Диагностирование по параметрам вибрации

В эксплуатационных условиях контроль вибрации используется:

- для оценки допустимости ее уровня в интересах обеспечения динамической прочности элементов конструкции двигателя (допустимые уровни устанавливаются нормативными документами);

- для определения технического состояния ГТД и типа неисправности по характеру изменения вибрации.

Диагностирование изменения состояния ГТД связано с анализом тенденций изменения параметров вибрации от времени эксплуатации и выполняется по результатам ее регистрации в 10...40 полетах в сходных высотно-скоростных и режимных условиях работы двигателя.

Можно выделить несколько типов поведения вибрации, которые связаны с развитием неисправностей в роторной части двигателя: тренд, скачок, выброс и разброс (рис. 44).

Рис. 44. Изменение параметров вибрации [14]

Монотонный рост уровня вибрации - тренд (рис. 44а) свидетельствует об относительно медленном развитии неисправности, связанной с износом элементов проточной части или подшипников ротора.

Выброс – это скачкообразное увеличение вибрации с последующим возвращением к исходному уровню (рис. 44б). Возможная причина – неисправность виброизмерительной аппаратуры.

Скачок уровня вибрации (рис. 44в) может быть обусловлен мгновенным изменением неуравновешенности ротора из-за повреждения лопаток ротора посторонними предметами.

Появление значительной нестабильности уровня вибрации во времени (рис. 44г) может быть связано с влиянием внешних факторов, либо с ослаблением крепления двигателя и появлением резонансов в районе рабочих оборотов.

Вышеуказанные признаки могут проявляться и у исправных двигателей, поэтому необходим комплексный подход к анализу сигналов вибрации, включающий такие виды обработки, как спектральный анализ прямого и преобразованного спектра, полосовую фильтрацию, детектирование, статистический анализ. Ниже рассмотрены эти виды обработки сигналов более подробно.

На сколько эффективными бы ни были привёденные методы диагностирования, у всех них есть свои недостатки, заключающиеся в неоднозначности значения диагностических параметров, что приводит к дополнительным временным затратам на поиск причин и проверку достоверности информации. Например, изменение структурных геометрических параметров рабочей лопатки КВД (наличие эрозионного износа, забоины, вмятины, царапины, потеря материала) приводит к возникновению неуравновешенности ротора, проявляющейся в повышении уровня вибрации двигателя. В свою очередь, значение уровня вибрации имеет прямую связь с целостностью и состоянием подшипниковых опор. Для точного определения причины неисправности требуются более совершенные методы диагностирования, имеющие прямую связь между диагностическими и структурными параметрами.