компрессорной части турбокомпрессора 6 и цифрового указателя оборотов 13, соединённого с блоком обработки информации и управления стендом 17. В случае отклонения и смещения вала в радиальном и осевом направлениях в подшипниковом узле вала турбокомпрессора 6 блок регистрации положения вала в подшипнике 15, подключенный к компрессору турбокомпрессора 6, подает сигнал возникновения дисбаланса вала турбокомпрессора 6 на блок обработки информации и управления стендом 17.
Схема развития дисбаланса ротора ТКР от его исправного состояния к не исправному представлена на рисунке 3. Как видно из рисунка, обозначенная неисправность обусловлена смещением оси вращающейся массы на величину радиуса прецессии. Прецессионное движение представляется как движения обкатывания вращающегося ротора относительно поверхности опор подшипников.
|
|
а) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
б) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 3. Расположение моновтулки и ротора в корпусе турбокомпрессора: |
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
а) исправное состояние; б) неисправное состояние |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
Как видно из рисунка, обозначенная неисправность обусловлена смещением оси |
|||||||||||||||||||||
вращающейся массы на величину радиуса прецессии. Прецессионное движение представляется как |
||||||||||||||||||||||
движение обкатывания вращающегося ротора относительно поверхности опор подшипников. |
|
|
||||||||||||||||||||
|
В исправном состоянии ротор турбокомпрессора будет описывать траекторию в виде |
|||||||||||||||||||||
окружности (рис. 3, а), формируемый сигнал, полученный от магнитно-индукционного датчика, не |
||||||||||||||||||||||
изменится, то есть U (t) const . При этом расстояние от центра вала до магнитно-индукционного |
||||||||||||||||||||||
датчика будет постоянным |
hi |
const |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2,6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2,6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2,4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2,4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ТКР 0,2 kV 1,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ТКР 0,2 kV |
1,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,4 |
|
|
зазор отсутствует |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
0,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-0,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-0,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-0,4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-0,4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-0,6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-0,6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4,2 |
4,4 |
4,6 |
4,8 |
5 |
5,2 |
|
5,4 |
5,6 |
5,8 |
6 |
6,2 |
14,6 |
14,8 |
15 |
15,2 |
15,4 |
15,6 |
15,8 |
16 |
16,2 |
16,4 |
16,6 |
|
|
|
Рис. 4. Зарегистрированное прецессионное движение вала турбокомпрессора |
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
и форма его сигнала (слева), исправное состояние (справа) |
|
|
|
|
|
||||||||||||
При возникновении неисправности (рис. 3, б), когда поток вектора магнитной индукции магнита через площадь замкнутого проводящего контура изменится, возникнет ЭДС. Сигнал, поступаемый от
датчика, поменяется, то есть напряжение U (t) изменит свое значение. При этом расстояние между
магнитно-индукционным датчиком и магнитом hi будет находится в пределах: hmin hi |
hmax . |
Форма исследуемого сигнала представлена на рисунке 4. |
|
Заключение. Использование разработанного технического средства |
контроля |
работоспособности турбокомпрессора позволяет осуществлять качественную проверку в условиях, близких к эксплуатационным, а также расширить диагностические возможности испытательных стендов при определении причин нарушения работоспособности турбокомпрессоров на стадиях их производства или ремонта.
Библиографический список
1.Пат. 2640460 Российская Федерация, МПК G01M 15/14 (2006.01), G01M 15/02 (2006.01). Стенд для «холодной» обкатки турбокомпрессоров энергетических установок / Курбаков И. И., Иншаков А. П., Карпов В. Н. [и др.] ; патентообладатель Курбаков И. И. – № 2017100435 ; заявл. 09.01.2017 ; опубл. 09.01.2018, Бюл.
№1. – 2 с.
2.Иншаков, А. П. Диагностика турбокомпрессоров с помощью информационно-измерительного комплекса / А. П. Иншаков, И. И. Курбаков, А. Н. Кувшинов // Энергоэффективные и ресурсосберегающие технологии и системы : межвуз. сб. науч. тр. – Саранск : Изд-во Мордовского университета, 2013. – С. 142-143.
