CZ2009677A3 - Zpusob bezkontaktního monitorování turbín, zejména jednotlivých lopatek parní nebo plynové turbíny v elektrárnách, a systém k provádení tohoto zpusobu - Google Patents
Zpusob bezkontaktního monitorování turbín, zejména jednotlivých lopatek parní nebo plynové turbíny v elektrárnách, a systém k provádení tohoto zpusobu Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2009677A3 CZ2009677A3 CZ20090677A CZ2009677A CZ2009677A3 CZ 2009677 A3 CZ2009677 A3 CZ 2009677A3 CZ 20090677 A CZ20090677 A CZ 20090677A CZ 2009677 A CZ2009677 A CZ 2009677A CZ 2009677 A3 CZ2009677 A3 CZ 2009677A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- turbine
- blades
- blade
- sensors
- shaft
- Prior art date
Links
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims abstract description 18
- 239000013598 vector Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 15
- 230000005355 Hall effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 4
- 238000001845 vibrational spectrum Methods 0.000 claims description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000007619 statistical method Methods 0.000 claims 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 abstract description 4
- 238000012937 correction Methods 0.000 abstract description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 3
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 description 1
- 238000013501 data transformation Methods 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000002405 diagnostic procedure Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B23/00—Testing or monitoring of control systems or parts thereof
- G05B23/02—Electric testing or monitoring
- G05B23/0205—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults
- G05B23/0218—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults characterised by the fault detection method dealing with either existing or incipient faults
- G05B23/0221—Preprocessing measurements, e.g. data collection rate adjustment; Standardization of measurements; Time series or signal analysis, e.g. frequency analysis or wavelets; Trustworthiness of measurements; Indexes therefor; Measurements using easily measured parameters to estimate parameters difficult to measure; Virtual sensor creation; De-noising; Sensor fusion; Unconventional preprocessing inherently present in specific fault detection methods like PCA-based methods
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Control Of Turbines (AREA)
Abstract
Zpusob bezkontaktního monitorování turbín, zejména statických a dynamických parametru jednotlivých lopatek parní nebo plynové turbíny v elektrárnách, kde turbína zahrnuje jedno nebo více lopatkových kol, upevnených na spolecné hrídeli. Pri provozu turbíny se bezkontaktne snímají polohy jednotlivých otácejících se lopatek behem jejich pruchodu v blízkosti nejméne jednoho snímace, situovaného ve statické cásti turbíny vne lopatkového kola po jeho obvodu, a nejméne jednoho snímace referencních znacek na otácejícím se hrídeli turbíny, a rovnež se snímá cas jejich pruchodu v oblasti odpovídajícího snímace. Nasnímané údaje se digitalizují, nacež se zpracovávají a ukládají v binární forme jako soubory, nesoucí casové informace s rozlišením 10 ns, informace o místu vzniku casové události a tvaru lopatkového impulsu. Z vybraného poctu otácek turbíny se zpracuje vždy souvislý blok dat a provede se jejich statická analýza, kdy casové údaje, generované pruchody lopatek kolem jednotlivých snímacu, se transformují na normované vektory, popisující posloupnost pruchodu dané lopatky kolem následných snímacu, a pomocí referencních znacek na hrídeli turbíny se vypocítají casové diference vuci nejbližší referencní znacce, címž se eliminují nerovnomernosti otácení hrídele turbíny. Zjištené hodnoty se normují podle aktuálních otácek a obvodu turbíny a provádí se korekce na casový posun, zpusobený rozdílným tvarem lopatkových impulsu, casové diference jednotlivých lopatek se prepocítají na okamžité odchylky od strední polohy a analyzují.
Description
Způsob bezkontaktního monitorování turbín, zejména jednotlivých lopatek pami nebo plynové turbiny v elektrárnách, a systém k provádění tohoto způsobu
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu bezkontaktního monitorování turbín, zejména jednotlivých lopatek parní nebo plynové turbíny v elektrárnách, a uspořádání systém k provádění tohoto způsobu.
