТНОсТІ ТА ЕфЕКТИВНОсТІ БАгАТОРІВНЕВОЇ сИсТЕмИ КОНТРОлЮ ВІБРАцІЇ АВІАцІйНИх ДВИгУНІВ О. М. ПАВЛОВсЬКИЙ НТУУ «Київський політехнічний ін-т». 03056, м. Київ, пр-т Перемоги, 37. E-mail: a_pav@ukr.net Підтверджено працездатність та ефективність розробленої інформаційної моделі багаторівневої системи контролю ві- брації авіаційних двигунів, яка має три рівні функціонування. Перший рівень забезпечує виконання контрольних функ- цій вібраційного стану авіаційного двигуна. Другий та третій функціональні рівні системи забезпечують виконання діа- гностичних функцій – виявлення дефектів лопаток турбокомпресора та тріщини валу. Підтверджена коректність реакції системи на подолання порогових значень вібрації для контрольного рівня. Визначено діагностичні ознаки для рівня ді- агностики пошкодження лопаток робочих коліс. Встановлено зміну значень діагностичних ознак при розвитку пошко- джень лопаток робочих коліс та тріщин ротора авіаційного двигуна. Бібліогр. 6, рис. 5. К л ю ч о в і с л о в а : вібрація авіаційних двигунів, багаторівнева система контролю вібрації, вейвлет-розкладання, основна роторна гармоніка, тріщиноподібне пошкодження вала Забезпечення експлуатаційної надійності авіацій- них газотурбінних двигунів (гТД) ґрунтується на принципі попередження несправностей, пошко- джень та відмов двигунів в експлуатації. Необ- хідною умовою цього є високий рівень розвит- ку систем діагностування, а однією з вимог, що пред’являються до засобів діагностики і контро- лю гТД, є раннє виявлення пошкоджень і дефек- тів. Практично всі типи двигунів характеризують- ся сукупністю однакових найбільш небезпечних пошкоджень та несправностей роторних елемен- тів, таких як: тріщини, забоїни та обриви лопаток компресора; забоїни та прогари лопаток турбіни; руйнування валів та заклинювання роторів. Діа- гностика таких пошкоджень на етапі їх початко- вого розвитку забезпечить попередження відмов і руйнування двигуна в польоті. Для діагностики гТД в експлуатації використо- вуються контроль наявності та концентрації ме- талів у мастилі, контроль параметрів вібрації та шуму, аналіз параметрів робочих процесів гТД, які реєструються в польоті. Діагностування від- бувається на стаціонарних режимах експлуата- ції, а обмеження маси бортового обладнання зу- мовлює використання тільки простих алгоритмів діагностування. система контролю вібрації дви- гуна (сКВД) входить до складу бортової системи керування та контролю гТД. головним завданням бортової сКВД є попередження передаварій- них станів двигуна у разі перевищення вібрацією встановлених значень. функціональні можливо- сті бортових сКВД обмежуються лише контро- лем рівнів вібрації на основних роторних гармо- ніках та порівнянням їх значень зі встановленими нормами на стаціонарному режимі. Такі системи зараз непридатні для контролю вібрації на неста- ціонарних режимах, вони не забезпечують опера- тивного виявлення найбільш небезпечних почат- кових пошкоджень роторних елементів, які під час експлуатації гТД можуть призвести до руйну- вання двигуна. Введення в експлуатацію нових гТД підвище- ної контрольної придатності, модернізація еле- ментної бази бортових сКВД дає можливість за- стосування сучасних методів цифрової обробки вібраційних сигналів на стаціонарних та нестаці- онарних режимах експлуатації гТД. це дозволяє реалізувати в бортових сКВД не тільки наявну за- раз контрольну функцію, а й діагностичні функ- ції для раннього виявлення найнебезпечніших по- шкоджень роторних елементів. В роботі [1] запропоновано структуру такої ба- гаторівневої системи контролю вібрації (БсКВ) на основі об‘єднання модернізованої підсисте- ми контролю вібрації на основних роторних гар- моніках для стаціонарного режиму та двох нових підсистем для діагностики пошкоджень роторних елементів на стаціонарних