Вдосконалення методів виявлення нестійких режимів роботи осьових компресорів з використанням аналізу вібрацій

Farrokh Mohammadsadeghi, Valentyn Chygryn, Sergiy Yepifanov

Анотація


Подано результати чисельного моделювання і експериментальних досліджень динаміки зменшення газодинамічної стійкості ступіня осьового компресора. Виконано дослідження з визначення інформативних критеріїв виявлення передпомпажного режиму. Показано, що гармоніка зриву, що обертається, є стійкою, значно виділяється на фоні шумів, це дозволяє використати її для діагностування зриву, що обертається, як передвісника помпажу. Приведено уточнену залежність для визначення частоти зриву, що обертається. Показано, що для виявлення обертового зриву можливе використання параметрів вібрації, які зареєстровані на корпусі компресора. Запропоновано алгоритм виявлення передпомпажного стану компресора за рівнем вібрацій корпусу компресора для розробки автоматичних систем попередження помпажу на етапі його зародження

Ключові слова


осьовий компресор, обертовий зрив, помпаж, вібросигнал, медіанна фільтрація, смуговий фільтр

Повний текст:

PDF

Посилання


Avgustinovich, V. G., Shmotin, Yu. N., Sipatov, A. P. i dr. Chislennoe modelirovanie nestatsionarnyih yavleniy v gazoturbinnyih dvigatelyah [Numerical simulation of transient phenomena in gas turbine engines]. Moskov: Mashinostroenie, 2005, 536 p.

Hah, C., Voges, M., Mueller, M., Schiffer, H.P. Characteristics of tip clearance flow instability in a transonic compressor. Proc. Of ASME Turbo Expo: GT2010-20101, Glasgow, 2010, 12 p., doi:10.1115/GT2010-22101.

Grеitzеr, Е. M. Surgе аnd rotаting stаll in аxiаl flow сomprеssors, PаrtII: Еxpеrimеntаl rеsults аnd сompаrison with thеory. Journаl of Еnginееring for Powеr 98, 1976, 199-217.

Koval, V. A., Kovaleva, E. A. Prognozirovanie rezhimov vraschayuschegosya sryiva v stupeni osevogo kompressora s uchetom formirovaniya profilnogo i tortsevogo pogra-nichnyih sloev [Prediction rotating stall regimes stage axial compressor based on the formation of the profile and mechanical boundary layers]. Sovremennyie tehnologii v gazoturbostroenii [Modern technologies in gas turbine manufacture], 2010, 3/3(45), 4-8.

Kolesinskiy, L. D. Issledovanie protsessov razvitiya vraschayuschegosya sryi-va v osevom kompressore posle narusheniya gazodinamicheskoy ustoychivosti [Investigation of the processes of rotating stall in axial compressor after violation dynamic stability]. Uchenyie zapiski TsAGI, 39 [TsAGI scientists note, v. 39], 2008, 1 - 2, 92-98.

Mathioudakis, K., Breugelmans, F. A. E. Flow in the three-dimensional areas of the developed derangement in an axial compressor. Journal of Propulsion and Power, 1988, 3, 263-269.

Kolesinskiy, L. D., Makasheva, O. V. Analiz protekaniya nestatsionarnyih yavleniy v mnogo-stupenchatom osevom kompressore, rabotayuschem v sisteme stenda, pri pompazhe [Analysis of transient flow phenomena in a multistage axial compressor system operating in the stand, when the surge]. Uchenyie zapiski TsAGI, 39 [TsAGI scientists note, v. 39], 2008, 4, 46-59.

Menter, F. R. Two-Equation Eddy-Viscosity Turbulence Models for Engineering Applications. AIAA Journal, 1994, 32(8), 1598-1605, doi:10.2514/3.12149.

Kampsti, N. (2000). Aerodinamika kompressorov: per. s angl [Aerodynamics compressors: Trans. with English]. Moskov: Mir, 688 p.