Dosavadní stav techniky
Lopatky turbín v elektrárnách se v současné době kontrolují pomocí nedestruktivních diagnostických metod při odstávce turbíny turbogenerátoru. Jejich provozní diagnostika se neprovádí, přitom kontrola lopatek za provozu turbíny je schopna odhalit jejich výchylky nebo uvolnění. Na základě sledování statických odchylek polohy lopatek lze zjišťovat jejich případné praskliny, lze kontrolovat i jejich vibrace, a to sledováním frekvencí kmitů lopatek a jejich odchylek dříve než dojde k havárii turbiny. Při náběhu turbiny se pro její monitorování používají kontaktní metody, na rotor nebo lopatky turbíny se připevní snímače, např. tenzometry. Taková aparatura přenáší signály bezkontaktně z rotoru, ale používá kontaktní snímače, které jsou umístěny v náročných fyzikálních podmínkách teploty, vlhkosti a zrychlení. Kdyby kupříkladu měla být sledována vibrace každé lopatky, muselo by být zapotřebí až 90 snímačů. Životnost takových snímačů je v řádu dnů až měsíců, přitom jejich oprava není možná, znamenala by odstavení turbíny. Nevýhodná je nemožnost měřeni dynamického sledování turbíny při prohřívacích otáčkách, například o velikosti 1600 ot/min, které jsou velmi blízko nepříznivým otáčkám z pohledu vibrací lopatek turbíny. Ze stávajícího systému měření vibrací a posuvů turbogenerátoru nelze kmitání lopatek rovněž identifikovat. Pro kvalifikované rozhodování k zajištění bezpečného a dlouhodobého provozu tedy chybí informace o dynamickém chování turbogenerátoru.
Podstata vynálezu
Předmětem vynálezu je způsob bezkontaktního monitorování turbín, zejména statických a dynamických parametrů jednotlivých lopatek parní nebo plynové turbíny v elektrárnách, kde turbina zahrnuje jedno nebo více lopatkových kol, upevněných na společné hřídeli. Podstata vynálezu spočívá v tom, že se při provozu turbíny bezkontaktně snímají polohy jednotlivých otáčejících se lopatek během jejich průchodu v blízkosti nejméně jednoho snímače, situovaného ve statické části turbíny vně lopatkového kola po jeho obvodu, a nejméně jednoho snímače referenčních značek na otáčejícím se hřídeli turbíny, a rovněž se snímá čas jejich průchodu v oblasti odpovídajícího snímače. Nasnímané údaje se digitalizují, načež se zpracovávají a ukládají v binární formě jako soubory, nesoucí časové informace s rozlišením 10 ns, informace o místu vzniku časové události a tvaru lopatkového impulsu.
Z vybraného počtu otáček turbíny se zpracuje vždy souvislý blok dat a provede se jejich statistická analýza, kdy časové údaje, generované průchody lopatek kolem jednotlivých snímačů, se transformují na normovaně vektory, popisující posloupnost průchodů dané lopatky kolem následných snímačů, a pomoci referenčních značek na hřídeli turbíny se vypočítají časové diference vůči nejbližšf referenční značce, čímž se eliminují nerovnoměrnosti otáčení hřídele turbíny. Zjištěné hodnoty se normují podle aktuálních otáček a obvodu turbíny a provádí se korekce na časový posun, způsobený rozdílným tvarem lopatkových impulsů, časové diference jednotlivých lopatek se přepočítají na okamžité odchylky od střední polohy a analyzují.
Předmětem vynálezu je rovněž uspořádání systému pro bezkontaktní provozní diagnostiku turbíny, zejména jednotlivých lopatek parní nebo plynové turbíny v elektrárnách, zahrnující jedno nebo více lopatkových kol, upevněných na společné hřídeli. Podstata vynálezu spočívá v tom, že ve statické části turbíny je vně lopatkového kola po jeho obvodu uspořádán v blízkosti lopatek turbíny nejméně jeden snímač polohy otáčející se lopatky, který je svým výstupem připojen k vyhodnocovací jednotce pro zpracování a ukládání signálů ze snímače o poloze a čase průchodu příslušné otáčející se lopatky a jejích odchylek a zjišťování průhybu lopatek, jejich namáhání, vibrací a spektra kmitání při vibracích. Vyhodnocovací jednotka je připojitelná k počítači, případně modemu nebo displeji.
Pomocí snímačů jsou takto odečítány přesné polohy průchodů lopatek. Polohy jsou vyhodnoceny analogově komparátorem nebo více komparátory, případně digitálně po vzorkování analogově digitálním převodníkem, kdy lze částečně odlišit podle amplitudy kratší a delší lopatky a zpřesnit jejich časové polohy. Z informace o poloze a čase průchodu lopatek a sledování jejich odchylek se zjišťuje průhyb lopatek, jejich namáhání, vibrace a spektrum kmitání při vibracích.