і нестаціонарних ре- жимах. це дозволить розширити функціональні можливості існуючих бортових систем контролю вібрації і забезпечить виявлення найбільш небез- печних пошкоджень роторних елементів та попе- редження передаварійних станів гТД в експлуата- ції. спрощену схему БсКВ наведено на рис. 1. Перший рівень функціонування є основним для забезпечення попередження передаварійних ста- нів і на ньому відбувається безпосередній кон- троль рівня вібрації на основних роторних гармо- ніках на стаціонарному режимі роботи. Рівень був модернізований шляхом використання сучасної © О. м. Павловський, 2015 40 ТЕХНИЧЕСКАя ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №2, 2015 цифрової елементної бази та цифрової вузькосму- гової фільтрації [2]. Другий рівень призначений для діагностування початкових тріщин лопаток турбокомпресора, функціонування діагностичного апарату цього рівня відбувається на стаціонарно- му та нестаціонарних режимах експлуатації дви- гуна [3]. Третій рівень призначений для виявлення тріщиноподібного пошкодження валу силової тур- біни при розгоні ротора гТД [4]. Для оцінки працездатності та ефективності системи було створено її інформаційну модель. структурну схему інформаційної моделі БсКВ наведено на рис. 2, у відповідності до якої інфор- маційна модель, як і запропонована система, ви- конує перераховані нижче контрольні та діагнос- тичні функції. Перший рівень функціюнування (контроль ві- брації на основних роторних гармоніках на ста- ціонарному режимі роботи двигуна) призначений для: – формування вібраційних сигналів; – виділення основної роторної гармоніки шля- хом цифрової вузькосмугової фільтрації на стаціо- нарних режимах роботи двигуна; – порівняння амплітуди усередненого значен- ня роторної гармоніки з пороговими значеннями, які відповідають рівням «Підвищена вібрація» та «Небезпечна вібрація»; – інформування користувача шляхом світлової ін- дикації у разі перевищення порогових значень; – запис даних у файл. Другий рівень (діагностування пошкодження лопаток робочих коліс) призначений для: – формування широкосмугових вібраційних сигналів, що випромінюються робочими колеса- ми без пошкодження та з пошкодженням однієї чи декількох лопаток на стаціонарному та нестаціо- нарних режимах експлуатації гДТ; – вейвлет-розкладання на п'ять рівнів сформо- ваної широкосмугової вібрації; Рис. 1. спрощена схема багаторівневої системи контролю вібрації Рис. 2. структурна схема інформаційної моделі БсКВ 41ТЕХНИЧЕСКАя ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №2, 2015 – графічного представлення елементів вейв- лет-розкладання; – відображення спектрів елементів вейв- лет-розкладання; – визначення та відображення статистичних характеристик елементів вейвлет-розкладання; – формування діагностичних ознак пошко- дження; – прийняття рішення про поточний функціо- нальний стан лопаток робочого колеса. Третій рівень (діагностування дефектів типу тріщини валу) призначений для: – формування вібраційних сигналів, що супро- воджують прискорене (при розгоні ротора гТД) обертання валу без пошкодження та з тріщинопо- дібним пошкодженням; – виділення основної роторної гармоніки на ре- жимі розгону двигуна шляхом використання розро- бленого слідкуючого вузькосмугового фільтра; – аналіза пікових значень вібрації в області суб- гармонічних резонансів; – формування діагностичних ознак пошко- дження; – прийняття рішення про поточний функціо- нальний стан валу ротора. Для моделювання повного циклу процесу контролю та діагностики розроблена інформацій- на модель має додаткові блоки генерації вібрацій- них сигналів, блоки формування моделей об’єктів діагностики для другого та третього рівнів та бло- ки формування дефектів початкових пошкоджень тріщин лопаток робочих коліс та дефектів обер- тових