Ašmenų antgalių laiko supratimas
Ašmenų galiukų laikas (BTT – taip pat vadinama neinvazine įtempių matavimo sistema, arba NSMS) – tai pažangi technologija, skirta stebėti vibracija ir atskirų turbinos, kompresoriaus ar ventiliatoriaus mentų įtempius, naudodama stacionarius optinius arba talpinius jutiklius, kurie fiksuoja tikslų kiekvienos mentės galo pravažiavimo pro jutiklį laiką. Palygindama faktinį pravažiavimo laiką su laiku, numatytu pagal rotoriaus greitį, BTT sistema apskaičiuoja mentės išlinkį, vibracijos dažnį ir amplitudę bei gali signalizuoti peilių rezonansaiir atskirų turbinos, kompresoriaus ar ventiliatoriaus menčių įtempius, naudodama stacionarius optinius arba talpinius jutiklius, kurie fiksuoja tikslų kiekvienos mentės galo atvykimo laiką jai praeinant pro jutiklį. Palygindama faktinį atvykimo laiką su laiku, numatytu pagal rotoriaus greitį, BTT sistema apskaičiuoja mentės išlinkį, vibracijos dažnį ir amplitudę bei gali signalizuoti nuovargis, rezonansą ir svetimkūnių padarytą žalą, kuri priešingu atveju gali peraugti į katastrofišką mentės gedimą ir variklio sugadinimą.
1. Veikimo principas: atvykimo laiko matavimas
BTT veikia taip, kad kiekvieną mentės galiuko judesį traktuoja kaip atskirą įvykį ir jo trukmę matuoja su ypatingu tikslumu. Matavimo grandinė veikia taip:
- Jutiklių išdėstymas: keletas jutiklių – paprastai nuo dviejų iki aštuonių – išdėstyti aplink korpuso perimetrą žinomose kampinėse padėtyse.
- Numatoma atvykimo data: pagal momentinį rotoriaus greitį (gaunamą kartą per apsisukimą) tachometras arba raktinis fazorius (nuoroda), sistema apskaičiuoja, kada kiekvienos mentės galas turėtų pasiekti kiekvieną jutiklį.
- Faktinis atvykimas: jutiklis fiksuoja tikrąjį antgalio judėjimą su mikrosekundiniu tikslumu.
- Laiko skirtumas: bet koks nukrypimas tarp numatomo ir faktinio atvykimo laiko rodo mentės išlinkimą – mentės galas atvyksta anksčiau arba vėliau dėl to, kad mentė išlinksta.
- Keli jutikliai: Keli atvykimo matavimai per vieną apsisukimą, atliekami skirtingose apskritimo vietose, leidžia sistemai atkurti mentės vibraciją.
- Kiekviena geležtė atskirai: kiekviena pakopos mentė stebima atskirai, todėl išsiskiriančios mentės aiškiai matomos bendrame fone.
Deformacijos skaičiavimas
Laiko duomenų pavertimas judesiu yra geometrijos klausimas: laiko nuokrypį padauginus iš mentės galo greičio gaunamas galo poslinkis, o šis poslinkis yra tiesioginis mentės išlinkimo ar vibracijos matas. Kadangi mentės galai juda labai greitai, mikrosekundės tikslumo laiko matavimas leidžia gauti mikrometrų tikslumo poslinkio matavimus – tai pakankamai tikslūs duomenys, kad būtų galima pastebėti vibraciją dar gerokai prieš tai, kai ji tampa pavojinga.
2. Jutiklių tipai
Jutiklio pasirinkimą lemia aplinka, mentės medžiaga ir tai, kokiam užterštumui jutiklis turi būti atsparus.
Optiniai jutikliai
- Naudokite lazerinį arba LED šviesos šaltinį su fotodetektoriumi, kuris fiksuoja nuo praeinančio antgalio atspindėtą šviesą.
- Dažniausiai pasitaikantis BTT jutiklio tipas, pasižymintis geru tikslumu ir patikimumu — koncepciškai susijęs su fotoelektriniai jutikliai ir optiniai tachometrai naudojamas kitose vibracijos srityse.
Talpiniai jutikliai
- Nustato mentės galiuko praėjimą pagal talpos pokytį, kai jis praeina pro jutiklį.
- Reikalinga laidi mentė, tačiau juos mažiau veikia užterštumas nei optinius jutiklius, nors jutimo atstumas yra mažesnis.
Sūkurinių srovių jutikliai
- Iš esmės panašus į artumo zondai ir sūkurinių srovių jutikliai naudojamas velenų stebėjimui.
- Aptinka metalines mentes, yra tvirti ir patikimi net ir sudėtingomis sąlygomis.
3. Paraiškos
BTT sistema diegiama visur, kur mentės vientisumas yra ypač svarbus saugai, o įprasti jutikliai negali pasiekti besisukančių dalių.
Dujų turbinų varikliai
- Lėktuvų variklių kūrimas ir sertifikaciniai bandymai.
- Pramoninių dujų turbinų paleidimas.
- Nuolatinė kompresoriaus ir turbinos mentelių stebėsena.
- Plazdėjimo ir rezonanso nustatymas.
Garo turbinos
- Žemo slėgio (LP) turbinos mentės stebėjimas.
- Peilio pažeidimų arba rezonanso nustatymas.