Systém může zahrnovat rovněž přídavný snímač k identifikaci konkrétních lopatek a synchronizaci lopatek, situovaný na hřídeli turbíny. Pro odečítání rozkroucenr hřídele, jeho namáháni nebo okamžitého výkonu turbíny je systém uspořádán na nejméně dvou lopatkových kolech resp. sekcích turbíny.
Snímače jsou vybrány ze skupiny, zahrnující jednoduchou nebo diferenciální cívku, snímací indukční cívku nebo cívky, pracující ve statickém magnetickém poli nebo dynamickém poli, buzeném pomocnou cívkou nebo soustavou pomocných cívek, na principu megnetorezistoru, Hallova jevu, a laserové snímače nebo optické snímače, pracující na principu odrazu paprsku od lopatky. Lopatky turbiny jsou zmagnetizovány nebo jsou «*
• · * ·· *·« t •« snímače vybaveny pomocným magnetickým polem, vytvořeným permanentním magnetem, elektromagnetem, nebo jejich kombinaci.
Systém umožňuje dynamické snímání poloh lopatek na hřídeli turbíny prostřednictvím vyhodnocení amplitudových a časových diferencí, vyhodnocení trendu odchylek lopatek v čase a podle zátěže, dále vyhodnocení vibrací lopatek na hřídeli, ohybových a torzních kmitů lopatek a hřídele, kmitů při přechodových externích režimech, rozkroucení a prodloužení lopatek vyvolané odstředivou silou a stanovení amplitudy a frekvence jednotlivých lopatek. Umožňuje dlouhodobé sledování vibrací jednotlivých lopatek při najíždění na fázovací otáčky. Z měřených výchylek je možno odhadnout i namáhání lopatek ve vybraných místech za předpokladu kalibrace systému. Je možno stanovit nejméně příznivé režimy z pohledu dynamického namáháni lopatek, v těchto režimech pak mohou být definována omezení pro provoz stroje.
Výhodné je dlouhodobé získávání a ukládání naměřených dat a možnost jejich zpětného vyhodnoceni pro různé režimy provozu turbíny. Měřeni rozšiřuje množství znalostí o naladění lopatek ve skutečných provozních podmínkách, na základě vyhodnocení dat z trvalého monitorovacího systému lze určit problematické oblasti za provozu. Z odchylek oproti výchozímu stavu lze analyzovat provozní režim se zvýšeným namáháním lopatek i případné podezření na počínající poškození lopatky. Existuje možnost vyvedení různých výstrah pro danou fázi při najíždění turbogenerátoru. Lze tedy očekávat snížení rizika ulomení lopatky za provozu turbíny.
Přehled obrázků na výkresech
Vynález bude blíže vysvětlen pomocí připojeného výkresu a v následujícím textu podrobněji popsán. Na výkresu je schematicky zobrazeno základní uspořádání systému pro bezkontaktní diagnostiku turbín se třemi snímači průchodů pohybujících se lopatek turbíny v jejich oblasti, které jsou situovány na plášti resp. Ve statické části turbíny a jedním snímačem, situovaným na hřídeli turbíny a sloužícím k identifikaci konkrétních lopatek a synchronizaci lopatek. Je zde schematicky znázorněno osm snímačů ve statické části turbíny.
Příklady provedení vynálezu
Systém pro bezkontaktní diagnostiku turbín sestává z měřené turbíny, snímačů 2 až 4, vyhodnocovací jednotky 5, případně počítače 6, modemu 7, displeje apod.
Pro monitorováni dynamických parametrů lopatek oběžných kol parních turbín je využito diagnostiky na principu bezkontaktního snímání průchodů pohybujících se lopatek turbiny při ··«· *« • · • · • · ·< · k · « 0 · · · · »
jejím otáčení, a to pomoci jednoho nebo více snímačů 2, 3, 4, umístěných na plášti resp, ve statické části turbíny v blízkosti lopatek, to je vně turbíny. Snímače mohou být tvořeny jednoduchou nebo diferenciální cívkou, snímací indukční cívkou nebo cívkami, pracujícími ve statickém magnetickém polí nebo dynamickém poli, buzeném pomocnou cívkou nebo soustavou pomocných cívek. Mohou snímat diference magnetického pole při průchodech lopatek turbíny na principu megnetorezistoru, případné Hallova jevu. Systém je možné doplnit alespoň jedním dalším přídavným snímačem 1, situovaným na hřídeli turbiny a sloužícím k identifikaci konkrétních lopatek a synchronizaci lopatek.