валів ротора. Для прикладу модель реалізо- вана лише для одного вимірювального каналу ві- брації гТД, оскільки для інших каналів принцип функціонування БсКВ залишається незмінний, а кількість каналів, в залежності від обраного дви- гуна, буде різною. Особливості реалізації інформаційної моделі БсКВ у вигляді віртуального приладу середовища графічного програмування NI LabVIEW наведено в роботі [5]. Перевірка функціонування першого рів- ня інформаційної моделі БсКВ. У відповідно- сті до виконуваних БсКВ функцій, перший рівень системи призначений для виділення з широко- смугового вимірюваного сигналу вузькосмуго- вих складових на стаціонарному режимі роботи, що відповідають основним роторним гармонікам контрольованих ступенів двигуна, визначення усередненого значення амплітуди вібрації на цих гармоніках та порівняння його з установлени- ми пороговими значеннями (нормами). Для виді- лення інформативної (роторної) складової вібра- ції використовується цифровий вузькосмуговий фільтр Батерворта 10-го порядку, центральна час- тота смуги пропускання якого відповідає основній частоті обертання контрольованого ступеня рото- ра [2]. Після виділення із сигналу інформативних складових проводиться усереднення за виразом: ' 2 1 1 1 ( ,) ñåðåä n i i A A An = = −∑ де n – кількість значень; Ai – виміряні значення ам- плітуди головної роторної гармоніки після фільтра- ції; Aсеред – середнє значення. Для визначення поточного вібраційного стану гТД та попередження передаварійних станів від- бувається порівняння отриманого значення вібра- ції з установленими пороговими значеннями, що відповідають рівням «Підвищена вібрація» або «Небезпечна вібрація». При перевищенні порого- вих значень система сповіщає про це користувача відповідною індикацією. математичною умовою для прийняття рішення про поточний рівень вібрації є: , , , ñêâ ï³äâ, ï³äâ ñêâ íåá, íåá ñêâ ï³äâ, íîðì òî òî òî x x s s x x s s x x s s ≥ =  ≥ =  < = де xскв = A'1 – середньоквадратичне значення ам- плітуди вібрації після фільтрації; xпідв – порогове значення підвищеної вібрації; xнеб – порогове зна- чення небезпечної вібрації; s – показник стану си- стеми; sпідв – виявлено підвищену вібрацію; sнеб – виявлено небезпечну вібрацію; sнор – нормальний рівень вібрації. Для підтвердження ефективного функціону- вання першого рівня БсКВ у якості порогових значень «Підвищена вібрація» або «Небезпеч- на вібрація» були обрані значення – Ап = 40 мм/с і Ан= 50 мм/с для двигуна мс-500 [3]. У якості тестового сигналу із вібродатчика було сформова- но сигнал виду: ( ) ( ) ( ) 4 1 sin 2 ,i i i y t A f t n t = = p +∑ де A1 = 30 мм/с ; A2 = A3 = A4 = 0,5A1; f1 – 100; f2 – 300; f3 – 103; f4 – 50 гц. Змінюючи амплітуду головної роторної гар- моніки A1 та побічних гармонік Ai, було вста- новлено відповідну однозначність реакції систе- ми на подолання порогових значень, що, у свою чергу, підтвердило працездатність першого рів- ня БсКВ. Перевірка функціонування другого рівня ін- формаційної моделі БсКВ. Другий рівень функ- ціонування БсКВ призначений для виконання діагностичної функції виявлення початкових по- шкоджень (тріщин) лопаток робочих коліс турбо- компресора. Для виявлення складових вібрацій- ного сигналу, що обумовлені наявністю тріщини 42 ТЕХНИЧЕСКАя ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №2, 2015 лопаток робочих коліс турбокомпресора, в роботі [3] запропоновано та обґрунтовано використання вейвлет-розкладання із використанням вейвлетів сімейства Добеші 10-го порядку (db10) з подаль- шим використанням отриманого набору елемен- тів розкладання (як окремих вибірок вібраційного сигналу) для визначення безрозмірних амплітуд- них характеристик: коефіцієнтів форми, фону, ім- пульсності та пік-фактору. Перевірку працездатності розробленої моделі другого рівня