CZ2019295A3 - Způsob stanovení natočení břitu lopatky lopatkového stroje za rotace - Google Patents
Způsob stanovení natočení břitu lopatky lopatkového stroje za rotace Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2019295A3 CZ2019295A3 CZ2019-295A CZ2019295A CZ2019295A3 CZ 2019295 A3 CZ2019295 A3 CZ 2019295A3 CZ 2019295 A CZ2019295 A CZ 2019295A CZ 2019295 A3 CZ2019295 A3 CZ 2019295A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- blade
- rotation
- blade edge
- passage
- determining
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M13/00—Testing of machine parts
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
- G01P3/64—Devices characterised by the determination of the time taken to traverse a fixed distance
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Control Of Positive-Displacement Air Blowers (AREA)
Abstract
Způsob stanovení natočení břitu lopatky lopatkového stroje za rotace, spočívá v tom, že na stator lopatkového stroje se v rovině kolmé na osu rotace lopatkového stroje, která je zároveň různá od rovnoběžné roviny, v níž leží střed (O) natáčení břitu lopatky, umístí senzor (S) průchodu břitu lopatky, přičemž se známými metodami pro měření času stanoví časová diference průchodu břitu lopatek v různých otáčkách pod senzorem (S) průchodu břitu lopatky, ze které se následně vypočte hodnota úhlového natočení (φ) lopatky.
Description
Způsob stanovení natočení břitu lopatky lopatkového stroje za rotace
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu stanovení natočení břitu lopatky lopatkového stroje za rotace, který je založen na měření času průchodu sledované lopatky okolo bezkontaktního senzoru umístěného na statoru stroje.
Dosavadní stav techniky
Na rotující lopatky velkých lopatkových strojů, např. plynových a parních turbín, kompresorů a ventilátorů, působí síly, které jsou výslednicí odstředivých sil a aerodynamických sil, jimiž proudící médium, např. vodní pára, působí na lopatky lopatkového stroje. V důsledku působení těchto sil dochází i ke změně tvaru lopatek, zejména k jejich prodloužení a natočení, resp. rozkroucení. Tyto charakteristiky mají jednak vliv na účinnost stroje a jednak mohou být i projevem poškození příslušné lopatky lopatkového stroje. Je-li některá z lopatek poškozena trhlinou, sníží se hodnota její tuhosti v ohybu a rovněž torzní tuhosti. V důsledku působení tlaku páry, odstředivých a setrvačných sil při rotaci, dojde ke zvýšenému ohybu poškozené lopatky a současně dojde i ke změně úhlu sklonu břitu lopatky vzhledem k rovině rotace. Postupující poškození lopatky trhlinou je charakterizováno trendem změny mezilopatkových vzdáleností a současně trendem natáčení břitu lopatky.
Z těchto skutečností je zřejmé, že je důležité získat informace o skutečném úhlovém natočení břitu lopatky za provozu. Střídavá složka této charakteristiky poskytuje informaci o torzních kmitech lopatky, které mohou mít vliv na její životnost. V patentovém dokumentu CZ 307571 B6 Způsob identifikace poškozené lopatky lopatkového stroje za provozu je popsán způsob stanovení úhlu sklonu břitu lopatky vzhledem k rovině rotace pomocí dvou statorových senzorů, přičemž jeden senzor je umístěn u náběžné hrany lopatek a druhý u odtokové hrany. Pomocí časoměmých zařízení jsou měřeny a ukládány časy průchodů všech lopatek lopatkového stroje. Z časových údajů se následně vyhodnotí časové diference časů průchodu lopatek a z nich se vypočtou mezilopatkové vzdálenosti a současně lopatkové vzdálenosti, které charakterizují natočení lopatky. Pro stanovení časů průchodu lopatek je zapotřebí třetí, referenční snímač, který slouží k identifikaci jednotlivých lopatek a odečtu nulového časového údaje v každé otáčce. Vzhledem k tomuto času jsou pak vyhodnoceny časy průchodu lopatky pod náběžným a odtokovým senzorem a z nich stanovena časová diference a příslušné mezilopatkové vzdálenosti, které nepřímo vypovídají o úhlu natočení břitu lopatky. Nevýhodou je, že časové diference jsou stanoveny jako rozdíl dvou rozdílů časových hodnot: 1. času průchodu lopatky pod senzorem náběžné hrany a nulového času referenční značky a 2. času průchodu lopatky pod senzorem odtokové hrany a nulového času referenční značky. Tento složitější postup výpočtu může vést ke zvýšené chybě měření. Hlavní nevýhodou je však to, že senzory musí být pro dosažení dostatečné citlivosti umístěny nad hranami lopatek a při axiálním posuvu celého rotoru, který může být např. u parní turbíny i více než 10 mm, dochází ke ztrátě signálu jednoho senzoru a výpadku celého měřicího systému.