Snímače χ až 4 pro měření poloh lopatek pracuji na některém z následujících principů:
- indukčním, kdy jsou tvořeny jednoduchou nebo diferenciální cívkou. Při průchodu lopatky okolo snímače dochází ke vzniku indukovaného napětí v cívce;
- indukčním, kdy jsou tvořeny nejméně dvěma jednoduchými nebo diferenciálními cívkami. Při průchodu lopatky okolo snímače dochází ke vzniku indukovaného napětí v každé z cívek, které jsou zvýšení spolehlivosti použity nezávisle; pro autokalibraci citlivosti může být alespoň do jedné cívky vysílán testovací signál pulsnf nebo kontinuální;
- Indukční aktivní, kdy je zde nejméně jedna cívka (jednoduchá nebo diferenciální), do které je přiváděn kontinuální nebo pulsní signál a je sledována jeho amplituda nebo změny frekvence vlivem průchodu lopatky, která ovlivní rozptylové pole snímače;
- Snímací indukční cívky, kdy soustava cívek je sestavena tak, aby byla zvýšena úhlová citlivost snímače a potlačen vliv odchylek vzdálenosti lopatek od snímače;
- Snímací indukční cívka (cívky), pracující ve statickém magnetickém poli nebo dynamickém poli, buzeném pomocnou cívkou nebo soustavou pomocných cívek pro zvýšení citlivosti;
- Snímače, které snímají diference magnetického pole při průchodech lopatek na principu magneto-rezistoru, Hallova jevu, pracující ve statickém nebo dynamickém magnetickém poli. Snímače mohou pracovat i se zbytkovým magnetickým polem lopatek, nebo mohou být lopatky zmagnetovány pro tento účel;
- Laserové snímače, resp. optické snímače, pracující na principu odrazu paprsku od lopatky.
Jednotlivé snímače 1 až 4 jsou připojeny k vyhodnocovací jednotce 5, která zahrnuje externí nebo interní predzesilovač, nejméně jeden komparátor (více komparátorů slouží pro několik různých hladin amplitud signálu), soustavu čítačů pro odměřování časových průchodů lopatek turbíny a zobrazovací a archivační jednotku, která zobrazuje, zpracovává a archivuje odečtené hodnoty jednotlivých časových intervalů a dále je podle konkrétních požadavků
přenáší pomocí komerčních technologií jako jsou například počítač 6, modem 7, displej a podobně. Čítače jsou nejlépe realizovány pomocí hradlového pole pro minimalizaci počtu součástek.
U dalšího z možných provedeni tohoto vynálezu je komparátor nahrazen nebo doplněn analogově digitálním převodníkem, signál snímače je vzorkován a zpracován digitálně s cílem zpřesnit odečítání časových okamžiků průchodů lopatek okolo příslušného snímače.
Komparátory a budiče kroucených párů nebo optických linek mohou být přemístěny z důvodu potlačení rušeni k předzesilovačům a společně co nejblíže ke snímačům 1 až 4. Analogově digitální převodníky rovněž mohou být přemístěny přímo k předzesilovačům a logický obvod může polohu průchodu lopatky vyhodnocovat buď u analogově digitálního převodníku nebo až ve vyhodnocovací jednotce 5.
Systém je rovněž vhodné doplnit o synchronizační značky na hřídeli turbíny, případně může být osazen na alespoň dvou lopatkových kalech. To umožní vyhodnocovat i rozkroucení hřídele turbíny.
Lopatky turbíny jsou buďto zmagnetizovány nebo jsou snímače 1 až 4 vybaveny pomocným magnetickým polem, vytvořeným permanentním magnetem, elektromagnetem, nebo jejich kombinací. Pro pomocné magnetické pole může být použito buzení střídavým elektrickým signálem.