3.Иншаков, А. П. Использование динамических характеристик двигателя и турбокомпрессора для диагностирования систем газотурбинного наддува / А. П. Иншаков, И. И. Курбаков, М. С. Курбакова // Известия Самарской государственной сельскохозяйственной академии. – 2017. – № 3. – С. 34-39.
4.Пат. 145761 Российская Федерация, МПК G01P3/00. Устройство для измерения частоты вращения вала турбокомпрессора / Иншаков А. П., Курбаков И. И., Кувшинов А. Н., Корнаухов О. Ф. ; патентообладатель ФГБОУ ВПО «Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарёва».– № 2013157453 ; заявл. 24.12.2013 ; опубл. 27.09.2014, Бюл. № 27. – 2 с.
5.Иншаков, А. П. Способ диагностирования системы воздухоподачи тракторного дизеля / А. П. Иншаков, И. И. Курбаков, А. Н. Кувшинов // Известия Самарской государственной сельскохозяйственной академии. –
2014. – № 3. – С. 67-71.
6.Zheng, X. Experimental investigation of surge and stall in a turbocharger centrifugal compressor with a vaned diffuser / X. Zheng, Z. Sun, T. Kawakubo, H. Tamaki // Experimental Thermal and Fluid Science. – 2016. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.expthermflusci.2016.11.036.
7.Pastoretal, J. V. Mechanical Systems and Signal Processing. – 2012. – №32. – P. 292-305.
8.Dyk, Š. Effect of various analytical descriptions of hydrodynamic forces on dynamics of turbochargers supported by floating ring bearings / Š. Dyk, L. Smolík, M. Hajžman // Tribology International. – 2018. – №126. – P. 65-79. DOI:10.1016/j.triboint.2018.04.033.
Bibliography
1.Pat. 2640460 Russian Federation, IPC G01M 15/14 (2006.01), G01M 15/02 (2006.01). Stand for «cold» running turbochargers power plants / I. I. Kurbakov, A. P. Inshakov, V. N. Karpov [et al.] ; patentee Kurbakov I. I. –
№2017100435 ; appl. 09.01.2017 ; publ. 09.01.2018, Bull. №1. – 2 р.
2.Inshakov, A. P. Diagnostics of turbochargers with the help of a measuring complex / A. P. Inshakov, I. I. Kurbakov, A. N. Kuvshinov // Energy-saving technologies and systems : interuniversity collection of scientific works. – Saransk : publishing House of the University of Mordovia, 2013. – P. 142-143.
3.Inshakov, A. P. Use of the dynamic characteristics of the engine and turbocoupes-Sora to diagnose supercharging system / A. P. Inshakov, I. I. Kurbakov, M. S. Kurbakova // Bulletin of the Samara state agricultural Academy. – 2017.
– № 3. – P. 34-39.
4.Pat. 145761 Russian Federation, IPC G01P3 / 00. A device for measuring the speed of the shaft of the turbocharger / Inshakov A. P., Kurbakov I. I., Kuvshinov A. N., Kornauhov O. F. ; the patent holder FSBEI HVE Ogarev Mordovia State University. – № 2013157453 ; declared. 24.12.2013 ; publ. 27.09.2014, Bul. № 27. – 2 p.
5.Inshakov, A. P. Method of diagnostics of the system of the tractor diesel engine of the air-Inshakov, the method of diagnostics of the airin / A. P. Inshakov, I. I. Kurbakov, A. N. Kuvshinov // Bulletin of the Samara state agricultural Academy. – 2014. – № 3. – P. 67-71.
6.Zheng, X. Experimental investigation of surge and stall in a turbocharger centrifugal compressor with a vaned diffuser / X. Zheng, Z. Sun, T. Kawakubo, H. Tamaki // Experimental Thermal and Fluid Science. – 2016. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.expthermflusci.2016.11.036.
7.Pastoretal, J. V. Mechanical Systems and Signal Processing. – 2012. – №32. – P. 292-305.
8.Dyk, Š. Effect of various analytical descriptions of hydrodynamic forces on dynamics of turbo-chargers supported by floating ring bearings / Š. Dyk, L. Smolík, M. Hajžman // Tribology International. – 2018. – №126. – P. 65-79. DOI:10.1016/j.triboint.2018.04.033.