SK5670Y1 - System for contactless diagnosis turbines, especially the individual blades of steam or gas turbine power plants - Google Patents
System for contactless diagnosis turbines, especially the individual blades of steam or gas turbine power plants Download PDFInfo
- Publication number
- SK5670Y1 SK5670Y1 SK50046-2010U SK500462010U SK5670Y1 SK 5670 Y1 SK5670 Y1 SK 5670Y1 SK 500462010 U SK500462010 U SK 500462010U SK 5670 Y1 SK5670 Y1 SK 5670Y1
- Authority
- SK
- Slovakia
- Prior art keywords
- turbine
- blades
- blade
- shaft
- sensors
- Prior art date
Links
Landscapes
- Control Of Turbines (AREA)
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
Abstract
Description
Technické riešenie sa týka usporiadania systému pre bezkontaktnú diagnostiku turbín, najmä jednotlivých lopatiek parnej alebo plynovej turbíny v elektrárňach.The technical solution relates to the arrangement of a system for contactless diagnostics of turbines, in particular individual blades of a steam or gas turbine in power plants.
Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION
Lopatky turbín v elektrárňach sa v súčasnosti kontrolujú pomocou nedeštruktívnych diagnostických metód pri odstávke turbíny turbogenerátora. Ich prevádzková diagnostika sa nevykonáva, pritom kontrola lopatiek za prevádzky turbíny je schopná odhaliť ich posun alebo uvoľnenie. Na základe sledovania statických odchýlok polohy lopatiek sa dajú zisťovať ich prípadné praskliny, dajú sa kontrolovať aj ich vibrácie, a to sledovaním frekvencií kmitov lopatiek a ich odchýlok skôr než dôjde k havárii turbíny. Pri nábehu turbíny sa pre jej monitorovanie používajú kontaktné metódy, na rotor alebo lopatky turbíny sa pripevnia snímače, napr. tenzometre. Takáto aparatúra prenáša signály bezkontaktné z rotora, ale používa kontaktné snímače, ktoré sú umiestnené v náročných fyzikálnych podmienkach teploty, vlhkosti a zrýchlenia. Keby napríklad mala byť sledovaná vibrácia každej lopatky, bolo by potrebné až 90 snímačov. Životnosť takýchto snímačov je rádovo dni až mesiace, pritom ich oprava nie je možná, znamenala by odstavenie turbíny. Nevýhodná je nemožnosť merania dynamického monitorovania turbíny pri prehrievacích otáčkach, napríklad o veľkosti 1600 ot./min., ktoré sú veľmi blízko nepriaznivým otáčkam z pohľadu vibrácií lopatiek turbíny. Zo súčasného systému merania vibrácií a posuvov turbogenerátora nedá sa kmitanie lopatiek takisto identifikovať. Pre kvalifikované rozhodovanie na zabezpečenie bezpečnej a dlhodobej prevádzky teda chýbajú informácie o dynamickom správaní turbogenerátora.Turbine blades in power plants are currently being checked by non-destructive diagnostic methods during turbine generator shutdown. Their operational diagnostics is not performed, while the inspection of the blades during operation of the turbine is able to detect their displacement or release. By observing the static deviations of the blade position, their possible cracks can be detected, and their vibrations can be controlled by monitoring the vibration frequencies of the blades and their deviations before the turbine crashes. When starting up the turbine, contact methods are used to monitor the turbine. Sensors, e.g. strain gauges. Such an apparatus transmits non-contact signals from the rotor, but uses contact sensors that are placed in demanding physical conditions of temperature, humidity and acceleration. For example, if the vibration of each blade should be monitored, up to 90 sensors would be required. The lifetime of such sensors is in the order of days to months, while their repair is not possible, it would mean shutdown of the turbine. Disadvantageous is the impossibility of measuring the dynamic monitoring of the turbine at an overheating speed, for example 1600 rpm, which is very close to the unfavorable speed in terms of vibration of the turbine blades. From the current turbine generator vibration and displacement measurement system, the vibration of the blades cannot be identified. Therefore, information about the dynamic behavior of the turbine generator is missing for qualified decision making to ensure safe and long-term operation.