Při průchodu lopatky turbíny v oblasti snímače 2 až 4 nese snímač informaci o její poloze a čase průchodu, která se vyhodnotí buďto analogově pomocí zesilovače a komparátoru, případně digitálně vzorkováním a vyhodnocením tvaru pulzů. Z informace o poloze a čase průchodu lopatek a sledování jejich odchylek se zjišťuje průhyb lopatek, jejich namáhání, vibrace a spektrum kmitání při vibracích.
V případě, že se tento systém umístí na dvě nebo více sekci turbíny, lze odečítat i rozkroucení hřídele, jeho namáhání a okamžitý výkon turbíny. Orientaci a určení konkrétní lopatky lze zajistit umístěním přídavného snímače nebo snímačů £ na hřídel turbíny, například otvoru, výstupku, značky. Zpřesnění lze dosáhnout použitím více značek do několika sektorů po obvodu hřídele. Systém může vysílat i výstražný signál při nebezpečném režimu provozu turbíny.
Signály, které jsou generovány snímači 1 až 4 při průchodu jednotlivých lopatek turbíny a referenčních značek na hřídeli turbíny, jsou zesíleny, komparovány analogově a digitalizovány a následně ve vyhodnocovacích jednotkách 5 zpracovány a ukládány v binární formě jako soubory, nesoucí jednak časové informace s rozlišením 10 ns, a jednak informace o místu vzniku (kanálu) časové události. V řídícím programuje možno nastavit veškeré funkce každého kanálu, jako např. aktivní hranu signálu (nábéžná, sestupná nebo obě), dobu necitlivosti na hrany pro potlačení chybových událostí, režim měření nebo testování a další funkce. Řídicí program vyhodnocovací jednotky 5 ukládá data do souborů buď kontinuálně nebo v cyklech s nastavenou délkou bloku a periodou záznamu. Na monitoru je on-line zobrazována informace o četnosti událostí na jednotlivých vstupech, což umožňuje ověřit funkci všech snímačů i jednotlivých kanálů vyhodnocovací jednotky 5. Diagnostický a vyhodnocovací program pro transformaci a analýzu dat zpracuje vždy souvislý blok dat z dostatečného počtu otáček turbíny a provede statistické zpracováni dat. Jako optimální délka bloku pro zpracování se jeví 100 otáček. Blok obsahuje dostatečný počet dat pro analýzu a přitom analyzovaný jev lze považovat za okamžitý a nedojde ke zprůměrování za dlouhý časový interval. Časové údaje, generované průchody lopatek kolem jednotlivých snímačů 2 až 4, jsou transformovány na normované vektory, popisující posloupnost průchodů dané lopatky kolem následných snímačů. Pomocí osmi referenčních značek na hřídeli turbíny se vypočítávají časové diference vůči nejbližší referenční značce, což umožňuje eliminovat nerovnoměrnosti otáčení hřídele. Hodnoty se znormuji podle aktuálních otáček a obvodu turbiny a provede se korekce na časový posun, způsobený rozdílným tvarem lopatkových impulsů. Časové diference jednotlivých lopatek jsou přepočteny na okamžité odchylky od střední polohy v mm. Data mohou být analyzována z jednoho snímače, použiti všech osmi snímačů rozšiřuje frekvenční pásmo z 25 na 200 Hz a dovoluje analyzovat i složky vyvolané otáčením turbíny. Následná frekvenční analýza vede k lepšímu oddělení složek spektra. Transformovaná data mohou být exportována jako vektory ASCII, např. ve formátu CSV.
Transformovaná data mohou být analyzována sekvenčně, vždy pro jednotlivou lopatku je proveden požadovaný výpočet (histogram a FFT). V cyklu jsou hledány lopatky s nejvyšší statistickou výchylkou. Pro tyto lopatky (nebo pro obsluhou předvolenou lopatku) je vypočten a zobrazen histogram amplitud lopatek a amplitudová frekvenční funkce FFT v mm. Na základě předchozí kalibrace může být při kmitání lopatky vlastní rezonanční frekvencí proveden odhad namáhání v patě lopatky. Obsluha nemusí do chodu programu zasahovat. V datovém souboru na disku budou uložena data, která budou definovat hranice stanovených mezí. Tato data mohou být obsluhou editována. V případě překročeni některé
meze, bude tato informace zobrazena na displeji a uložena do souhrnné tabulky na disku, která může být obsluhou vyvolána.