функціонування БсКВ проведено у два етапи. На першому були виділені діагностичні ознаки, що свідчать про наявність пошкодження лопатки, а на другому встановлено функціональ- ні залежності діагностичних ознак від параме- тру пошкодження та кількості пошкоджених ло- паток. Для виділення діагностичних ознак було порівняно параметри апроксимацій та деталей вейвлет-розкладання для бездефектного стану ро- бочого колеса та за наявності тріщини однієї чи декількох лопаток. можливими чутливими пара- метрами у відповідності до роботи [3] було обра- но максимальні і мінімальні значення, сКЗ, кое- фіцієнти форми та фону, пік-фактор елементів вейвлет-розкладання. У якості сигналу стаціонарного вхідного збу- рення використано: 5 1 ( ) sin(2 )i i i y t A f t = = p∑ , де A1 =30 мм/с, A2 = A3 = A4=0,5A1, A5 = 0,1 мм/с, f1 = = 300, f2 = 100, f3 =103, f4 = 50, f5 = 600 гц. Частота п’ятої складової обрана із урахування того, що для використаного значення власної час- тоти лопаток робочого колеса 600 гц забезпечу- ється збурення резонансних коливань, що підви- щує ефективність виявлення дефекту [3]. В результаті проведених модельних експери- ментів, обробки та аналізу вібраційних сигналів для робочого колеса з бездефектними лопатка- ми та робочого колеса при пошкодженні однієї чи декількох лопаток було встановлено, що поява та розвиток пошкодження призводить до появи по- стійної складової апроксимації – самого низько- частотного елементу вейвлет-розкладання. Тому у якості діагностичної ознаки доцільно прийняти значення постійної складової апроксимацій. Для виявлення кількісної діагностичної озна- ки змінювали параметр пошкодження (відносне змінювання жорсткості лопатки робочого колеса) у межах від 0,01 до 0,1 [2]. При прёдослідження було виявлено декілька параметрів, які чутливі до зміни параметру пошкодження та змінюють- ся однозначно. Такими параметрами елементів вейвлет-розкладу є коефіцієнт форми та коефіці- єнт фону [3]. Найбільша чутливість цих безроз- мірних коефіцієнтів до зміни параметру пошко- дження була виявлена для деталі другого рівня розкладу. Узагальнені результати дослідження наведено на рис. 3 для різних значень параметра пошкодження і різної кількості пошкоджених ло- паток. Як видно з рис. 3, а, при збільшенні параметра пошкодження в зазначених вище межах значення коефіцієнта форми зменшуються приблизно на 12 % у порівнянні із бездефектним станом для однієї ло- патки з пошкодженням, а при збільшенні кількості лопаток з пошкодженням до п‘яти зменшення коефі- цієнта форми досягає приблизно 24 %. Аналіз результатів, наведених на рис. 3, б, по- казав, що при збільшенні параметра пошкоджен- ня значення коефіцієнта фону однозначно зростає: приблизно у три рази у порівнянні із бездефек- тним станом для однієї пошкодженої лопатки та більше ніж у п′ять разів для п’яти пошкоджених лопаток. Збільшення ознаки відбувається і при збільшенні кількості пошкоджених лопаток. Все це дозволило сформулювати правило для прийняття рішення про функціональний стан об’єкта діагностики: Рис. 3. Залежності коефіцієнтів форми (а) та фону (б) від параметра пошкодження та кількості пошкоджених лопаток 43ТЕХНИЧЕСКАя ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №2, 2015 1 2 3 1 2 3 0, , , , , , , , ïîñò äåô ôîð ïîð1 äåô ôîíó ïîð2 äåô äåô òî òî òî òî x s s k k s s k k s s s s s s s s Σ Σ Σ > = ≥ = <       ∪∈ =∪ =  (1) де xпост – постійна складова апроксимацій вей- влет-розкладу; kфор – коефіцієнт форми; kфону – ко- ефіцієнт фону; kпор1, kпор2 – порогові значення; s – показник стану системи; s1–s3 – показники стану діагностичних ознак; sΣ – показник стану системи по трьом діагностичним ознакам; sΣдеф – показник виявлення дефекту. Показник стану системи sΣ представляє собою кон’юнкційний показник із трьох діагностичних оз- нак – постійної складової апроксимацій вейвлет-роз- кладання, значень коефіцієнтів форми та фону деталі другого рівня вейвлет-розкладання. Таким чином, по- шкодження лопатки буде виявлено тільки за умови ви- конання всіх трьох нерівностей в системі (1). Такий підхід забезпечить необхідну вірогідність визначення дефекту та знизить ймовірність випадкового спрацю- вання системи (хибної тривоги). Результати моделю- вання підтвердили працездатність та ефективність ін- формаційної моделі другого рівня БсКВ. Перевірка функціонування третього рівня ін- формаційної моделі БсКВ. Третій рівень призна- чений для виявлення початкових поперечних тріщин валу ротора. Діагностування відповідно до результа- тів роботи [4] доцільно проводити на нестаціонарно- му режимі експлуатації гТД, наприклад, при розгоні двигуна. Для коректної роботи даного рівня системи необхідно виділяти лише головну роторну складову при умовах змінної (зростаючої) частоти. Для цього використовується вузькосмуговий слідкуючий циф- ровий фільтр Батерворта 10-го порядку [6]. Діагностичною ознакою наявності тріщини валу є поява та зростання субрезонансних піків перехо- ду частоти через критичне значення (до головного резонансу). це явно спостерігається при порівнян- ні двох сигналів вібрації при розгоні ротора (рис. 4). За результатами модельних експериментів було встановлено, що збільшення значення параметра пошкодження валу призводить до збільшення пі- кових значень вібрації в області субгармонічних резонансів (рис. 5). Таким чином, за зазначеними піковими значеннями можна приблизно оцінити наявність та ступінь пошкодження валу і прийня- ти рішення про захист двигуна від руйнування. Правило для прийняття рішення про функціональ- ний стан валу ротора має вигляд: , , , , ï³ê ïîð äåô ï³ê ïîð íîðì òî òî x x s s x x s s ≥ =  < = де xпік – пікове значення амплітуди вібрації до го- ловного резонансу; xпор – порогове значення ам- плітуди вібрації; s – показник стану системи; sдеф – дефектний стан; sнор – бездефектний стан. Таким чином, проведені комп’ютерні експери- менти показали працездатність третього рівня ін- формаційної моделі БсКВ та ефективність визна- чення початкових пошкоджень валу ротора гТД на нестаціонарному режимі експлуатації. Резуль- тати перевірки працездатності кожного із трьох рівнів багаторівневої системи контролю вібрації підтвердили ефективність використання БсКВ для виявлення найбільш небезпечних пошкоджень роторних елементів та попередження передаварій- них станів гТД в експлуатації. Висновки Розроблено інформаційну модель для дослі- дження працездатності та ефективності багато- рівневої системи контролю вібрації авіаційних двигунів. В результаті проведених модельних екс- периментів для кожного з трьох рівнів системи підтверджено відповідність розробленому прин- ципу функціонування, коректність реакції систе- ми на перевищення порогових значень вібрації (для контрольного рівня), однозначність зміню- вання діагностичних ознак в залежності від пара- метра пошкодження роторного елемента (для діа- гностичних рівнів). Рис. 4. Вібраційні сигнали, що аналізуються на третьому рів- ні БсКВ при розгоні ротора: а – вал без пошкодження; б – вал з пошкодженням Рис. 5. Залежність пікових значень вібрації в області субгар- монічних резонансів від параметра пошкодження валу ротора 44 ТЕХНИЧЕСКАя ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №2, 2015 Отримані результати підтверджують працез- датність та ефективність розробленої моделі, а та- кож доцільність використання розробленої бага- торівневої системи контролю вібрації в сучасних системах керування та діагностики гТД. 1. Pavlovskyi O., Bouraou N., Yatsko L. Multilevel vibration control system of aviation gas-turbine engines // Vibrations in Physical systems. – 2012. – 25. – P. 323–328. 