Podstata vynálezu
Uvedené nedostatky odstraňuje způsob stanovení natočení břitu lopatky lopatkového stroje za rotace podle tohoto vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že se na stator lopatkového stroje umístí jeden bezkontaktní senzor průchodu břitu lopatky, který leží v rovině kolmé na osu rotace lopatkového stroje a zároveň rovnoběžné s rovinou, rovněž kolmou na osu rotace lopatkového stroje, v níž leží střed natáčení břitu lopatky, kolem nějž se otáčí břit lopatky při úhlovém natočení. Důležitou podmínkou je, že rovina, jíž prochází střed natáčení břitu lopatky, není totožná s rovinou, v níž leží senzor průchodu břitu lopatky. V takovém případě při úhlovém natočení břitu lopatky
- 1 CZ 2019 - 295 A3 dojde k časovému posunu okamžiku průchodu břitu lopatky pod bezkontaktním senzorem. Tento časový posun se pro každý sledovaný režim provozu kola, např. otáčky, stanoví zařízením pro měření času. Z rozdílu časů průchodu lopatky je pak ve vyhodnocovacím zařízení vyhodnocena hodnota úhlového natočení břitu lopatky.
Objasnění výkresů
Vynález je dále blíže objasněn pomocí výkresu, kde na obr. 1 je schematicky zobrazen v půdorysu pohled na koncový profil, tedy břit lopatky v různých polohách, a to při průchodu natočeného i nenatočeného břitu lopatky pod senzorem průchodu lopatky a při průchodu natočeného i nenatočeného břitu lopatky středem natáčení břitu lopatky.
Příklad uskutečnění vynálezu
Způsob stanovení natočení břitu lopatky lopatkového stroje za rotace je demonstrován na příkladu podle obr. 1, kde je znázorněn jeden senzor S průchodu břitu lopatky, pod nímž právě prochází břit LI lopatky ve výchozí úhlové poloze. V půdorysu na obr. 1 se břit LI lopatky pň otáčení lopatkového kola pohybuje ve směru tangenciální osy y, tedy v obvodovém směru. Břit LI lopatky svírá s osou y úhel a. V jiném časovém okamžiku, tedy v jiné otáčce stroje, může dojít k tomu, že se břit LI lopatky natočí o úhel <j>. Taková situace je znázorněna břitem L2 lopatky, který právě prochází pod senzorem S průchodu břitu lopatky. V jistém časovém okamžiku prochází břit L2 lopatky středem O natáčení břitu lopatky. Tato situace je zobrazena jako břit L3 lopatky, který je vůči ose y natočen o úhel a + cp. Senzor S průchodu břitu lopatky a střed O natáčení břitu lopatky leží ve dvou různých rovinách, kolmých na osu otáčení lopatkového kola, mezi nimiž je nenulová vzdálenost d. Osa otáčení lopatkového kola je ve znázorněném příkladu rovnoběžná s osou x souřadnicového systému. Rozdílnému času průchodu břitu L3 lopatky středem O natáčení břitu lopatky a průchodu břitu L2 lopatky pod senzorem S průchodu břitu lopatky odpovídá na ose y vzdálenost c, tedy vzdálenost mezi body P a S na obr. 1.
Vzdálenost c můžeme vyjádřit jako kde Ω [rad/s] je úhlová frekvence otáčení lopatkového kola, Rje poloměr lopatkového kola a At je naměřená časová diference průchodu břitu L2 a L3 pod senzorem S průchodu břitu lopatky. Pro úhlové veličiny v obr. 1 platí vztahy
Z obou vztahů můžeme odvodit výsledný vztah pro výpočet úhlového natočení <j> břitu lopatky í/tga ©=arct£--a ~ d-ΩΕΔ/íga
Průmyslová využitelnost
Způsob stanovení natočení břitu lopatky lopatkového stroje za rotace lze využít pro monitorování
-2 CZ 2019 - 295 A3 stavu lopatek velkých lopatkových strojů za provozu a jejich ochranu před devastujícími haváriemi. Vynález lze využít zejména při zajištění bezpečného provozu parních a plynových turbín, velkých ventilátorů a kompresorů, kde dochází v důsledku odstředivých sil a superpozici vibrací k nadměrnému namáhání dlouhých rotujících lopatek, které může vést při jejich odlomení k havárii 5 stroje s velkými ekonomickými ztrátami a v případě elektrárenských turbosoustrojí i celospolečenskými škodami. Znalost skutečné hodnoty natočení břitů lopatek je také důležitá pro optimalizaci účinnosti lopatkového stroje.