Ověření funkce softwaru je následující. Při měření je na monitorech vyhodnocovacích jednotek 5 zobrazen údaj o četnosti událostí na jednotlivých vstupech a lze tak kontrolovat správnost funkce snímačů a následných vstupních obvodů. Každý kanál vyhodnocovacích jednotek 5 může být dále softwarově přepnut do testovacího režimu, kdy je namísto měřeného signálu generován testovací signál. Tak lze prověřit činnost celého softwarového řetězce (případně i hardware včetně snímačů). Ověření softwaru pro analýzu dat je prováděno pomocí specielního datového souboru (simulátoru dat). Navíc zobrazené histogramy výchylek lopatek dávají okamžitý přehled nejen o výchylkách, ale i správné funkci systému včetně softwaru.
Seznam vztahových značek
... přídavný snímač
... první snímač
... druhý snímač
... osmý snímač
... vyhodnocovací jednotka
... počítač
... modem
Claims (7)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Způsob bezkontaktního monitorování turbín, zejména statických a dynamických parametrů jednotlivých lopatek parní nebo plynové turbíny v elektrárnách, kde turbína zahrnuje jedno nebo více lopatkových kol, upevněných na společné hřídeli, vyznačující se tím, že se při provozu turbíny bezkontaktně snímají polohy jednotlivých otáčejících se lopatek během jejich průchodu v blízkosti nejméně jednoho snímače (2,3,4), situovaného ve statické části turbíny vně lopatkového kola po jeho obvodu, a nejméně jednoho přídavného snímače (1) referenčních značek na otáčejícím se hřídeli turbíny, a rovněž se snímá čas jejich průchodu v oblasti odpovídajícího snímače, nasnímané údaje se digitalizují, načež se zpracovávají a ukládají v binární formě jako soubory, nesoucí časové informace s rozlišením 10 ns, informace o mistu vzniku časové události a tvaru lopatkového impulsu, z vybraného počtu otáček turbíny se zpracuje vždy souvislý blok dat a provede se jejich statistická analýza, kdy časové údaje, generované průchody lopatek kolem jednotlivých snímačů (2,3,4), se transformují na normované vektory, popisující posloupnost průchodů dané lopatky kolem následných snímačů, a pomocí referenčních značek na hřídeli turbíny se vypočítají časové diference vůči nejblížší referenční značce, čímž se eliminuji nerovnoměrnosti otáčení hřídele turbiny, zjištěné hodnoty se normuji podle aktuálních otáček a obvodu turbíny a provádí se korekce na časový posun, způsobený rozdílným tvarem lopatkových impulsů, časové diference jednotlivých lopatek se přepočítají na okamžité odchylky od střední polohy a analyzují.
- 2. Systém pro bezkontaktní provozní diagnostiku turbíny, zejména jednotlivých lopatek parní nebo plynové turbíny v elektrárnách, zahrnující jedno nebo více lopatkových kol, upevněných na společné hřídeli, vyznačující se tím, že ve statické části turbíny je vně lopatkového kola po jeho obvodu uspořádán v blízkosti lopatek turbíny nejméně jeden snímač (2,3,4) polohy otáčející se lopatky, který je svým výstupem připojen k vyhodnocovací jednotce (5) pro zpracování a ukládáni signálů ze snímače (2,3,4) □ poloze a čase průchodu příslušné otáčející se lopatky a jejích odchylek a zjišťování průhybu lopatek, jejich namáhání, vibrací a spektra kmitání při vibracích.
- 3. Systém podle nároku 2, vyznačující se tím, že zahrnuje přídavný snímač (1) k identifikaci konkrétních lopatek a synchronizaci lopatek, situovaný na hřídeli turbíny.
- 4. Systém podle nároku 2 nebo 3, vyznačující se tím, že pro odečítáni rozkrouceni hřídele, jeho namáháni nebo okamžitého výkonu turbiny je uspořádán na nejméně dvou lopatkových kolech resp. sekcích turbíny.
- 5. Systém podle některého z nároku 2 až 4, vyznačující se tím, že snímače (1,2,3,4) jsou vybrány ze skupiny, zahrnující jednoduchou nebo diferenciální cívku, snímací indukční cívku nebo cívky, pracující ve statickém magnetickém poli nebo dynamickém poli, buzeném pomocnou cívkou nebo soustavou pomocných cívek, na principu megnetorezistoru, Hallova jevu, a laserové snímače nebo optické snímače, pracující na principu odrazu paprsku od lopatky.