- Ilgų, plonų LP mentelių vibracijos vertinimas.
Dideli ventiliatoriai ir kompresoriai
- Priverstinės traukos ventiliatoriai elektrinėse.
- Ašinių kompresorių pakopos.
- Kritinių mentinių rotorių būklės stebėjimas apskritai – problema, kuri kitais atvejais diagnozuojama per menčių praėjimo dažnis korpuso vibracija.
4. Pateikta informacija
Išplėtota BTT sistema suteikia kur kas daugiau nei vien tik sveikatos rodiklį; ji apibūdina kiekvieną mentę pagal keletą aspektų.
Atskirų mentelių elgsena
- Kiekvienas rotorius stebimas atskirai, todėl analitikas gali tiksliai matyti, kurie rotoriai vibruoja.
- A įtrūkusi geležtė tai pasireiškia natūralaus dažnio poslinkiu, palyginti su gretimaisiais.
- Svetimkūnių sukelti pažeidimai (FOD) nustatomi kaip staigus mentės veikimo pokytis.
Vibracijos dažniai
- Matavimų ašmenys savieji dažniai eksploatacijos metu.
- Nustato rezonanso sąlygas ir identifikuoja virpėjimą.
- Apibūdina priverstinį atsaką esant eksploatacinėms apkrovoms — tai glaudžiai susiję su aerodinaminės jėgos kurios sužadina peilius.
Streso vertinimas
- Mentės išlinkis paverčiamas lenkimo įtempiu.
- Leidžia stebėti didelio ciklų skaičiaus nuovargį, atsižvelgiant į projektinius apribojimus.
- Padeda prognozuoti likęs peilio tarnavimo laikas.
5. Privalumai, palyginti su deformacijos matuokliais
BTT savo pripažinimą iš esmės pelnė įveikdama ant mentės montuojamų deformacijos matuoklių praktines ribas.
Be besisukančių instrumentų
- Deformacijos matuokliai turi būti pritvirtinti prie mentelių ir jiems reikalingi slydimo žiedai arba telemetrija gauti signalą iš rotoriaus — sudėtinga ir brangu.
- BTT naudoja tik stacionarius jutiklius, todėl sistema yra pigesnė ir paprastesnė.
Visi peiliai stebimi
- Deformacijos matuokliai praktiški tik vienai ar dviem mentėms; BTT stebi kiekvieną mentę pakopoje.
- Šis visos pakopos vaizdas leidžia nustatyti išsiskiriančias mentes, kurių nepastebėtų, jei būtų tiriami tik keli prietaisais įrengti pavyzdžiai.
Nuolatinis pajėgumas
- BTT galima įrengti nuolatiniam arba periodiniam naudojimui būklės stebėjimas, tuo tarpu deformacijos matuokliai paprastai montuojami tik bandymų tikslais.
6. Iššūkiai
Ši technika yra veiksminga, tačiau sudėtinga, o jos sunkumai susiję su trimis sritimis.
Sudėtingas signalų apdorojimas
- Duomenų imtis yra labai nedidelė – vos keli taškai per vieną apsisukimą – todėl vibracijai atkurti reikalingi sudėtingi algoritmai.
- Aliasingas yra nuolatinis pavojus, todėl būtina naudoti specializuotą programinę įrangą.
Įrengimo reikalavimai
- Jutikliai turi turėti prieigą prie mentės judėjimo trajektorijos, dėl to gali prireikti pakeisti korpusą.
- Jutiklis turi būti nustatytas tiksliai, o sistema turi būti kalibruota atsižvelgiant į konkrečią mentės geometriją.
Aplinkosaugos problemos
- Išmetamųjų dujų ar alyvos nešvarumai gali užblokuoti optinius jutiklius.
- Aukšta temperatūra daro neigiamą poveikį jutikliams, o korpuso vibracija gali iškreipti atvykimo laiko matavimus.
Mentės galo laiko matavimas (BTT) – tai specializuotas, tačiau išskirtinai veiksmingas metodas, skirtas netrikdomam mentės vibracijos matavimui turbomašinose. Mikrosekundės tikslumu matuodamas mentės galo pasiekimo laiką keliose jutiklių vietose, BTT stebi kiekvienos mentės būklę mentės pakopoje, aptinka rezonansus ir įtrūkimus bei padeda išvengti katastrofiškų mentės gedimų dujų turbinose ir kitose mentinėse mašinose, kur mentės vientisumas lemia skirtumą tarp saugaus veikimo ir visiško sugadinimo. Kalbant apie rotorių kaip visumą – priešingai nei atskirus jo mentus – tos pačios mašinos vis dar balansuojamos ir stebimos naudojant įprastus metodus. vibracijos analizė; didžioji dalis disbalansas Pavyzdžiui, ventiliatoriaus ar kompresoriaus rotoriaus veikimas matuojamas ir koreguojamas vietoje naudojant nešiojamąjį dviejų kanalų analizatorių, pavyzdžiui, Balanset-1A, veikiantys pačios mašinos guoliuose esant darbinio greičio sąlygoms. Taigi BTT ir veleno balansavimas sprendžia tą pačią problemą skirtingu mastu – vienas stebi kiekvieno mentės lenkimąsi, o kitas kontroliuoja visą rotorių veikiančias jėgas, pasireiškiančias kartą per apsisukimą.
