ブレードチップタイミングとは？非侵入型ブレードモニタリング• ポータブルバランサー、振動分析装置「Balanset」は、破砕機、ファン、マルチャー、コンバインのオーガー、シャフト、遠心分離機、タービン、その他多くのローターの動的バランス調整に使用されます。 ブレードチップタイミングとは？非侵入型ブレードモニタリング• ポータブルバランサー、振動分析装置「Balanset」は、破砕機、ファン、マルチャー、コンバインのオーガー、シャフト、遠心分離機、タービン、その他多くのローターの動的バランス調整に使用されます。

ブレードチップタイミングとは？非侵入型ブレードモニタリング

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ブレード先端タイミングの理解

定義: ブレード先端タイミングとは何ですか?

ブレード先端タイミング （BTT、非侵入型応力測定システムまたはNSMSとも呼ばれる）は、個々のタービン、コンプレッサー、またはファンブレードを監視するための高度な測定技術です。 振動 固定式の光学式または静電容量式センサーを用いて、ブレード先端がセンサー位置を通過する際の正確な到達時間を検出し、ブレードの応力を計測します。BTTシステムは、実際の到達時間と予測時間（ローター速度に基づく）を比較することで、ブレードのたわみ、振動周波数、振幅を計算し、 ブレード共振, 回転ブレード自体に計測機器を取り付けることなく、個々のブレードのひび割れや異常振動を検出します。.

BTTは、ガスタービン（航空機エンジン、産業用タービン）のブレードの健全性を監視するための主要な方法であり、ブレードの損傷を検出するために重要です。 倦怠感, 、共振状態、異物による損傷などにより、壊滅的なブレードの破損やエンジンの破壊につながる可能性があります。.

動作原理

到着時間測定

  1. センサーの配置: ケーシングの周囲に複数のセンサー（通常2～8個）
  2. 到着予定時刻: ローター速度に基づいて、ブレードの先端が各センサーに到達するタイミングを計算します。
  3. 実際の到着: センサーはマイクロ秒の精度でブレード先端の通過を検出します
  4. 時差： 予想からの逸脱 = ブレードのたわみ
  5. 複数のセンサー: 回転ごとに複数の時間測定により振動を解決
  6. 刃ごとに： 各ブレードは個別に追跡されます

たわみ計算

  • 時間偏差 × ブレード先端速度 = 先端変位
  • 変位はブレードの曲がり/振動を示す
  • マイクロ秒のタイミング分解能 → マイクロメートルの変位分解能

センサーの種類

光学センサー

  • レーザーまたはLED光源
  • 光検出器は反射光を感知する
  • 最も一般的なBTTセンサータイプ
  • 優れた精度と信頼性

静電容量センサー

  • 静電容量の変化でブレード先端を検出
  • 導電性ブレードが必要
  • 光学式よりも汚染の影響を受けにくい
  • 検知距離が短い

渦電流センサー

  • 近接プローブに類似
  • 金属刃の検出
  • 頑丈で信頼性が高い

アプリケーション

ガスタービンエンジン

  • 航空機エンジンの開発と認証
  • 産業用タービンの試運転
  • コンプレッサーとタービンブレードの監視
  • フラッターと共振の検出

蒸気タービン

  • 低圧タービンブレード監視
  • ブレードの損傷や共振を検出する
  • 長翼振動評価

大型ファンとコンプレッサー

  • 発電所の誘引通風機
  • 軸流圧縮機段
  • 重要なブレードの状態監視

提供される情報

個々のブレードの動作

  • 各ブレードは個別に追跡されます
  • どのブレードが振動しているかを特定する
  • ひび割れたブレードの検出（異なる周波数）
  • FOD（異物損傷）検出

振動周波数

  • 運転中のブレードの固有振動数
  • 共鳴条件を検出する
  • フラッター識別
  • 強制応答の特性

ストレス評価

  • ブレードのたわみは曲げ応力を示す
  • 高サイクル疲労モニタリング
  • 設計限界と比較
  • ブレードの残存寿命を予測する

ひずみゲージに対する利点

回転計なし

  • ひずみゲージはブレードに取り付ける必要がある
  • スリップリングまたはテレメトリが必要（複雑、高価）
  • BTTは固定センサーのみを使用する
  • コストと複雑さの低減

すべてのブレードを監視

  • ひずみゲージは通常1～2枚のブレードに取り付けられます
  • BTTはステージ内のすべてのブレードを監視します
  • 外れ値のブレードを識別します
  • 完全な人口評価

永続的な能力

  • 恒久的に設置可能
  • 継続的または定期的な監視
  • ひずみゲージはテスト専用であることが多い

課題

複雑な信号処理

  • サンプリング不足のデータ（1回転あたりのポイント数が少ない）
  • 高度なアルゴリズムが必要
  • エイリアシングの課題
  • 専用のソフトウェアが必要

インストール要件

  • ブレードパスにアクセスする必要がある
  • ケースの改造が必要になるかもしれない
  • 正確なセンサー配置
  • 特定のブレード形状に合わせたキャリブレーション

環境問題

  • 光学系の汚染（排気、オイル）
  • センサーに影響を与える高温
  • 測定に影響を与えるケーシングの振動

ブレード先端タイミングは、ターボ機械における非侵入型ブレード振動測定のための特殊かつ強力な技術です。複数のセンサー位置におけるブレード先端の到達タイミングを正確に測定することで、BTTシステムは個々のブレードの状態を監視し、共振や亀裂を検出し、安全で信頼性の高い運転のためにブレードの健全性が極めて重要なガスタービンやその他のブレード付き回転機械における壊滅的なブレード破損を防止します。.

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