- 6. Systém podle některého z nároků 2 až 5, vyznačující se tím, že lopatky turbiny jsou zmagnetizovány nebojsou snímače (1,2,3,4) vybaveny pomocným magnetickým polem, vytvořeným permanentním magnetem, elektromagnetem, nebo jejich kombinací.
- 7. Systém podle některého z nároků 2 až 6, vyznačující se tím, že vyhodnocovací jednotka (5) je připojitelná k počítači (6), případně modemu (7) nebo displeji.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20090677A CZ303476B6 (cs) | 2009-10-15 | 2009-10-15 | Zpusob bezkontaktního monitorování turbín, zejména jednotlivých lopatek parní nebo plynové turbíny v elektrárnách, a systém k provádení tohoto zpusobu |
| SK50028-2010A SK288140B6 (sk) | 2009-10-15 | 2010-06-28 | Non-contact method for monitoring turbine blade particular individual steam or gas turbines in power system and system thereof |
| EP10013343A EP2312410B1 (en) | 2009-10-15 | 2010-10-06 | Method of contactless monitoring of turbines, particularly the individual blades of a steam or gas turbine in an electric generating station, and a system for carrying out that method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20090677A CZ303476B6 (cs) | 2009-10-15 | 2009-10-15 | Zpusob bezkontaktního monitorování turbín, zejména jednotlivých lopatek parní nebo plynové turbíny v elektrárnách, a systém k provádení tohoto zpusobu |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2009677A3 true CZ2009677A3 (cs) | 2011-04-27 |
| CZ303476B6 CZ303476B6 (cs) | 2012-10-10 |
Family
ID=43437240
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ20090677A CZ303476B6 (cs) | 2009-10-15 | 2009-10-15 | Zpusob bezkontaktního monitorování turbín, zejména jednotlivých lopatek parní nebo plynové turbíny v elektrárnách, a systém k provádení tohoto zpusobu |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP2312410B1 (cs) |
| CZ (1) | CZ303476B6 (cs) |
| SK (1) | SK288140B6 (cs) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108760037A (zh) * | 2018-06-15 | 2018-11-06 | 西安交通大学 | 一种基于频谱分析的风力发电机叶片结构损伤检测方法 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2482468B (en) * | 2010-05-18 | 2013-12-18 | Weston Aerospace Ltd | Method and system for inductive sensing of blades in a turbine engine |
| EP2728128A1 (de) * | 2012-10-31 | 2014-05-07 | Siemens Aktiengesellschaft | Messverfahren zur Schadenserkennung an einer Turbinenschaufel und Turbine |
| US9140718B2 (en) | 2013-10-04 | 2015-09-22 | Hamilton Sundstrand Corporation | Speed sensor identification |
| CZ305615B6 (cs) * | 2014-12-11 | 2016-01-06 | Výzkumný A Zkušební Ústav Plzeň S.R.O. | Způsob monitorování zbytkové životnosti oběžných lopatek turbostrojů |
| JP2018204504A (ja) * | 2017-06-01 | 2018-12-27 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | タービン翼の最大応答予測方法、タービン翼の最大応答予測システム及び制御プログラム、並びにタービン翼の最大応答予測システムを備えたタービン |
| CN114166941A (zh) * | 2021-11-23 | 2022-03-11 | 哈尔滨工程大学 | 一种叶片裂纹长度参数在线识别方法 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4358828A (en) * | 1979-06-11 | 1982-11-09 | Cummins Engine Company, Inc. | Engine speed measuring system |
| FR2502788A1 (fr) * | 1981-03-26 | 1982-10-01 | Rech Produits Et | Dispositif de controle des informations representant le mouvement d'un organe rotatif |
| US4573358A (en) * | 1984-10-22 | 1986-03-04 | Westinghouse Electric Corp. | Turbine blade vibration detection apparatus |
| US4967153A (en) * | 1986-09-08 | 1990-10-30 | Langley Lawrence W | Eddy current turbomachinery blade timing system |
| JP2588248B2 (ja) * | 1988-06-23 | 1997-03-05 | 株式会社東芝 | 回転機械の欠陥検出装置 |
| GB2414300B (en) * | 2004-02-12 | 2006-09-20 | Weston Aerospace | Signal processing method and apparatus |
| FR2866953B1 (fr) * | 2004-02-27 | 2006-06-30 | Electricite De France | Procede et systeme de mesure de vibration a la peripherie d'un corps tournant |