2. Бурау Н. И., Павловский А. М. цифровая фильтрация в системе контроля вибрации авиационных двигателей // Вісник інженерної академії України. – 2012. – № 34. – с. 18–23. 3. Методи цифрової обробки сигналів для вібраційної діагностики авіаційних двигунів / Н.І. Бурау, л.л. Яцко, О.м. Павловський, Ю.В. сопілка. – Київ: НАУ, 2012. – 152 с. 4. Яцко Л. Л. Комплексна діагностика технічного стану ро- торів авіаційних двигунів на стаціонарних та нестаціо- нарних режимах: дис ... канд. техн. наук. – Київ: НТУУ «КПІ», 2008. – 169 с. 5. Павловський О. М. Використання пакету LABVIEW для моделювання та аналізу ефективності системи оброб- ки вібраційних сигналів авіаційного двигуна // Вісник НТУУ «КПІ». сер. Приладобудування . – 2013. – № 45. – с. 148–157. 6. Разработка и исследование цифровых следящих филь- тров для системы контроля вибрации авиационно- го двигателя на нестационарных режимах / Н.И. Бурау, А.м. Павловский, л.л. Яцко, А.В. Иванченко// Ави- ационно-космическая техника и технология. – 2013.– №. 10(107). – с. 171–176. Operability and effectiveness of the developed informational model of multi-level system for monitoring aircraft engine vibrations, having three levels of functioning, was confirmed. The first level provides fulfillment of control functions of aircraft engine vibrational state. The second and third functional levels of the system ensure fulfillment of diagnostic functions – detection of turbocompressor blade defects and shaft crack. Correctness of the system reaction for overriding vibration threshold values for the control level was confirmed. Diagnostic indices for impeller blade diagnostic level were determined. Change of values of diagnostic indices at development of impeller blade damage and rotor cracks in aircraft engine was determined. 6 References, 5 Figures. K e y w o r d s : aircraft engine vibration, multi-level system of vibration control, wavelet decomposition, main rotor harmonics, cracklike shaft damage Надійшла до редакції 19.01.2015 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСТАТОЧНЫХ НАПРяЖЕНИЙ МЕТОДОМ ЭЛЕКТРОННОЙ СПЕКЛ-ИНТЕРФЕРОМЕТРИИ Преимущества спекл-интерферометрического метода определения остаточных напряжений ■ высокая точность определения остаточных напряжений; ■ бесконтактность измерений; ■ оперативное определение напряжений; ■ результаты определения напряжений сохраняются в виде документа; ■ низкая стоимость отдельных измерений; ■ возможность определения градиента напряжений в контролируемой точке. ОПЕРАТИВНИЙ КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА КОНСТРУКЦИЙ МЕТОДОМ ЭЛЕКТРОННОЙ ШИРОГРАФИИ Электронная ширография – это современный метод контроля качества конструкций, позволяющий прово- дить исследования в реальном масштабе времени на объектах сложной геометрической формы и произволь- ных размеров. Метод эффективен для применения в промышленности в следующих направлениях: ■ измерение и анализ деформаций; ■ неразрушающий контроль качества конструкций, изготовленных из различных конструкционных материалов; ■ оптимизация узлов и элементов конструкций в процессе их изготовления. Основными преимуществами метода являются: ■ оперативность контроля качества, бесконтактность; ■ высокая чувствительность; ■ возможность получения информации о деформировании поверхности контролируемого объекта; ■ отсутствие требований по виброзащите и предварительной специальной подготовки исследуемой поверх- ности, автоматизация процесса контроля. Мобильная ширографическая система состоит из малогабаритного ширографического интерферометра, ла- зера со световодом, портативного компьютера. E-mail: office@paton.kiev.ua

Перевірка працездатності та ефективності багаторівневої системи контролю вібрації авіаційних двигунів

Institution

Ähnliche Einträge