Podstata technického riešeniaThe essence of the technical solution
Predmetom technického riešenia je usporiadanie systému pre bezkontaktnú prevádzkovú diagnostiku turbíny, najmä jednotlivých lopatiek parnej alebo plynovej turbíny v elektrárňach, zahŕňajúce jedno alebo viac lopatkových kolies, upevnených na spoločnom hriadeli. Podstata technického riešenia spočíva v tom, že v statickej časti turbíny je z vonkajšej strany lopatkového kolesa po jeho obvode usporiadaný v blízkosti lopatiek turbíny aspoň jeden snímač polohy s hriadeľom sa otáčajúcej lopatky, ktorý je svojím výstupom pripojený k vyhodnocovacej jednotke na spracovanie a ukladanie signálov zo snímača o polohe a čase priechodu príslušnej otáčajúcej sa lopatky a jej odchýlok a zisťovanie priehybu lopatiek, ich namáhania, vibrácií a spektra vibrácií pri vibráciách. Vyhodnocovacia jednotka je pripojiteľná k počítaču, prípadne modemu alebo displeju.The object of the technical solution is to provide a system for non-contact operational diagnostics of a turbine, in particular individual blades of a steam or gas turbine in power plants, comprising one or more impeller wheels mounted on a common shaft. The principle of the technical solution consists in that in the static part of the turbine, at least one position sensor with a rotating blade shaft is arranged on the periphery of the impeller around its periphery near the turbine blades, which is connected to an evaluation unit for processing and storing signals from it. a sensor indicating the position and time of passage of the respective rotating blade and its deflections and detecting blade deflection, stress, vibration and vibration vibration spectrum. The evaluation unit can be connected to a computer or modem or display.
Pomocou snímačov sú takto odpočítané presné polohy prechodov lopatiek. Polohy sú vyhodnotené analógovo komparátorom alebo viacerými komparátormi, prípadne digitálne po vzorkovaní analógovo digitálnym prevodníkom, kedy možno čiastočne odlíšiť podľa amplitúdy kratšie a dlhšie lopatky a spresniť ich časové polohy. Z informácie o polohe a čase prechodu lopatiek a sledovania ich odchýlok sa zisťuje priehyb lopatiek, ich namáhanie, vibrácie a spektrum kmitania pri vibráciách.The precise positions of the blade passages are thus read out by means of sensors. Positions are evaluated by analogue comparator or several comparators, eventually digitally after sampling by analogue-digital converter, when it is possible to distinguish partly shorter and longer blades according to amplitude and to specify their time positions. The information on the position and time of blade passage and monitoring of their deviations is used to determine blade deflection, stress, vibration and vibration spectrum of vibration.
Systém môže zahŕňať aj prídavný snímač na identifikáciu konkrétnych lopatiek a synchronizáciu lopatiek, situovaný na hriadeli turbíny. Pre odčítanie rozkrútenia hriadeľa, jeho namáhania alebo okamžitého výkonu turbíny je systém usporiadaný na najmenej dvoch lopatkových kolesách resp. sekciách turbíny, kde jednotlivé snímače polohy s hriadeľom sa otáčajúcich lopatiek každého lopatkového kolesa sú svojimi výstupmi pripojené k vyhodnocovacej jednotke.The system may also include an additional sensor for identifying specific blades and blade synchronization located on the turbine shaft. To read the shaft twist, load or instantaneous turbine power, the system is arranged on at least two impellers or blades. turbine sections, where the individual position sensors with the rotating blades of each impeller are connected to the evaluation unit by their outputs.
