Forståelse af bladspidstiming
Definition: Hvad er bladspidstiming?
Klingespidstiming (BTT, også kaldet ikke-intrusivt stressmålingssystem eller NSMS) er en avanceret måleteknik til overvågning af individuelle turbiner, kompressorer eller ventilatorblade. vibrationer og stress ved hjælp af stationære optiske eller kapacitive sensorer, der registrerer præcise ankomsttider for bladspidser, når de passerer sensorplaceringer. Ved at sammenligne faktiske ankomsttider med forventede tider (baseret på rotorhastighed) beregner BTT-systemer bladudbøjning, vibrationsfrekvens, amplitude og kan registrere bladresonanser, revner og unormale vibrationer på individuelle vinger uden at kræve instrumentering monteret på selve de roterende vinger.
BTT er den primære metode til overvågning af bladtilstand i gasturbiner (flymotorer, industrielle turbiner) og afgørende for detektering af blade. træthed, resonansforhold og skader fra fremmedlegemer, der kan føre til katastrofalt knivsvigt og motorødelæggelse.
Driftsprincip
Måling af ankomsttidspunkt
- Sensorer placeret: Flere sensorer (typisk 2-8) omkring husets omkreds
- Forventet ankomst: Beregn hvornår bladspidsen skal nå hver sensor baseret på rotorhastigheden
- Faktisk ankomst: Sensor registrerer bladspidspassage med mikrosekundpræcision
- Tidsforskel: Afvigelse fra forventet = bladudbøjning
- Flere sensorer: Flere tidsmålinger pr. omdrejning løser vibrationer
- Blad for blad: Hvert blad spores individuelt
Beregning af afbøjning
- Tidsafvigelse × bladspidshastighed = spidsforskydning
- Forskydning indikerer bøjning/vibration af bladet
- Mikrosekund timingopløsning → mikrometerforskydningsopløsning
Sensortyper
Optiske sensorer
- Laser- eller LED-lyskilde
- Fotodetektor registrerer reflekteret lys
- Den mest almindelige BTT-sensortype
- God nøjagtighed og pålidelighed
Kapacitive sensorer
- Registrer bladspidsen ved kapacitansændring
- Ledende blad kræves
- Mindre påvirket af kontaminering end optisk
- Kortere føleafstand
Hvirvelstrømssensorer
- Ligner nærhedsprober
- Registrer metalliske klinger
- Robust og pålidelig
Applikationer
Gasturbinemotorer
- Udvikling og certificering af flymotorer
- Idriftsættelse af industriel turbine
- Overvågning af kompressor og turbineblade
- Flutter- og resonansdetektion
Dampturbiner
- Overvågning af LP-turbineblade
- Registrer skader eller resonans på bladet
- Vurdering af vibrationer langs lange blade
Store ventilatorer og kompressorer
- Inducerede trækventilatorer i kraftværker
- Aksiale kompressortrin
- Overvågning af kritisk bladtilstand
Oplysninger leveret
Individuel knivadfærd
- Hvert blad spores separat
- Identificer hvilke specifikke klinger der vibrerer
- Opdag revnede klinger (forskellig frekvens)
- FOD-detektion (fremmedlegemeskade)
Vibrationsfrekvenser
- Bladets naturlige frekvenser under drift
- Detekter resonansforhold
- Flutter-identifikation
- Karakterisering af tvungen respons
Stressvurdering
- Bladbøjning indikerer bøjningsspænding
- Overvågning af højcyklusudmattelse
- Sammenlign med designgrænser
- Forudsig den resterende levetid for bladet
Fordele i forhold til strain gauges
Ingen roterende instrumentering
- Trækmålere skal installeres på knive
- Brug for slæberinge eller telemetri (komplekst, dyrt)
- BTT bruger kun stationære sensorer
- Lavere omkostninger og kompleksitet
Alle klinger overvåget
- Tøjningsmålere typisk på 1-2 blade
- BTT overvåger hvert blad i scenen
- Identificerer afvigende blade
- Fuldstændig befolkningsvurdering
Permanent evne
- Kan installeres permanent
- Kontinuerlig eller periodisk overvågning
- Tøjningsmålere er ofte kun test
Udfordringer
Kompleks signalbehandling
- Undersamplede data (få punkter pr. omdrejning)
- Avancerede algoritmer nødvendige
- Aliasing-udfordringer
- Kræver specialiseret software
Installationskrav
- Skal have adgang til bladstien
- Ændringer af kabinettet kan være nødvendige
- Præcis sensorpositionering
- Kalibrering for specifik bladgeometri
Miljøspørgsmål
- Forurening af optik (udstødning, olie)
- Sensorer, der påvirker høj temperatur
- Vibrationer i huset påvirker målingerne
Bladspidstiming er en specialiseret, men kraftfuld teknik til ikke-påtrængende måling af bladvibrationer i turbomaskiner. Ved præcist at time bladspidsernes ankomster på flere sensorplaceringer overvåger BTT-systemer individuelle blades tilstand, registrerer resonanser og revner og forhindrer katastrofale bladfejl i gasturbiner og andet roterende maskineri med blade, hvor bladintegritet er afgørende for sikker og pålidelig drift.