Kiprich, T. V., Haritonov, V. N., Dubrovin, V. I. Issledovanie metodov i modeley obnaruzheniya pompazhnyh yavleniy v sisteme avtomaticheskogo upravleniya GTD [Research methods and models of surge effects detecting in the GTE automatic control system]. Aviatsionno-kosmicheskaya tehnika i tehnologiya [Aerospace Engineering and Technology], 2008, 9(56), 206-210.

Mohammadsadegi, F. Modelirovanie sryvnyh i neustoychivyh rezhimov rabotyi stupeni osevogo kompressora dlya diagnostiki ego predpompazhnogo sostoyaniya [Modeling teams and unstable modes of the axial compressor stages to diagnose his condition predpompazhnogo]. Vestnik dvigatelestroeniya. Nauchno-tehnicheskiy zhurnal [Bulletin engine. Scientific and technical journal], Zaporozhe, AO «Motor Sich», 2014, 2, 80-83.

Varzhitskiy, L. A., Kiselev, Yu. V., Sidorenko, M. K. Issledovanie spektralnoy modeli pulsatsiy davleniya v osevom kompressore dlya diagnostiki gazodinamicheskoy neustoychivosti. Vibratsionnaya prochnost i nadezhnost dvigateley i sistem letatelnyih apparatov [Study of the spectral model of pressure fluctuations in the axial compressor for the diagnosis of gas-dynamic instability]. Vibratsionnaya prochnost' i nadezhnost' dvigateley i sistem letatel'nykh apparatov. Sbornik nauchnykh trudov [Vibration resistance and reliability of engines and aircraft systems. Collection of scientific papers], Kuybyishev: KUAI, 1988, 20-24.

Shorin, V. P., Shahmatov, E. V., Gimadiev, A. G. i dr. Akusticheskie metodyi i sredstva izmereniya pulsatsiy davleniya [Acoustic methods and means of measuring pressure pulsations]. Samara: SGAU, 132 p.

Kolesinskiy, L. D., Makasheva, O. V. Opredelenie vraschayuschegosya sryiva v osevom mnogostupenchatom kompressore GTD [Determination of rotating stall in axial multistage compressor GTE]. Polet, 2010, 3, 36-41.

Hung, М. Н., Pan, J. S., Hsieh, C. H. A Fast Algorithm of Temporal Median Filter for Background Subtraction. Journal of Information Hiding and Multimedia Signal Processing, 2014, 5(1), 33-40.

Chygryn, V. S., Suhoviy, S. I. Vibroakustyka i vibrodiagnostyka aviatsyinyh dvyguniv: navch. posib [Vibroakustyka Lathe vibration monitoring and aircraft engines: teach. guidances]. Natsіonal'niy aerokosmіchniy unіversitett «KhAІ» [National Aerospace University "KhAI"], 2012, 264 p.

Ifeachor, E. C., Jervis, B. W. Digital Signal Processing: A Practical Approach (2nd Edition). Prentice Hall, 2012, 934 p.