| US7574035B2 (en) * | 2006-04-07 | 2009-08-11 | United Technologies Corporation | System and method for inspection of hole location on turbine airfoils |
| GB2455800B (en) * | 2007-12-21 | 2010-07-21 | Weston Aerospace Ltd | Method and apparatus for monitoring the rotational speed of a shaft |
| GB2455798B (en) * | 2007-12-21 | 2010-04-28 | Weston Aerospace Ltd | Method and apparatus for monitoring a rotating shaft |
-
2009
- 2009-10-15 CZ CZ20090677A patent/CZ303476B6/cs not_active IP Right Cessation
-
2010
- 2010-06-28 SK SK50028-2010A patent/SK288140B6/sk not_active IP Right Cessation
- 2010-10-06 EP EP10013343A patent/EP2312410B1/en not_active Revoked
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108760037A (zh) * | 2018-06-15 | 2018-11-06 | 西安交通大学 | 一种基于频谱分析的风力发电机叶片结构损伤检测方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP2312410A1 (en) | 2011-04-20 |
| EP2312410B1 (en) | 2012-10-24 |
| SK288140B6 (sk) | 2013-11-04 |
| CZ303476B6 (cs) | 2012-10-10 |
| SK500282010A3 (sk) | 2011-05-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8095324B2 (en) | Permanent magnet rotor crack detection | |
| CZ2009677A3 (cs) | Zpusob bezkontaktního monitorování turbín, zejména jednotlivých lopatek parní nebo plynové turbíny v elektrárnách, a systém k provádení tohoto zpusobu | |
| ES2927373T3 (es) | Control de vibración angular y de torsión de sistemas de dinámica de rotores | |
| US8606541B2 (en) | Combined amplitude and frequency measurements for non-contacting turbomachinery blade vibration | |
| US7654145B2 (en) | Non-synchronous vibrational excitation of turbine blades using a rotating excitation structure | |
| Procházka et al. | Contactless diagnostics of turbine blade vibration and damage | |
| Przysowa et al. | Inductive sensors for blade tip-timing in gas turbines | |
| CZ288862B6 (cs) | Monitorovací systém pro znázorňování stavů kmitů více lopatek na otáčejícím se oběžném kole | |
| Szczepanik et al. | Tip-timing and tip-clearance for measuring rotor turbine blade vibrations | |
| CZ20423U1 (cs) | Systém pro bezkontaktní diagnostiku turbíny, zejména jednotlivých lopatek parní nebo plynové turbíny v elektrárnách | |
| Procházka et al. | Non-contact methods of sensing vibrations of turbine blades | |
| Procházka et al. | Non-contact systems for monitoring blade vibrations of steam turbines | |
| US11268400B2 (en) | Method and a system for detecting the angular position of blades of a turbine engine rotor wheel | |
| Sabbatini et al. | Data acquisition and processing for tip timing and operational modal analysis of turbomachinery blades | |
| Procházka | Methods and facilities for calibration of noncontact blade vibration diagnostic systems | |
| Procházka | Methods and measuring systems for calibration of non-contact vibrodiagnostics systems | |
| KR0169714B1 (ko) | 터어빈 발전기 축 비틀림 감시 장치 | |
| Battiato et al. | A benchmark for tip timing measurement of forced response in rotating bladed disks | |
| Procházka et al. | Sensors and methods for blade damage operational assessment in low-pressure steam turbine stages | |
| Procházka et al. | Operational measurement of stationary characteristics and positions of shrouded steam turbine blades | |
| Przysowa et al. | Health monitoring of turbomachinery based on blade tip-timing and tip-clearance | |
| Priya et al. | on Aero Gas Turbine Engines | |
| Vaněk | Contactless Diagnostics of Turbine Blade Vibration and Damage | |
| Procházka et al. | Contactless Diagnostics of Blade Vibration of Low-Pressure Steam Turbine Stages | |
| CZ20762U1 (cs) | Bezdotykový vibrodiagnostický systém pro rotující části strojů |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MC4A | Patent revocation (annulment) |
Effective date: 20150813 |