فهم توقيت طرف الشفرة
التعريف: ما هو توقيت طرف الشفرة؟
توقيت طرف الشفرة (BTT، ويسمى أيضًا نظام قياس الإجهاد غير التطفلي أو NSMS) هي تقنية قياس متقدمة لمراقبة التوربينات الفردية أو الضاغط أو شفرة المروحة اهتزاز والإجهاد باستخدام مستشعرات بصرية أو سعوية ثابتة ترصد بدقة أوقات وصول أطراف الشفرات عند مرورها بمواقع المستشعرات. بمقارنة أوقات الوصول الفعلية بالأوقات المتوقعة (بناءً على سرعة الدوار)، تحسب أنظمة BTT انحراف الشفرات، وتردد الاهتزاز، وسعتها، ويمكنها اكتشاف رنينات الشفرة, والشقوق والاهتزازات غير الطبيعية على الشفرات الفردية دون الحاجة إلى أجهزة مثبتة على الشفرات الدوارة نفسها.
BTT هي الطريقة الأساسية لمراقبة صحة الشفرات في التوربينات الغازية (محركات الطائرات والتوربينات الصناعية) وهي ضرورية للكشف عن الشفرات تعب, ، وظروف الرنين، وأضرار الأجسام الغريبة التي يمكن أن تؤدي إلى فشل كارثي في الشفرة وتدمير المحرك.
مبدأ التشغيل
قياس وقت الوصول
- أجهزة الاستشعار الموضوعة: أجهزة استشعار متعددة (عادةً 2-8) حول محيط الغلاف
- موعد الوصول المتوقع: احسب متى يجب أن يصل طرف الشفرة إلى كل مستشعر بناءً على سرعة الدوار
- الوصول الفعلي: يكتشف المستشعر مرور طرف الشفرة بدقة تصل إلى ميكروثانية
- فارق التوقيت: الانحراف عن المتوقع = انحراف الشفرة
- أجهزة استشعار متعددة: قياسات زمنية متعددة لكل دورة تحل الاهتزاز
- شفرة بشفرة: تم تتبع كل شفرة على حدة
حساب الانحراف
- انحراف الوقت × سرعة طرف الشفرة = إزاحة الطرف
- يشير الإزاحة إلى انحناء/اهتزاز الشفرة
- دقة توقيت الميكروثانية → دقة إزاحة الميكرومتر
أنواع المستشعرات
أجهزة الاستشعار البصرية
- مصدر ضوء الليزر أو LED
- يستشعر كاشف الضوء الضوء المنعكس
- أكثر أنواع مستشعرات BTT شيوعًا
- دقة وموثوقية جيدة
أجهزة الاستشعار السعوية
- اكتشاف طرف الشفرة عن طريق تغيير السعة
- شفرة موصلة مطلوبة
- أقل تأثرًا بالتلوث من البصري
- مسافة استشعار أقصر
أجهزة استشعار التيار الدوامي
- مشابهة لمجسات القرب
- كشف الشفرات المعدنية
- متينة وموثوقة
التطبيقات
محركات توربينات الغاز
- تطوير محركات الطائرات وإصدار الشهادات لها
- تشغيل التوربينات الصناعية
- مراقبة الضاغط وشفرات التوربينات
- كشف الرفرفة والرنين
توربينات البخار
- مراقبة شفرات توربينات الضغط المنخفض
- اكتشاف تلف الشفرة أو الرنين
- تقييم اهتزاز الشفرة الطويلة
المراوح الكبيرة والضواغط
- مراوح السحب المستحثة في محطات الطاقة
- مراحل الضاغط المحوري
- مراقبة حالة الشفرة الحرجة
المعلومات المقدمة
سلوك الشفرة الفردية
- تم تتبع كل شفرة على حدة
- تحديد الشفرات المحددة التي تهتز
- كشف الشفرات المتشققة (تردد مختلف)
- الكشف عن تلف الأجسام الغريبة (FOD)
ترددات الاهتزاز
- الترددات الطبيعية للشفرة أثناء التشغيل
- الكشف عن ظروف الرنين
- تحديد الرفرفة
- توصيف الاستجابة القسرية
تقييم الإجهاد
- يشير انحراف الشفرة إلى إجهاد الانحناء
- مراقبة التعب أثناء الدورة العالية
- مقارنة بحدود التصميم
- توقع عمر الشفرة المتبقي
المزايا مقارنة بمقاييس الانفعال
لا يوجد أجهزة دوارة
- تتطلب مقاييس الانفعال التثبيت على الشفرات
- تحتاج إلى حلقات انزلاق أو قياس عن بعد (معقد ومكلف)
- يستخدم BTT أجهزة استشعار ثابتة فقط
- انخفاض التكلفة والتعقيد
جميع الشفرات تمت مراقبتها
- مقاييس الانفعال عادةً على 1-2 شفرة
- تراقب BTT كل شفرة في المرحلة
- يحدد الشفرات الشاذة
- تقييم السكان الكامل
القدرة الدائمة
- يمكن تثبيته بشكل دائم
- المراقبة المستمرة أو الدورية
- مقاييس الانفعال غالبًا ما تكون للاختبار فقط
التحديات
معالجة الإشارات المعقدة
- بيانات غير كافية (نقاط قليلة لكل دورة)
- هناك حاجة إلى خوارزميات متطورة
- تحديات التعرجات
- يتطلب برامج متخصصة
متطلبات التثبيت
- يجب الوصول إلى مسار الشفرة
- قد تكون هناك حاجة لتعديلات الغلاف
- تحديد موضع المستشعر بدقة
- معايرة لهندسة الشفرة المحددة
القضايا البيئية
- التلوث على البصريات (العادم، الزيت)
- ارتفاع درجة الحرارة يؤثر على أجهزة الاستشعار
- اهتزاز الغلاف يؤثر على القياسات
توقيت أطراف الشفرات تقنية متخصصة وفعّالة لقياس اهتزازات الشفرات بدقة في الآلات التوربينية. من خلال توقيت وصول أطراف الشفرات بدقة إلى مواقع استشعار متعددة، تراقب أنظمة BTT حالة كل شفرة على حدة، وتكشف الرنين والشقوق، وتمنع الأعطال الكارثية للشفرات في توربينات الغاز وغيرها من الآلات الدوارة ذات الشفرات، حيث تُعد سلامة الشفرات أمرًا بالغ الأهمية لضمان التشغيل الآمن والموثوق.