Snímače sú vybrané zo skupiny, zahŕňajúcej jednoduchú alebo diferenciálnu cievku, snímaciu indukčnú cievku alebo cievky, pracujúce v statickom magnetickom poli alebo dynamickom poli, budenom pomocnou cievkou alebo sústavou pomocných cievok, na princípe megnetorezistora, Hallovho javu, a laserové snímače alebo optické snímače, pracujúce na princípe odrazu lúča od lopatky. Lopatky turbíny sú zmagnetizované alebo sú snímače vybavené pomocným magnetickým poľom, vytvoreným permanentným magnetom, elektromagnetom alebo ich kombináciou.Sensors are selected from the group consisting of a single or differential coil, a sensing induction coil or coils operating in a static magnetic field or a dynamic field excited by an auxiliary coil or an auxiliary coil assembly, based on a megnetoresist, Hall effect, and laser sensors or optical sensors operating on the principle of reflection of the beam from the blade. The turbine blades are magnetized or the sensors are equipped with an auxiliary magnetic field, a permanent magnet, an electromagnet or a combination thereof.
Systém umožňuje dynamické snímanie polôh lopatiek na hriadeli turbíny prostredníctvom vyhodnotenia amplitúdových a časových diferencií, vyhodnotenia trendu odchýlok lopatiek v čase a podľa záťaže, ďalej vyhodnotenie vibrácií lopatiek na hriadeli, ohybových a torzných kmitov lopatiek a hriadeľa, kmitov pri prechodových externých režimoch, rozkrútenie a predĺženie lopatiek vyvolané odstredivou silou a stanovenie amplitúdy a frekvencie jednotlivých lopatiek. Umožňuje dlhodobé sledovanie vibrácii jednotlivých lopatiek pri nábehu na fázovacie obrátky. Z meraných výchyliek je možné odhadnúť aj namáhanie lopatiek vo vybraných miestach za predpokladu kalibrácie systému. Je možné stanoviť najmenej priaznivé režimy z pohľaduThe system allows dynamic sensing of blade positions on the turbine shaft by evaluating amplitude and time differences, evaluating the trend of blade variations over time and load, evaluating blade vibration on the shaft, bending and torsional oscillations of blades and shaft, oscillations at transient external modes, and the determination of the amplitude and frequency of the individual blades. It allows long-term monitoring of vibration of individual blades as they approach the phasing revolutions. From the measured deflections it is possible to estimate the stress of the blades at selected locations, provided the system is calibrated. It is possible to determine the least favorable regimes from a perspective
SK 5670 Υ1 dynamického namáhania lopatiek, v týchto režimoch potom môžu byť definované obmedzenia pre prevádzku stroja.SK 5670 Υ1 dynamic strain of the blades, in these modes the limits for the machine operation can be defined.
Výhodné je dlhodobé získavanie a ukladanie nameraných dát a možnosť ich spätného vyhodnotenia pre rôzne režimy prevádzky turbíny. Meranie rozširuje množstvo poznatkov o naladení lopatiek v skutočných prevádzkových podmienkach, na základe vyhodnotenia dát z trvalého monitorovacieho systému sa dajú určiť problematické oblasti pri prevádzke. Z odchýlok oproti východiskovému stavu sa dá analyzovať prevádzkový režim so zvýšeným namáhaním lopatiek aj prípadné podozrenie na začínajúce poškodenie lopatky. Existuje možnosť vyvodenia rôznych upozornení pre danú fázu pri nábehu turbogenerátora. Dá sa teda očakávať zníženie rizika ulomenie lopatky za prevádzky turbíny.Long-term acquisition and storage of measured data and the possibility of their evaluation for various modes of turbine operation are advantageous. The measurement extends a lot of knowledge about the tuning of the blades in real operating conditions, based on the evaluation of data from the permanent monitoring system, it is possible to identify problematic areas in operation. From the deviations from the initial state, it is possible to analyze the operating mode with increased strain on the blades as well as possible suspicion of beginning damage to the blade. There is a possibility to draw different warnings for a given phase when starting a turbine generator. Thus, the risk of blade breakage during turbine operation can be expected to be reduced.
