Asmens uzgaļa laika noteikšanas izpratne
Asmens gala laiks (BTT - saukta arī par neintruzīvo stresa mērīšanas sistēmu jeb NSMS) ir progresīva metode, ar kuras palīdzību var uzraudzīt vibrācija un atsevišķu turbīnu, kompresoru vai ventilatoru lāpstiņu spriegumu, izmantojot stacionārus optiskos vai kapacitatīvos sensorus, kas reģistrē precīzu katra lāpstiņas gala ierašanās laiku, kad tas šķērso sensoru. Salīdzinot faktisko ierašanās laiku ar laiku, kas sagaidāms no rotora ātruma, BTT sistēma aprēķina lāpstiņas deformāciju, vibrācijas frekvenci un amplitūdu un var atzīmēt. asmeņu rezonanses, plaisas un neparastas kustības katrā lāpstiņā atsevišķi - un tas viss bez rotējošo lāpstiņu instrumentiem. Tā ir galvenā lāpstiņu veselības uzraudzības metode gāzturbīnās, sākot no lidmašīnu dzinējiem līdz rūpnieciskām iekārtām, un tā ir ļoti svarīga, lai konstatētu lāpstiņas. nogurums, rezonansi un svešķermeņu bojājumus, kas pretējā gadījumā var pāraugt katastrofālā lāpstiņas bojājumā un dzinēja iznīcināšanā.
1. Darbības princips: ierašanās laika mērīšana
BTT darbojas, uzskatot katru asmens galu par kustīgu notikumu un ļoti precīzi nosakot tā laiku. Mērījumu ķēde darbojas šādi:
- Sensoru izvietojums: vairāki sensori - parasti divi līdz astoņi - ir izvietoti pa korpusa apkārtmēru zināmās leņķa vietās.
- Paredzamā ierašanās: no rotora momentāno apgriezienu ātruma (ko nodrošina vienreizējais rotācijas ātrums) tahometrs vai atslēgas fāzētājs atskaites punkts), sistēma aprēķina, kad katrs lāpstiņas gals vajadzētu sasniedz katru sensoru.
- Faktiskā ierašanās: sensors ar mikrosekunžu precizitāti nosaka reālo uzgaļa kustību.
- Laika starpība: jebkura novirze starp paredzamo un faktisko ielidošanu ir lāpstiņas deformācija - lāpstiņas gals ielido agrāk vai vēlāk, jo lāpstiņa saliecas.
- Vairāki sensori: vairāki ierašanās mērījumi katrā apgriezienā, kas veikti dažādās perimetra pozīcijās, ļauj sistēmai rekonstruēt lāpstiņas vibrāciju.
- Asmens asmeņi pa asmeņiem: katrs posma asmens tiek izsekots atsevišķi, tāpēc no kopas izceļas novirzes.
Novirzes aprēķins
Laiku pārvēršana kustībā ir ģeometrijas jautājums: laika novirze, reizināta ar lāpstiņas galu ātrumu, dod galu pārvietojumu, un šis pārvietojums ir tiešs lāpstiņas saliekuma vai vibrācijas mērs. Tā kā uzgaļi pārvietojas tik ātri, mikrosekundes laika izšķirtspēja nozīmē mikrometra līmeņa nobīdes izšķirtspēju - pietiekami smalku, lai pamanītu vibrāciju ilgi pirms tā kļūst bīstama.
2. Sensoru veidi
Sensora izvēli nosaka vide, asmens materiāls un tas, cik liels piesārņojums sensoram ir jāiztur.
Optiskie sensori
- Izmantojiet lāzera vai LED gaismas avotu ar fotodetektoru, kas uztver atstaroto gaismu no šķērsojošā uzgaļa.
- Visizplatītākais BTT sensora tips, kas nodrošina labu precizitāti un uzticamību - konceptuāli saistīts ar fotoelektriskie sensori un optiskie tahometri izmantots citur vibrācijas darbā.
Kapacitatīvie sensori
- Atpazīst asmeņa galu, izmantojot kapacitātes izmaiņas tā šķērsošanas laikā.
- Nepieciešams vadītspējīgs asmens, taču tos mazāk ietekmē piesārņojums nekā optiskos sensorus, taču par to cenu ir īsāks uztveršanas attālums.
Virpuļstrāvas sensori
- Principā līdzīgi kā tuvuma zondes un virpuļstrāvas zondes izmanto vārpstas uzraudzībai.
- Atklāj metāla asmeņus un ir izturīgi un uzticami skarbos apstākļos.
3. Pieteikumi
BTT tiek izmantots vietās, kur lāpstiņu integritāte ir kritiski svarīga drošībai un kur parastie sensori nesasniedz rotējošās daļas.
Gāzes turbīnu dzinēji
- Gaisa kuģu dzinēju izstrāde un sertifikācijas testēšana.
- Rūpniecisko gāzes turbīnu nodošana ekspluatācijā.
- Nepārtraukta kompresora un turbīnas lāpstiņu uzraudzība.
- Plūsmu un rezonanses noteikšana.
Tvaika turbīnas
- Zema spiediena (ZT) turbīnas lāpstiņu uzraudzība.
- Asmeņu bojājumu vai rezonanses noteikšana.
- Garu, slaidu LP lāpstiņu vibrācijas novērtējums.