Claims (1)
1. Způsob stanovení natočení břitu lopatky lopatkového stroje za rotace, vyznačující se tím, že 5 na stator lopatkového stroje se v rovině kolmé na osu rotace lopatkového stroje, která je zároveň různá od rovnoběžné roviny, v níž leží střed (O) natáčení břitu lopatky, umístí senzor (S) průchodu břitu lopatky, přičemž se stanoví časová diference průchodu břitu lopatek v různých otáčkách pod senzorem (S) průchodu břitu lopatky, ze které se následně vypočte hodnota úhlového natočení (cp) břitu lopatky.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2019-295A CZ308508B6 (cs) | 2019-05-13 | 2019-05-13 | Způsob stanovení natočení břitu lopatky lopatkového stroje za rotace |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2019-295A CZ308508B6 (cs) | 2019-05-13 | 2019-05-13 | Způsob stanovení natočení břitu lopatky lopatkového stroje za rotace |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2019295A3 true CZ2019295A3 (cs) | 2020-10-07 |
| CZ308508B6 CZ308508B6 (cs) | 2020-10-07 |
Family
ID=72660631
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2019-295A CZ308508B6 (cs) | 2019-05-13 | 2019-05-13 | Způsob stanovení natočení břitu lopatky lopatkového stroje za rotace |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ308508B6 (cs) |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB847901A (en) * | 1956-01-26 | 1960-09-14 | Chicago Aerial Ind Inc | Improvements in or relating to apparatus for determining information about a moving body |
| JPS62192601A (ja) * | 1986-02-19 | 1987-08-24 | Toyota Motor Corp | ハイポイドギヤカツタの切れ刃角測定装置およびその測定方法 |
| GB0609723D0 (en) * | 2006-05-17 | 2006-06-28 | Moir Christopher I | Position detector |
| GB2455800B (en) * | 2007-12-21 | 2010-07-21 | Weston Aerospace Ltd | Method and apparatus for monitoring the rotational speed of a shaft |
| CN108802745A (zh) * | 2017-05-05 | 2018-11-13 | 河南理工大学 | 一种矿用离心式风机叶片裂纹监测实验台 |
| CZ307571B6 (cs) * | 2017-06-27 | 2018-12-12 | Ăšstav termomechaniky AV ÄŚR, v.v.i. | Způsob identifikace poškozené lopatky lopatkového stroje za provozu |
| CZ32016U1 (cs) * | 2017-10-05 | 2018-08-28 | Ăšstav termomechaniky AV ÄŚR, v.v.i. | Zařízení pro identifikaci lopatek stroje za rotace |
-
2019
- 2019-05-13 CZ CZ2019-295A patent/CZ308508B6/cs not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ308508B6 (cs) | 2020-10-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DK2898216T3 (en) | Method and apparatus for monitoring operating conditions of rotor blades. | |
| CN109974849B (zh) | 无参考信号下基于叶尖定时技术的叶片振动在线监测方法 | |
| US20160363134A1 (en) | Rotary fluid element and method of correcting unbalance of rotary fluid element | |
| CN102124237A (zh) | 风力涡轮机转子和校准转子叶片桨距的方法 | |
| CN107003212A (zh) | 旋转机械的状态监视装置、旋转机械及旋转机械的状态监视方法 | |
| CA2647474A1 (en) | Method and apparatus for monitoring the rotational speed of the shaft of a gas turbine | |
| CZ2019295A3 (cs) | Způsob stanovení natočení břitu lopatky lopatkového stroje za rotace | |
| EP2312410A1 (en) | 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 | |
| CN110646138B (zh) | 一种旋转机械无键相无试重动平衡方法和分析装置 | |
| CZ2019481A3 (cs) | Způsob stanovení natočení břitu lopatky lopatkového stroje za rotace se zvýšenou přesností | |
| CN103858013A (zh) | 用于确定铁磁组件的旋转速度的方法及装置 | |
| CZ2011588A3 (cs) | Zpusob urcení aktuální excentricity rotujícího rotoru a diagnostika excentricity rotujícího rotoru | |
| US20220390328A1 (en) | Method for monitoring the torsion of a rotary shaft on a turbomachine of an aircraft | |
| KR20150013598A (ko) | 배기가스 터보차저 | |
| WO2016147849A1 (ja) | 回転体 | |
| CZ307571B6 (cs) | Způsob identifikace poškozené lopatky lopatkového stroje za provozu | |
| ES2780689T3 (es) | Máquina rotativa e instalación para convertir energía que comprende tal máquina | |
| CZ32016U1 (cs) | Zařízení pro identifikaci lopatek stroje za rotace | |
| CN112880811B (zh) | 一种移动直线拟合的无键相叶尖定时测振方法 | |
| US20160327589A1 (en) | System and method for speed sensor position detection in a multiple channel control system | |
| JP2006009581A (ja) | 羽根車の損傷検出方法及び装置 | |
| CN114207278B (zh) | 叶片传感器配置 | |
| US11802491B2 (en) | Turbine blade health monitoring system for identifying cracks | |
| JPS61265551A (ja) | 羽根植込部の亀裂検出方法 | |
| CZ25935U1 (cs) | Bezdotykový vibrodiagnostický systém pro rotující části strojů s korekcí |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20210513 |