АЛГОРИТМЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СИСТЕМ ИЗМЕРЕНИЯ РАДИАЛЬНЫХ И
ОСЕВЫХ СМЕЩЕНИЙ ТОРЦОВ ЛОПАТОК СЛОЖНОЙ ФОРМЫ 

Белопухов Валентин Николаевич, кандидат технических наук, научный сотрудник Институт проблем управления сложными системами Российской академии наук (Россия, г. Самара, ул.Садовая, 61), bvnsam@mail.ru
Боровик Сергей Юрьевич, доктор технических наук, ведущий научный сотрудник Институт проблем управления сложными системами Российской академии наук (Россия, г. Самара, ул.Садовая, 61), borovik@iccs.ru
Кутейникова Марина Михайловна, научный сотрудник Институт проблем управления сложными системами Российской академии наук (Россия, г. Самара, ул. Садовая, 61), m.kuteynikova@mail.ru

681.518

Актуальность и цели. Рассмотрена задача измерения радиальных и осевых смещений торцов лопаток сложной формы и повышенной кривизны поверхности, применяемых в турбинах современных газотурбинных двигателей. Даны краткие описания особенностей методов измерения таких смещений на основе применения распределенных кластеров одновитковых вихретоковых датчиков с чувствительными элементами в виде отрезка проводника. Целью исследования являлась разработка основных алгоритмов функционирования систем измерения, реализующих указанные методы.
Материалы и методы. В качестве основных методов применены численный анализ, аппроксимационные методы, теория алгоритмов.
Результаты. Предложены алгоритмы функционирования систем, реализующих методы измерения радиальных и осевых смещений торцов лопаток сложной формы, в том числе алгоритмы предварительной обработки и сжатия исходной измерительной информации, а также определения цифровых кодов, соответствующих информативным сигналам датчиков в моменты прохождения торцами контролируемых лопаток их чувствительных элементов.
Выводы. Приведенные в статье решения обеспечивают сжатие данных и их передачу на верхний уровень в ПЭВМ в ограниченном объеме, что повышает быстродействие системы, а также уменьшение погрешности дискретизации за счет восстановление огибающей кодов путем интерполяционной обработки на основе аппроксимации выборок кодов полиномами Чебышева I рода или квадратичной параболой с последующим нахождением экстремума восстановленной функции.

Ключевые слова

одновитковый вихретоковый датчик, радиальные и осевые смещения, турбина, лопатки сложной формы, система измерения, алгоритмы функционирования

 Скачать статью в формате PDF

1. Некоторые вопросы проектирования авиационных газотурбинных двигателей / Е. А. Гриценко, В. П. Данильченко, В. П. Лукачев, Ю. Л. Ковылов, В. Е. Резник, Ю. И. Цыбизов. – Самара : Самарский научный центр РАН, 2002. – 527 с.
2. Прокопец, А. Необходимость диагностирования радиальных зазоров в проточной части газотурбинных двигателей / А. Прокопец, Б. Ревзин, А. Рожков // Газотурбинные технологии. – 2004. – № 4. – С. 5–7.
3. Кластерные методы и средства измерения деформаций статора и координат смещений торцов лопаток и лопастей в газотурбинных двигателях / под общ. ред. О. П. Скобелева. – М. : Машиностроение, 2011. – 298 с.
4. Беленький, Л. Б. Одновитковые вихретоковые датчики: от кластерных композиций к кластерным конструкциям / Л. Б. Беленький, Б. К. Райков, Ю. Н. Секисов, О. П. Скобелев // Проблемы управления и моделирования в сложных системах : тр. VI Междунар. конф. – Самара : Самарский научный центр РАН, 2004. - C. 437–443.
5. Измерение радиальных зазоров между статором турбины и торцами лопаток сложной формы с помощью одновитковых вихретоковых датчиков / С. Ю. Боровик, М. М. Кутейникова, Б. К. Райков, Ю. Н. Секисов, О. П. Скобелев // Мехатроника, автоматизация, управление. – 2013. – № 10. – С. 38–46.
6. Боровик, С. Ю. Метод измерения радиальных и осевых смещений торцов лопаток сложной формы с повышенной чувствительностью и в расширенном диапазоне / С. Ю. Боровик, М. М. Кутейникова, Б. К. Райков, Ю. Н. Секисов, О. П. Скобелев // Автометрия. - 2015. – Т. 51, № 3. – С. 104–112.
7. Беленький, Л. Б. Измерительная цепь с одновитковыми вихретоковыми датчиками и приближенным дифференцированием / Л. Б. Беленький, О. П. Скобелев // Проблемы управления и моделирования в сложных системах : тр. XIV Междунар. конф. – Самара : Изд-во СамНЦ РАН, 2012. – С. 602–606.
8. Кутейникова, М. М. Алгоритм вычисления радиальных и осевых смещений торцов лопаток / М. М. Кутейникова, Ю. Н. Секисов // Проблемы управления и моделирования в сложных системах : тр. XII Междунар. конф. – Самара : Изд-во СамНЦ РАН, 2010. –С. 323–327.
9. Методы и средства измерения многомерных перемещений элементов конструкций силовых установок / под ред. Ю. Н. Секисова, О. П. Скобелева. – Самара : Изд-во СамНЦ РАН, 2001. – 188 с.
10. А.с. 1550608 SU, МКИ H 03 K 5/153. Устройство для фиксации момента прохождения задним фронтом импульса заданного уровня / Белопухов В. Н., Малов А. Н., Подвигин В. Н. – № 4332427/24-21 ; заяв. 24.11.87 ; опубл. 15.03.90, Бюл. № 10.
11. Боровик, С. Ю. Система измерения радиальных зазоров на закапотированной винтовентиляторной установке / С. Ю. Боровик, С. М. Игначков, С. А. Ильинский и др. // Известия вузов. Авиационная техника. – 2004. – № 3. – С. 77–79.
12. Носач, В. В. Решение задач аппроксимации с помощью персональных компьютеров / В. В. Носач. – М. : МИКАП, 1994. – 382 с.
13. Яковенко, П. Г. Моделирование систем : учеб. пособие / П. Г. Яковенко. – Томск : Изд-во Томс. политехн. ун-та, 2009. – 106 с.
14. Пантелеев, А. В. Методы оптимизации в примерах и задачах / А. В. Пантелеев, Т. А. Летова. – 3-е изд. – М. : Высш. шк., 2008. – 544 с.
15. Румшинский, Л. З. Математическая обработка результатов эксперимента / Л. З. Румшинский. – М. : Наука, 1971. – 192 с.
16. Бронштейн, И. Н. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов / И. Н. Бронштейн, К. А. Семендяев. – М. : Наука, 1986. – 544 с.