Prehľad obrázkov na výkresochBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Technické riešenie bude bližšie vysvetlené pomocou pripojeného výkresu a v nasledujúcom texte bude podrobnejšie opísané. Na výkrese je schematicky zobrazené základné usporiadanie systému pre bezkontaktnú diagnostiku turbín s tromi snímačmi prechodov pohybujúcich sa lopatiek turbíny v ich oblasti, ktoré sú situované na plášti resp. v statickej časti turbíny a jedným snímačom, situovaným na hriadeli turbíny a slúžiacim na identifikáciu konkrétnych lopatiek a synchronizáciu lopatiek. Je tu schematicky znázornené osem snímačov v statickej časti turbíny.The technical solution will be explained in more detail by means of the attached drawing and will be described in more detail in the following. The drawing shows schematically the basic arrangement of the system for contactless diagnostics of turbines with three transducers of moving turbine blades in their area, which are situated on the casing respectively. in the static part of the turbine and with one sensor located on the turbine shaft for identifying specific blades and synchronizing the blades. Eight sensors are shown schematically in the static part of the turbine.
Príklady uskutočnenia technického riešeniaExamples of technical solution
Systém pre bezkontaktnú diagnostiku turbín pozostáva z meranej turbíny, snímačov 2 až 4, vyhodnocovacej jednotky 5, prípadne počítača 6, modemu 7, displeja apod..The system for non-contact turbine diagnostics consists of the measured turbine, sensors 2 to 4, evaluation unit 5, or computer 6, modem 7, display, etc.
Na monitorovanie dynamických parametrov lopatiek obežných kolies parných turbín sa využíva diagnostika na princípe bezkontaktného snímania prechodov s hriadeľom sa otáčajúcich lopatiek turbíny, a to pomocou jedného alebo viacerých snímačov 2, 3, 4, umiestnených na plášti resp. v statickej časti turbíny v blízkosti lopatiek, to znamená mimo turbíny. Snímače môžu byť tvorené jednoduchou alebo diferenciálnej cievkou, snímacou indukčnou cievkou alebo cievkami, pracujúcimi v statickom magnetickom poli alebo dynamickom poli, budenom pomocnou cievkou alebo sústavou pomocných cievok. Môžu snímať diferencie magnetického poľa pri prechodoch lopatiek turbíny na princípe megnetorezistora, prípadne Hallovho javu. Systém je možné doplniť aspoň jedným ďalším prídavným snímačom X, situovaným na hriadeli turbíny a slúžiacim na identifikáciu konkrétnych lopatiek v lopatkovom kolese a synchronizáciu lopatiek.To monitor the dynamic parameters of the blades of the steam turbine impellers, diagnostics based on the contactless sensing of transitions with the shaft of the rotating turbine blades is utilized by means of one or more sensors 2, 3, 4, located on the casing respectively. in the static part of the turbine near the blades, that is outside the turbine. The sensors may be formed by a single or differential coil, a sensing induction coil or coils operating in a static magnetic field or a dynamic field driven by an auxiliary coil or an array of auxiliary coils. They can sense differences in the magnetic field when passing turbine blades on the principle of megnetoresistor or Hall effect. The system may be supplemented by at least one additional sensor X located on the turbine shaft to identify particular blades in the blade wheel and to synchronize the blades.
