Буй Нгок Ми, Головков А. А., Мамруков А. В. Електротехнічний університет (ЛЕТІ) Проф. Попова, буд.5, Санкт-Петербург – 197376, Росія Тел.: +7 (812) 3464516; e-mail: 1аИ6@vilan.spb.ru

Анотація – у доповіді наводяться результати моделювання характеристик антен, розташованих поблизу лопаток робочого колеса парової турбіни. Аналізуються явища затягування частоти НВЧ автогенератора, працюючого на цю антену. Показано, що для отримання повної інформації про радіальних і осьових биттях лопаток доцільно використовувати двочастотні режими роботи генератора і в якості стабілізуючого частоту елемента використовувати резонатор антени.

I. Вступ

Точні вимірювання параметрів вібрацій лопаток робочих коліс парових турбін представляє складну задачу, успішне вирішення якої може бути виконано радіотехнічними або оптичними методами. Традиційно використовувані індукційні датчики та датчики на основі ефекту Холла не забезпечують необхідної точності вимірювань, особливо для випробувальних стендів. Великі точності вимірювань вібрацій забезпечують радіочастотні методи. Однак випромінюючого елемента доводиться працювати в складних умовах, як з точки зору оточення металевими поверхнями, як рухомими, так і нерухомими, так і агресивним середовищем.

II. Основна частина

Для визначення параметрів вібрацій пропонується використовувати СВЧ автогенератори, навантажені на випромінювачі, Зміна умов роботи антени за рахунок проходження повз випромінювача лопатки турбінного колеса буде приводити до зміни частоти і амплітуди сигналу автогенератора. Подальша обробка тимчасових залежностей частоти та амплітуди коливань автогенератора дозволяє визначити параметри вібрацій лопаток. Для оцінки можливості застосування такого методу вимірів вібрацій було виконано моделювання роботи комплексу антена-автогенератор НВЧ в кожусі турбіни поблизу її робочого колеса. Схема моделювання показана на рис.1.

Puc. 4. Залежність від частоти модуля і фази коефіцієнта відбиття на вхідному порте антени (зсув по осі Y турбіни).

Fig. 4. Dependence of the module and phase of reflection factor upon frequency at input of the antenna (shift on axis Y of the turbine)

Зміна модуля і фази вхідного коефіцієнта відбиття антени при радіальних биттях лопатки імітувалося зміщенням лопатки уздовж осі Y. Частково результати моделювання представлені на рис. 4.

Тут криві 1 відповідають центральному положенню лопатки, криві 2 зрушенню лопатки вздовж осі Y на 15 мм, а крива 3 – зрушення на -15 мм.

Як видно з наведених графіків для отримання інформації про радіальних і осьових биттях лопаток необхідно використовувати два автогенератора, що працюють на частотах 2.4 і 4 ГГц.

III. Висновок

На основі полноволнового моделювання були обрані частоти вимірювальних автогенераторів та розроблено структурні схеми вимірювачів, що використовують, що працюють на антени автогенераторів в якості датчиків радіальних і осьових вібрацій.

IV. Список літератури

[1] Арш Е. І. автогенераторного методи та засоби вимірювань. – М.: Машинобудування, 1979.

MEASUREMENT OF VIBRATION PARAMETERS OF STEAM TURBINES BLADES USING MICROWAVE APPROACH

Bui Ngoc My, Golovkov A. A., Mamroukov A. A.

Electrotechnical university (LETI)

Prof. Popov, 5, St.-Petersburg – 197376, Russia phone: +7(812) 3464516 e-mail: Iab16@vilan.spb.ru

Abstract – In this paper the antennas parameters modeling results for antenna location close to the steam turbine working blade wheel are discussed. The frequency pulling phenomenon of the UHF oscillator, working for this antenna is analysed.

I.  Introduction

Exact measurements of vibration parameters of steam turbines blade wheel is a rather difficult problem. The solution can be successfully achieved using radio engineering or optical methods.

II.  Main part

It is shown, that for reception of the full information about radial and axial blade pulsation it is expedient to use two- frequency operating modes of the UHF oscillator, and to use the antenna resonator as an element for the frequency stabilization. The further processing of the of frequency and amplitude time signals of the UHF oscillator allows to define parameters of blade vibrations. For estimation of the offered method application possibility the modeling of the operation conditions of the UHF oscillator antenna located near a blade was fulfilled.

III.  Conclusion

On the basis of full wave modeling, measuring oscillators were chosen and block diagrams of the measuring instruments were designed.

Анотація – Представлені результати розрахунків резонансних частот біконічної і конічного резонатора з металевим або діелектричним стрижнем. Показано, що при використанні металевих стрижнів для перебудови резонансної частоти резонатора крутизна перебудови частоти в 1,2-2 рази вище, ніж при використанні діелектричних стрижнів.

I. Вступ

Основною перевагою резонаторних методів вимірювання параметрів руху є бе-зинерціонность і висока роздільна здатність навіть при дуже невеликих переміщеннях, що дозволяє з успіхом використовувати їх для вимірювання таких параметрів, як амплітуда і частота вібрацій, а також віброприскорення. Використання конічних або біконічних резонаторів дозволяє реалізувати відкриту резонансну систему і тим самим забезпечити можливість безконтактної перебудови резонансної частоти

[1,2]. Для вироблення рекомендацій щодо застосування таких резонаторів необхідно знати їх характеристики. Метою даної роботи є вивчення залежності резонансної частоти конічного або біконічної резонатора від положення металевого або діелектричного стержня, введеного всередину резонатора.

II. Основна частина

Довільний вид функції постійної поширення нерегулярних волноведущих систем не дозволяє отримати рішення хвильового рівняння Гельмгольца в аналітичному вигляді. До числа найбільш поширених методів наближеного розв’язання рівнянь такого типу можна віднести метод еталонних рівнянь. Метод полягає в тому, що вихідному рівнянню ставиться у відповідність диференціальне рівняння, що володіє аналогічними з вихідним рівнянням властивостями і разрешаемое через відомі функції, а потім за відомими формулами рішення вихідного рівняння виражається через рішення еталонного.

На рис. 1-2 наведено результати розрахунків залежностей нормованих резонансних частот до0а0 конічних і біконічних резонаторів від нормованого коефіцієнта заповнення, що визначається як / = д / я0,/-Частота електромагнітного коливання, е0, / І0 – Діелектрична і магнітна проникності вакууму. При цьому в якості параметрів використовувалися кут при вершині конуса <