Memahami Waktu Ujung Bilah
Definisi: Apa itu Blade Tip Timing?
Waktu ujung bilah (BTT, juga disebut sistem pengukuran tegangan non-intrusif atau NSMS) adalah teknik pengukuran canggih untuk memantau turbin, kompresor, atau bilah kipas individual getaran dan tekanan menggunakan sensor optik atau kapasitif stasioner yang mendeteksi waktu kedatangan ujung bilah secara tepat saat melewati lokasi sensor. Dengan membandingkan waktu kedatangan aktual dengan waktu yang diharapkan (berdasarkan kecepatan rotor), sistem BTT menghitung defleksi bilah, frekuensi getaran, amplitudo, dan dapat mendeteksi resonansi bilah, retakan, dan getaran abnormal pada masing-masing bilah tanpa memerlukan instrumentasi yang dipasang pada bilah yang berputar itu sendiri.
BTT adalah metode utama untuk pemantauan kesehatan bilah pada turbin gas (mesin pesawat, turbin industri) dan penting untuk mendeteksi kerusakan bilah. kelelahan, kondisi resonansi, dan kerusakan benda asing yang dapat mengakibatkan kegagalan bilah yang fatal dan kerusakan mesin.
Prinsip Operasi
Pengukuran Waktu Kedatangan
- Sensor Diposisikan: Beberapa sensor (biasanya 2-8) di sekitar lingkar casing
- Perkiraan Kedatangan: Hitung kapan ujung bilah harus tiba di setiap sensor berdasarkan kecepatan rotor
- Kedatangan Aktual: Sensor mendeteksi lintasan ujung bilah dengan presisi mikrodetik
- Perbedaan Waktu: Penyimpangan dari yang diharapkan = defleksi bilah
- Beberapa Sensor: Beberapa pengukuran waktu per revolusi mengatasi getaran
- Bilah demi Bilah: Setiap bilah dilacak secara individual
Perhitungan Defleksi
- Deviasi waktu × kecepatan ujung bilah = perpindahan ujung
- Perpindahan menunjukkan pembengkokan/getaran bilah
- Resolusi waktu mikrodetik → resolusi perpindahan mikrometer
Jenis Sensor
Sensor Optik
- Sumber cahaya laser atau LED
- Fotodetektor mendeteksi cahaya yang dipantulkan
- Jenis sensor BTT yang paling umum
- Akurasi dan keandalan yang baik
Sensor Kapasitif
- Deteksi ujung bilah dengan perubahan kapasitansi
- Diperlukan bilah konduktif
- Kurang terpengaruh oleh kontaminasi dibandingkan dengan optik
- Jarak penginderaan lebih pendek
Sensor Arus Eddy
- Mirip dengan probe jarak dekat
- Mendeteksi bilah logam
- Tangguh dan dapat diandalkan
Aplikasi
Mesin Turbin Gas
- Pengembangan dan sertifikasi mesin pesawat terbang
- Komisioning turbin industri
- Pemantauan bilah kompresor dan turbin
- Deteksi flutter dan resonansi
Turbin Uap
- Pemantauan bilah turbin LP
- Mendeteksi kerusakan bilah atau resonansi
- Penilaian getaran bilah panjang
Kipas dan Kompresor Besar
- Kipas angin induksi di pembangkit listrik
- Tahapan kompresor aksial
- Pemantauan kondisi bilah kritis
Informasi yang Disediakan
Perilaku Bilah Individu
- Setiap bilah dilacak secara terpisah
- Identifikasi bilah spesifik mana yang bergetar
- Mendeteksi bilah yang retak (frekuensi berbeda)
- Deteksi FOD (kerusakan benda asing)
Frekuensi Getaran
- Frekuensi alami bilah selama operasi
- Mendeteksi kondisi resonansi
- Identifikasi Flutter
- Karakterisasi respons paksa
Penilaian Stres
- Defleksi bilah menunjukkan tegangan tekuk
- Pemantauan kelelahan siklus tinggi
- Bandingkan dengan batas desain
- Memprediksi sisa umur bilah
Keunggulan Dibandingkan Strain Gauge
Tidak Ada Instrumentasi Berputar
- Pengukur regangan memerlukan pemasangan pada bilah
- Butuh slip ring atau telemetri (rumit, mahal)
- BTT hanya menggunakan sensor stasioner
- Biaya dan kompleksitas lebih rendah
Semua Blade Dimonitor
- Pengukur regangan biasanya pada 1-2 bilah
- BTT memonitor setiap bilah dalam tahap
- Mengidentifikasi bilah outlier
- Penilaian populasi lengkap
Kemampuan Permanen
- Dapat dipasang secara permanen
- Pemantauan berkelanjutan atau berkala
- Pengukur regangan seringkali hanya menguji
Tantangan
Pemrosesan Sinyal Kompleks
- Data yang kurang sampel (beberapa poin per revolusi)
- Diperlukan algoritma yang canggih
- Tantangan aliasing
- Membutuhkan perangkat lunak khusus
Persyaratan Instalasi
- Harus mengakses jalur blade
- Modifikasi casing mungkin diperlukan
- Penempatan sensor yang tepat
- Kalibrasi untuk geometri bilah tertentu
Masalah Lingkungan
- Kontaminasi pada optik (knalpot, oli)
- Suhu tinggi memengaruhi sensor
- Getaran casing mempengaruhi pengukuran
Pengaturan waktu ujung bilah merupakan teknik khusus namun canggih untuk pengukuran getaran bilah non-intrusif pada turbomachinery. Dengan pengaturan waktu kedatangan ujung bilah yang tepat di beberapa lokasi sensor, sistem BTT memantau kondisi setiap bilah, mendeteksi resonansi dan retakan, serta mencegah kegagalan bilah yang fatal pada turbin gas dan mesin putar berbilah lainnya di mana integritas bilah sangat penting untuk operasi yang aman dan andal.