Пристатейна бібліографія ГОСТ


  1. Августинович, В. Г. Численное моделирование нестационарных явлений в газотурбинных двигателях / В. Г. Августинович, Ю. Н. Шмотин, А. П. Сипатов и др. – М. : Машиностроение. – 2005. – 536 с.
  2. Hah, C.  Characteristics of tip clearance flow instability in a transonic compressor / C. Hah, M. Voges, M. Mueller, H.P. Schiffer // Proc. Of ASME Turbo Expo: GT2010-20101, 14-18 June 2010. – Glasgow, UK. – 2010. – 12 p. – doi:10.1115/GT2010-22101.
  3. Grеitzеr, Е. M. Surgе аnd rotаting stаll in аxiаl flow сomprеssors, PаrtII: Еxpеrimеntаl rеsults аnd сompаrison with thеory / E.M. Grеitzеr // Journаl of Еnginееring for Powеr 98. – 1976. – Р. 199-217.
  4. Коваль, В. А. Прогнозирование режимов вращающегося срыва в ступени осевого компрессора с учетом формирования  профильного и торцевого пограничных слоев / В. А. Коваль, Е. А. Ковалева // Современные технологии в газотурбостроении: – 2010. – № 3/3(45). – С. 4-8.
  5. Колесинский, Л. Д. Исследование процессов развития вращающегося срыва в осевом компрессоре после нарушения газодинамической устойчивости / Л. Д. Колесинский // Ученые записки ЦАГИ, т. 39. – 2008. – № 1 - 2. – С. 92-98.
  6. Mathioudakis, K. Flow in the three-dimensional areas of the developed derangement in an axial compressor / K. Mathioudakis, F. A. E. Breugelmans // Journal of Propulsion and Power. – 1988. – №. 3. – P. 263-269.
  7. Колесинский, Л. Д. Анализ протекания нестационарных явлений в многоступенчатом осевом компрессоре, работающем в системе стенда, при помпаже / Л. Д. Колесинский, О. В. Макашева // Ученые записки ЦАГИ, т. 39. – 2008. – № 4. – С. 46-59.
  8. Menter, F. R. Two-Equation Eddy-Viscosity Turbulence Models for Engineering Applications / F. R. Menter // AIAA Journal. – 1994. – Vol. 32, Issue 8. – P. 1598-1605. – doi:10.2514/3.12149.
  9. Кампсти, Н. Аэродинамика компрессоров: пер. с англ / Н. Камсти. – М.: Мир. – 2000. – 688 с.
  10. Киприч, Т. В. Исследование методов и моделей обнаружения помпажных явлений в системе автоматического управления ГТД / Т. В. Киприч, В. Н. Харитонов, В. И. Дубровин // Авиационно-космическая техника и технология. – 2008. – № 9(56).  – С. 206-210.
  11. Мохаммадсадеги, Ф. Моделирование срывных и неустойчивых режимов работы ступени осевого компрессора для диагностики его предпомпажного состояния / Ф. Мохаммадсадеги // Вестник двигателестроения. Научно-технический журнал. – Запорожье, АО «Мотор Сич». – 2014. – №2. – С. 80-83.
  12. Варжицкий, Л. А. Исследование спектральной модели пульсаций давления в осевом компрессоре для диагностики газодинамической неустойчивости / Л. А. Варжицкий, Ю. В. Киселев, М. К. Сидоренко // Вибрационная прочность и надежность двигателей и систем летательных аппаратов. Сборник научных трудов. – Куйбышев: КУАИ. – 1988. – С. 20-24.
  13. Шорин, В. П. Акустические методы и средства измерения пульсаций давления / В. П. Шорин, Е. В. Шахматов, А. Г. Гимадиев и др. – Самара: СГАУ. – 2007. – 132 с.
  14. Колесинский, Л. Д. Определение вращающегося срыва в осевом многоступенчатом компрессоре ГТД / Л. Д. Колесинский, О. В. Макашева // Полет. – 2010. – № 3. – С. 36-41.
  15. Hung, М. Н. A Fast Algorithm of Temporal Median Filter for Background Subtraction / М. Н. Hung, J. S. Pan, C. H. Hsieh // Journal of Information Hiding and Multimedia Signal Processing. – 2014. – Vol. 5, №. 1. – P. 33-40.
  16. Чигрин, В. С. Віброакустика і вібродіагностика авіаційних двигунів: навч. посіб / В. С. Чигрин, С. І. Суховій. – Х.: Національний аерокосмічний університетт «ХАІ». – 2012. – 264 с.
  17. Ifeachor, E. C. Digital Signal Processing: A Practical Approach (2nd Edition) / E.C. Ifeachor, B.W. Jervis. – Prentice Hall. – 2002. – 934 р.




DOI: https://doi.org/10.20998/2413-4295.2016.12.09

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.