Акустическая диагностика

Вибрационная диагностика

При работе ГПА все его детали, узлы, агрегаты совершают вынужденные и резонансные колебания. Эти колебания зависят от величины и характера возмущающих сил, их частот, от упруго-массовых характеристик элементов конструкции, которые, в свою очередь, зависят от ряда конструктивных, технологических и эксплуатационных факторов. Среди различного рода источников вынужденных колебаний наибольшее значение имеют колебания механического и аэродинамического происхождения. К источникам колебаний механического происхождения относятся неуравновешенные силы, процессы соударения деталей ГПА, процессы, обусловленные силами трения, процессы взаимодействия элементов конструкции через упругие связи. К источникам колебаний аэродинамического происхождения относятся переменные силы возмущенного газового потока из-за пульсаций, неравномерности его давлений по радиусу и в окружном направлении, а также переменные импульсы, создаваемые вращающимися лопатками, пульсационным горением.

Вибрационная диагностика использует в качестве диагностических сигналов механические колебания, возникающие при функционировании ГПА. Большинство неисправностей в ГПА непосредственно отражается на вибрации, поэтому по ее изменению в процессе эксплуатации можно судить об изменении состояния агрегатов.

Многообразие физической природы и высокая информативность вибрационных сигналов является одновременно достоинством и недостатком вибродиагностики. Достоинством - потому, что вибрация несет всю информацию о состоянии динамических узлов, недостатком – потому, что сложно из всей информации выделить наиболее информативные и чувствительные ДП.

Шум работающего ГПА складывается из шумов аэродинамического и механического происхождения, спектральный состав которых может меняться от внешних условий, режима работы и состояния ГПА.

Основные источники шума: компрессор, турбина, нагнетатель, входное и выходные устройства, камера сгорания, агрегаты вспомогательные и системы, вращающиеся и колеблющиеся элементы, внутренние поверхности проточных частей, контактирующие с газовым потоком.

Шум исправной ГТУ и ЦБН по своему спектральному составу сплошной во всем диапазоне частот с рядом дискретных составляющих. Широкополосный шум порождается беспорядочными колебаниями газовоздушного потока и является следствием турбулентности его пограничного слоя, срыва концевых вихрей при обтекании лопаток потоком, турбулентности набегающего потока, взаимодействия вращающегося потока с ротором и статором, процесса горения.

Дискретный шум исправного ГПА обусловлен колебаниями (вынужденными и резонансными) деталей ГТУ и ЦБН, периодическим вытеснением газа лопатками конечной толщины, соударением деталей взаимодействием вращающегося потока с ротором и статором. Появление неисправностей приводит к появлению новых источников шума и изменению спектра шума работы ГПА.

При исследовании шума как носителя диагностической информации используются, как правило, следующие характеристики звукового поля:

- спектр суммарной излучаемой акустической мощности;

- характеристики направленности излучения в различных частотных полосах;

- спектр уровня звукового давления в различных точках звукового поля;

- спектр шума при узкополосном анализе (ширина полосы пропускания до 3 (Гц).