Using signals from the gas-turbine engine shaft speed sensor in the diagnosis of the technical condition of its reduction gearbox

A A Avramenko,E V Sundukov,A E Sundukov,S M Plotnikov,A N Kryuchkov

doi:10.18287/2541-7533-2020-19-1-7-17

A A Avramenko, E V Sundukov + Show 3 more

Open Access

https://doi.org/10.18287/2541-7533-2020-19-1-7-17

Copy DOI

Abstract

It is shown that analyzing the signals from standard sensors of gas-turbine engine shaft speed we can resolve some issues of diagnostics of the technical condition of the reduction gearbox without installing any additional vibration transducers. It was found, in particular, that the vibration spectrum component generated by the wear of the differential reduction devices gear teeth causing resonant oscillations of the turbocharger blades produces torsional vibration at the appropriate frequency. The analysis of the parameters of the instantaneous rotational speed of the reduction gear output link (the shaft of the rear screw) made it possible to obtain some diagnostic indicators of the value of the reduction gear teeth wear on the basis of evaluation of the frequency deviations variance. It was established that the value of the diagnostic indicator is linearly dependent on the value of wear. The norm for this indicator was established for the engine under investigation. Significant influence of the load on its level was shown.

Highlights

Постановка задачи и метод решенияВ условиях эксплуатации газотурбинных двигателей (ГТД) регистрируется большое количество параметров, в том числе частоты вращения его роторов, которые могут быть использованы в решении ряда диагностических задач
Мые «штатные» системы виброизмерений предназначены для оценки вибросостояния в ограниченном диапазоне частот, что не позволяет решать задачи оценки технического состояния зубчатых зацеплений
It is shown that analyzing the signals from “standard” sensors of gas-turbine engine shaft speed we can resolve some issues of diagnostics of the technical condition of the reduction gearbox without installing any additional vibration transducers

Summary

Постановка задачи и метод решения

В условиях эксплуатации ГТД регистрируется большое количество параметров, в том числе частоты вращения его роторов, которые могут быть использованы в решении ряда диагностических задач. Идентификация некоторых источников высокочастотных колебаний элементов конструкций ТК, а также диагностика уровней износа шестерён редуктора, может быть выполнена по анализу сигналов со «штатных» датчиков частоты вращения роторов ГТД. На основе анализа сигнала с датчика частоты вращения ротора ТК на переходных режимах работы двигателя можно идентифицировать наличие или отсутствие крутильных колебаний. Что на один шаг солнечной шестерни приходится угол в 10 градусов (36 зубьев), можно оценить погрешность тахометрических датчиков относительно основного шага зацепления, которая составит: – для датчика частоты вращения ротора ТК – 2,7%; – для ВЗВ – 4,8%. С учётом основной погрешности по частоте датчика ДТЭ–2 суммарные значения соответственно составят 3,1 и 5,0%. Следовательно увеличение износа на 15% относительно исходного состояния можно оценить по частотным параметрам сигнала с датчика частоты вращения вала заднего винта. В [7] отмечается, что индукционный датчик частоты вращения роторов двигателей, при наличии их крутильных колебаний, может выступать как измеритель крутильной вибрации. Где U1,Ui – соответственно амплитудные значения сигналов (в вольтах, В) частот вращения ротора ТК ( p ) и крутильных колебаний ( i )

Результаты и их обсуждение

No двигателя

Режим двигателя относительно номинального Ne

Библиографический список

OF THE TECHNICAL CONDITION OF ITS REDUCTION GEARBOX