Razumijevanje vremena vrha oštrice
Definicija: Što je vrijeme određivanja vremena vrha lopatice?
Vremenski raspored vrha oštrice (BTT, također nazvan neinvazivni sustav mjerenja naprezanja ili NSMS) je napredna tehnika mjerenja za praćenje pojedinačnih lopatica turbine, kompresora ili ventilatora vibracija i naprezanja pomoću stacionarnih optičkih ili kapacitivnih senzora koji detektiraju precizna vremena dolaska vrhova lopatica dok prolaze pored lokacija senzora. Uspoređujući stvarna vremena dolaska s očekivanim vremenima (na temelju brzine rotora), BTT sustavi izračunavaju otklon lopatica, frekvenciju vibracija, amplitudu i mogu detektirati rezonancije lopatica, pukotine i abnormalne vibracije na pojedinačnim lopaticama bez potrebe za instrumentacijom montiranom na same rotirajuće lopatice.
BTT je primarna metoda za praćenje stanja lopatica u plinskim turbinama (zrakoplovni motori, industrijske turbine) i ključna je za otkrivanje stanja lopatica. umor, rezonantni uvjeti i oštećenja stranim predmetima koji bi mogli dovesti do katastrofalnog kvara lopatica i uništenja motora.
Princip rada
Mjerenje vremena dolaska
- Položaj senzora: Više senzora (obično 2-8) oko opsega kućišta
- Očekivani dolazak: Izračunajte kada vrh lopatice treba stići do svakog senzora na temelju brzine rotora
- Stvarni dolazak: Senzor detektira prolaz vrha lopatice s preciznošću od mikrosekunde
- Vremenska razlika: Odstupanje od očekivanog = otklon lopatice
- Višestruki senzori: Višestruka mjerenja vremena po okretu rješavaju vibracije
- Oštrica po oštrici: Svaka oštrica prati se pojedinačno
Izračun otklona
- Vremensko odstupanje × brzina vrha lopatice = pomak vrha
- Pomak ukazuje na savijanje/vibracije lopatice
- Mikrosekundna vremenska rezolucija → mikrometarska rezolucija pomaka
Vrste senzora
Optički senzori
- Laserski ili LED izvor svjetlosti
- Fotodetektor osjeća reflektiranu svjetlost
- Najčešći tip BTT senzora
- Dobra točnost i pouzdanost
Kapacitivni senzori
- Detekcija vrha lopatice promjenom kapaciteta
- Potrebna je vodljiva oštrica
- Manje podložan kontaminaciji nego optički
- Kraća udaljenost osjeta
Senzori vrtložnih struja
- Slično sondama za blizinu
- Otkrivanje metalnih oštrica
- Robustan i pouzdan
Primjene
Plinski turbinski motori
- Razvoj i certifikacija zrakoplovnih motora
- Puštanje u rad industrijskih turbina
- Nadzor lopatica kompresora i turbine
- Detekcija treperenja i rezonancije
Parne turbine
- Praćenje lopatica LP turbine
- Otkrivanje oštećenja ili rezonancije lopatice
- Procjena vibracija dugih lopatica
Veliki ventilatori i kompresori
- Ventilatori s induciranim propuhom u elektranama
- Aksijalni stupnjevi kompresora
- Praćenje kritičnog stanja lopatica
Pružene informacije
Ponašanje pojedinačnih oštrica
- Svaka oštrica prati se zasebno
- Odredite koje specifične lopatice vibriraju
- Otkrivanje napuknutih lopatica (različite frekvencije)
- Detekcija oštećenja stranim predmetom (FOD)
Frekvencije vibracija
- Prirodne frekvencije lopatica tijekom rada
- Otkrivanje rezonantnih uvjeta
- Identifikacija fluttera
- Karakterizacija prisilnog odgovora
Procjena stresa
- Otklon lopatice ukazuje na naprezanje savijanja
- Praćenje visokocikličkog umora
- Usporedite s ograničenjima dizajna
- Predvidite preostali vijek trajanja lopatice
Prednosti u odnosu na mjerače naprezanja
Bez rotirajuće instrumentacije
- Mjerači naprezanja zahtijevaju ugradnju na lopatice
- Trebaju klizni prstenovi ili telemetrija (složeno, skupo)
- BTT koristi samo stacionarne senzore
- Niži troškovi i složenost
Svi noževi se prate
- Mjerači naprezanja obično na 1-2 lopatice
- BTT prati svaku lopaticu u fazi
- Identificira oštrice koje se ne uklapaju
- Potpuna procjena populacije
Trajna sposobnost
- Može se trajno instalirati
- Kontinuirano ili periodično praćenje
- Mjerači naprezanja često se koriste samo za ispitivanje
Izazovi
Obrada složenih signala
- Nedovoljno uzorkovani podaci (malo točaka po okretu)
- Potrebni sofisticirani algoritmi
- Izazovi aliasiranja
- Zahtijeva specijalizirani softver
Zahtjevi za instalaciju
- Mora se pristupiti putanji oštrice
- Možda će biti potrebne modifikacije kućišta
- Precizno pozicioniranje senzora
- Kalibracija za specifičnu geometriju lopatice
Problemi zaštite okoliša
- Kontaminacija optike (ispušni plinovi, ulje)
- Visoka temperatura koja utječe na senzore
- Vibracije kućišta koje utječu na mjerenja
Mjerenje vremena dolaska vrha lopatice specijalizirana je, ali moćna tehnika za neinvazivno mjerenje vibracija lopatica u turbostrojevima. Preciznim mjerenjem vremena dolaska vrha lopatice na više lokacija senzora, BTT sustavi prate stanje pojedinačnih lopatica, otkrivaju rezonancije i pukotine te sprječavaju katastrofalne kvarove lopatica u plinskim turbinama i drugim rotirajućim strojevima s lopaticama gdje je integritet lopatica ključan za siguran i pouzdan rad.