Forstå bladspisstimingen
Definisjon: Hva er bladspisstiming?
Bladspiss-timing (BTT, også kalt ikke-intrusivt stressmålingssystem eller NSMS) er en avansert måleteknikk for å overvåke individuelle turbiner, kompressorer eller vifteblader. vibrasjon og stress ved hjelp av stasjonære optiske eller kapasitive sensorer som registrerer presise ankomsttider for bladspissene når de passerer sensorplasseringer. Ved å sammenligne faktiske ankomsttider med forventede tider (basert på rotorhastighet), beregner BTT-systemer bladavbøyning, vibrasjonsfrekvens, amplitude og kan oppdage bladresonanser, sprekker og unormal vibrasjon på individuelle blader uten at det kreves instrumentering montert på selve de roterende bladene.
BTT er den primære metoden for overvåking av bladhelse i gassturbiner (flymotorer, industriturbiner) og kritisk for å oppdage blader utmattelse, resonansforhold og skade på fremmedlegemer som kan føre til katastrofal bladhavari og motorødeleggelse.
Driftsprinsipp
Måling av ankomsttid
- Sensorer plassert: Flere sensorer (vanligvis 2–8) rundt omkretsen av huset
- Forventet ankomst: Beregn når bladspissen skal ankomme hver sensor basert på rotorhastigheten
- Faktisk ankomst: Sensoren registrerer bladspisspassasje med mikrosekundpresisjon
- Tidsforskjell: Avvik fra forventet = bladavbøyning
- Flere sensorer: Flere tidsmålinger per omdreining løser vibrasjoner
- Blad for blad: Hvert blad spores individuelt
Beregning av nedbøyning
- Tidsavvik × bladspisshastighet = spissforskyvning
- Forskyvning indikerer bøying/vibrasjon av bladet
- Mikrosekund tidsoppløsning → mikrometerforskyvningsoppløsning
Sensortyper
Optiske sensorer
- Laser- eller LED-lyskilde
- Fotodetektoren registrerer reflektert lys
- Vanligste BTT-sensortypen
- God nøyaktighet og pålitelighet
Kapasitive sensorer
- Oppdag bladspissen ved hjelp av kapasitansendring
- Ledende blad kreves
- Mindre påvirket av forurensning enn optiske
- Kortere føleavstand
Virvelstrømssensorer
- Ligner på nærhetsprober
- Oppdag metallblader
- Robust og pålitelig
Bruksområder
Gassturbinmotorer
- Utvikling og sertifisering av flymotorer
- Igangkjøring av industrielle turbiner
- Overvåking av kompressor og turbinblad
- Flutter- og resonansdeteksjon
Dampturbiner
- Overvåking av LP-turbinblad
- Oppdage bladskader eller resonans
- Vurdering av vibrasjon på lange blader
Store vifter og kompressorer
- Induserte trekkvifter i kraftverk
- Aksiale kompressortrinn
- Overvåking av kritisk bladtilstand
Informasjon gitt
Individuell bladoppførsel
- Hvert blad spores separat
- Identifiser hvilke spesifikke blader som vibrerer
- Oppdag sprukne kniver (forskjellig frekvens)
- FOD-deteksjon (fremmedlegemeskade)
Vibrasjonsfrekvenser
- Bladets naturlige frekvenser under drift
- Oppdag resonansforhold
- Flutter-identifikasjon
- Karakterisering av tvungen respons
Stressvurdering
- Bladavbøyning indikerer bøyespenning
- Overvåking av høysyklusutmattelse
- Sammenlign med designgrenser
- Forutsi gjenværende levetid for bladet
Fordeler fremfor strekkmålere
Ingen roterende instrumentering
- Strekkmålere krever montering på blader
- Trenger sleperinger eller telemetri (komplekst, dyrt)
- BTT bruker kun stasjonære sensorer
- Lavere kostnader og kompleksitet
Alle blader overvåket
- Strekkmålere vanligvis på 1–2 blader
- BTT overvåker hvert blad i scenen
- Identifiserer avvikende blader
- Fullstendig populasjonsvurdering
Permanent evne
- Kan installeres permanent
- Kontinuerlig eller periodisk overvåking
- Strekkmålere er ofte bare testing
Utfordringer
Kompleks signalbehandling
- Undersamplede data (få poeng per omdreining)
- Trenger sofistikerte algoritmer
- Aliasing-utfordringer
- Krever spesialisert programvare
Installasjonskrav
- Må få tilgang til bladbanen
- Modifikasjoner av foringsrøret kan være nødvendige
- Presis sensorposisjonering
- Kalibrering for spesifikk bladgeometri
Miljøspørsmål
- Forurensning på optikk (eksos, olje)
- Sensorer som påvirker høy temperatur
- Vibrasjon i foringsrøret som påvirker målingene
Bladspiss-timing er en spesialisert, men kraftig teknikk for ikke-påtrengende måling av bladvibrasjoner i turbomaskiner. Ved å presis tidsbestemme bladspissankomster på flere sensorsteder, overvåker BTT-systemer individuelle bladtilstander, oppdager resonanser og sprekker, og forhindrer katastrofale bladfeil i gassturbiner og annet roterende maskineri med blader der bladintegritet er avgjørende for sikker og pålitelig drift.