Entendendo o tempo de contato da ponta da lâmina
Definição: O que é o sincronismo da ponta da lâmina?
sincronização da ponta da lâmina A tecnologia BTT (também chamada de sistema de medição de tensão não intrusiva ou NSMS) é uma técnica avançada de medição para monitorar pás individuais de turbinas, compressores ou ventiladores. vibração e tensão usando sensores ópticos ou capacitivos estacionários que detectam os tempos de chegada precisos das pontas das pás à medida que passam pelos locais dos sensores. Comparando os tempos de chegada reais com os tempos esperados (com base na velocidade do rotor), os sistemas BTT calculam a deflexão da pá, a frequência de vibração, a amplitude e podem detectar ressonâncias da lâmina, rachaduras e vibrações anormais em lâminas individuais sem a necessidade de instrumentação montada nas próprias lâminas rotativas.
O BTT é o principal método para monitoramento da integridade das pás em turbinas a gás (motores de aeronaves, turbinas industriais) e é fundamental para detectar falhas nas pás. fadiga, condições de ressonância e danos por objetos estranhos que podem levar à falha catastrófica das pás e à destruição do motor.
Princípio de operação
Medição do tempo de chegada
- Sensores posicionados: Vários sensores (normalmente de 2 a 8) ao redor da circunferência da carcaça.
- Chegada prevista: Calcule quando a ponta da pá deve chegar a cada sensor com base na velocidade do rotor.
- Chegada real: O sensor detecta a passagem da ponta da lâmina com precisão de microssegundos.
- Diferença horária: Desvio do esperado = deflexão da lâmina
- Múltiplos sensores: Múltiplas medições de tempo por revolução resolvem a vibração.
- Lâmina por lâmina: Cada lâmina rastreada individualmente
Cálculo de deflexão
- Desvio de tempo × velocidade da ponta da pá = deslocamento da ponta
- O deslocamento indica flexão/vibração da lâmina.
- Resolução de temporização em microssegundos → resolução de deslocamento em micrômetros
Tipos de sensores
Sensores Ópticos
- Fonte de luz laser ou LED
- O fotodetector detecta a luz refletida.
- Tipo de sensor BTT mais comum
- Boa precisão e confiabilidade
Sensores capacitivos
- Detectar a ponta da lâmina pela mudança de capacitância
- Lâmina condutora necessária
- Menos suscetível à contaminação do que os sistemas ópticos.
- Distância de detecção mais curta
Sensores de correntes parasitas
- Semelhante a sondas de proximidade
- Detectar lâminas metálicas
- Robusto e confiável
Aplicações
Motores de turbina a gás
- Desenvolvimento e certificação de motores aeronáuticos
- Comissionamento de turbinas industriais
- Monitoramento das pás do compressor e da turbina
- Detecção de vibração e ressonância
Turbinas a vapor
- monitoramento de pás de turbina LP
- Detectar danos ou ressonância na lâmina
- Avaliação da vibração de lâminas longas
Ventiladores e compressores de grande porte
- Ventiladores de tiragem induzida em usinas de energia
- Estágios de compressor axial
- Monitoramento crítico da condição das lâminas
Informações fornecidas
Comportamento individual da lâmina
- Cada lâmina rastreada separadamente
- Identifique quais lâminas específicas estão vibrando.
- Detectar lâminas trincadas (frequências diferentes)
- Detecção de FOD (danos por objetos estranhos)
Frequências de vibração
- Frequências naturais da lâmina durante a operação
- Detectar condições de ressonância
- Identificação de Flutter
- Caracterização da resposta forçada
Avaliação do Estresse
- A deflexão da lâmina indica tensão de flexão.
- Monitoramento da fadiga de alto ciclo
- Comparar com os limites de projeto
- Prever a vida útil restante da lâmina
Vantagens em relação aos extensômetros
Instrumentação não rotativa
- Os extensômetros requerem instalação nas lâminas.
- Necessita de anéis deslizantes ou telemetria (complexos e caros)
- A BTT utiliza apenas sensores estacionários.
- Menor custo e complexidade
Todas as lâminas monitoradas
- Sensores de deformação geralmente em 1 ou 2 lâminas.
- A BTT monitora cada lâmina no palco.
- Identifica lâminas atípicas
- Avaliação completa da população
Capacidade Permanente
- Pode ser instalado permanentemente.
- Monitoramento contínuo ou periódico
- Os extensômetros geralmente são apenas para teste.
Desafios
Processamento de sinais complexos
- Dados subamostrados (poucos pontos por revolução)
- Algoritmos sofisticados são necessários.
- Desafios de aliasing
- Requer software especializado
Requisitos de instalação
- É necessário acessar a trajetória da lâmina
- Podem ser necessárias modificações no revestimento.
- Posicionamento preciso do sensor
- Calibração para geometria específica da lâmina
Questões ambientais
- Contaminação nas lentes (gases de escape, óleo)
- Altas temperaturas afetam os sensores.
- A vibração da carcaça afeta as medições.
A medição do tempo de chegada da ponta da pá (BPT, na sigla em inglês) é uma técnica especializada, porém poderosa, para a medição não intrusiva da vibração das pás em turbomáquinas. Ao medir com precisão o tempo de chegada da ponta da pá em múltiplos pontos de sensores, os sistemas BPT monitoram a integridade individual de cada pá, detectam ressonâncias e trincas e previnem falhas catastróficas em turbinas a gás e outras máquinas rotativas com pás, onde a integridade das pás é crucial para uma operação segura e confiável.
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