Lieli ventilatori un kompresori
- Piespiedu vilkmes ventilatori spēkstacijās.
- Aksiālā kompresora pakāpes.
- kritisko lāpstiņu rotoru stāvokļa uzraudzība - problēma, kas citādi tiek diagnosticēta, izmantojot lāpstiņu caurejošā frekvence korpusa vibrācijas.
4. Sniegtā informācija
Nobriedusi BTT iekārta sniedz daudz vairāk nekā tikai vienu veselības skaitli; tā raksturo katru asmeni vairākās dimensijās.
Individuāla asmeņu uzvedība
- Katra lāpstiņa tiek izsekota atsevišķi, tāpēc analītiķis var precīzi redzēt, kuras lāpstiņas vibrē.
- A saplaisājis asmens izpaužas kā novirzīta īpatnējā frekvence attiecībā pret tās kaimiņiem.
- Svešķermeņu bojājumi (FOD) tiek konstatēti kā pēkšņas izmaiņas asmens uzvedībā.
Vibrācijas frekvences
- Mērījumu asmens dabiskās frekvences faktiskās darbības laikā.
- Atklāj rezonanses apstākļus un identificē svārstības.
- Raksturo piespiedu reakciju darba slodzes apstākļos - cieši saistīta ar aerodinamiskās spēkas kas satrauc asmeņus.
Stresa novērtējums
- Lāpstiņas novirze tiek pārvērsta lieces spriegumā.
- Ļauj veikt augsta cikla noguruma uzraudzību attiecībā pret konstrukcijas robežām.
- Atbalsta prognozēšanu atlikušais asmeņu darbmūžs.
5. Priekšrocības salīdzinājumā ar spriedzes mērītājiem
BTT savu vietu lielā mērā nopelnīja, pārvarot uz lāpstiņām uzstādīto spriedzes mērītāju praktiskos ierobežojumus.
Nav rotējošu instrumentu
- Tensometri ir jānostiprina uz lāpstiņām, un tiem ir nepieciešami slīdgredzeni vai telemetrija lai iegūtu signālu no rotora - tas ir sarežģīti un dārgi.
- BTT izmanto tikai stacionārus sensorus, tādējādi samazinot izmaksas un sarežģītību.
Visi asmeņi tiek uzraudzīti
- Tensometri ir praktiski izmantojami tikai uz vienas vai divām lāpstiņām; BTT uzrauga katru posma lāpstiņu.
- Šis pilnas populācijas skats ļauj identificēt novirzes, ko daži instrumentēti paraugi neļautu pamanīt.
Pastāvīgas iespējas
- BTT var uzstādīt pastāvīgi, lai nodrošinātu nepārtrauktu vai periodisku darbību. stāvokļa uzraudzība, savukārt spriedzes mērinstrumenti parasti ir paredzēti tikai testēšanai.
6. Izaicinājumi
Šī metode ir spēcīga, bet prasīga, un tās grūtības koncentrējas trīs jomās.
Sarežģīta signālu apstrāde
- Dati ir ļoti nepilnīgi atlasīti - tikai daži punkti katrā apgriezienā, tāpēc vibrāciju rekonstrukcijai ir nepieciešami sarežģīti algoritmi.
- Aliasing ir pastāvīgs apdraudējums, un ir nepieciešama specializēta programmatūra.
Uzstādīšanas prasības
- Sensoriem ir jānodrošina piekļuve lāpstiņu ceļam, kas var prasīt korpusa pārveidošanu.
- Sensoru pozicionēšanai jābūt precīzai, un sistēmai jābūt kalibrētai konkrētai asmeņu ģeometrijai.
Vides jautājumi
- Izplūdes gāzu vai eļļas piesārņojums var apžilbināt optiskos sensorus.
- Augsta temperatūra rada stresu sensoriem, un korpusa vibrācija var sabojāt ierašanās laika mērījumus.
Lāpstiņu galu laika noteikšana ir specializēta, bet unikāla metode, ar kuru iespējams veikt neintrusīvus lāpstiņu vibrācijas mērījumus turbodzinējos. Ar mikrosekunžu precizitāti nosakot lāpstiņu galu ierašanās laiku vairākās sensoru vietās, BTT uzrauga katras pakāpes lāpstiņas stāvokli, atklāj rezonanses un plaisas un palīdz novērst katastrofālus lāpstiņu bojājumus gāzturbīnās un citās iekārtās ar lāpstiņām, kur lāpstiņu integritāte ir atšķirība starp drošu darbību un iznīcināšanu. Attiecībā uz rotoru kopumā - pretstatā tā atsevišķām lāpstiņām - šīs pašas mašīnas joprojām tiek līdzsvarotas un tendētas ar parasto sistēmu. vibrācijas analīze; lielākā daļa nelīdzsvarotība piemēram, ventilatora vai kompresora rotoru, mēra un koriģē uz vietas, izmantojot pārnēsājamu divkanālu analizatoru, piemēram, šādu. Balanset-1A, kas darbojas mašīnas gultņos ar darba ātrumu. Tādējādi BTT un vārpstas līmeņa balansēšana risina atšķirīgus vienas un tās pašas problēmas mērogus - viens uzrauga katras lāpstiņas izliektību, otrs kontrolē visa rotora vienreizējo rotācijas spēku darbību.