Snímače X až 4 na meranie polôh lopatiek pracujú na niektorom z nasledujúcich princípov:The X-4 sensors for measuring blade positions operate on any of the following principles:
- indukčnom, kedy sú tvorené jednoduchou alebo diferenciálnou cievkou. Pri prechode lopatky okolo snímača dochádza ku vzniku indukovaného napätia v cievke;- inductive, in which they consist of a single or differential coil. When passing the blade around the sensor there is induced voltage in the coil;
- indukčnom, kedy sú tvorené najmenej dvoma jednoduchými alebo diferenciálnymi cievkami. Pri prechode lopatky okolo snímača dochádza ku vzniku indukovaného napätia v každej z cievok, ktoré sú na zvýšenie spoľahlivosti použité nezávisle; pre autokalibráciu citlivosti sa dá aspoň do jednej cievky vysielať testovací signál pulzný alebo kontinuálny;- inductive, consisting of at least two single or differential coils. As the blade passes the sensor, an induced voltage is generated in each of the coils, which are used independently to increase reliability; for sensitivity autocalibration, a pulse or continuous test signal may be transmitted to at least one coil;
- indukčnom aktívnom, keď je tu aspoň jedna cievka (jednoduchá alebo diferenciálna), do ktorej sa privádza kontinuálny alebo pulzný signál a sleduje sa jeho amplitúda alebo zmeny frekvencie vplyvom prechodu lopatky, ktorá ovplyvní rozptylové pole snímača;- inductive active when there is at least one coil (single or differential) to which a continuous or pulsed signal is fed and its amplitude or frequency changes are monitored due to the passage of the blade, which affects the dispersion field of the sensor;
- snímacej indukčnej cievky, kedy sústava cievok je zostavená tak, aby bola zvýšená uhlová citlivosť snímača a potlačený vplyv odchýlok vzdialenosti lopatiek od snímača;a sensing induction coil, wherein the coil assembly is configured to increase the angular sensitivity of the sensor and to suppress the influence of blade variations from the sensor;
- snímacej indukčnej cievky (cievok), pracujúcej v statickom magnetickom poli alebo dynamickom poli, budenom pomocnou cievkou alebo sústavou pomocných cievok pre zvýšenie citlivosti;a sensing induction coil (s) operating in a static magnetic field or a dynamic field, excited by an auxiliary coil or a set of auxiliary coils to increase sensitivity;
- snímačov, ktoré snímajú diferencie magnetického poľa pri prechodoch lopatiek na princípe magnetorezistora, Hallovho javu, pracujúce v statickom alebo dynamickom magnetickom poli. Snímače môžu pracovať aj so zvyškovým magnetickým poľom lopatiek, alebo sa dajú lopatkami zmagnetizovať na tento účel;- sensors which detect differences in the magnetic field when passing through the blades on the principle of a magnetoresistor, Hall effect, operating in a static or dynamic magnetic field. The sensors can also work with the residual blades' magnetic field or can be magnetized for this purpose by blades;
- laserového snímača resp. optického snímača, pracujúcich na princípe odrazu lúča od lopatky.- laser sensor respectively. optical sensor, working on the principle of reflection of the beam from the blade.
Jednotlivé snímače X až 4 sú pripojené k vyhodnocovacej jednotke 5, ktorá zahŕňa externý alebo interný predzosilňovač, najmenej jeden komparátor (viacero komparátorov slúži pre niekoľko rôznych hladín amplitúd signálu), sústavu čítačiek na odmeriavanie časových prechodov lopatiek turbíny a zobrazovaciu a archivačnú jednotku, ktorá zobrazuje, spracováva a archivuje odčítané hodnoty jednotlivých časových intervalov a ďalej ich, podľa konkrétnych požiadaviek, prenáša pomocou komerčných technológií ako sú napríklad počítač 6, modem 7, displej a podobne. Čítačky sú najlepšie realizované pomocou hradlového poľa pre minimalizáciu počtu súčiastok.The individual sensors X to 4 are connected to an evaluation unit 5 comprising an external or internal preamplifier, at least one comparator (multiple comparators serving several different signal amplitude levels), a reader array for measuring turbine blades timing transitions, and an imaging and archiving unit that displays , processes and archives the readings of the individual time intervals and further transfers them according to specific requirements using commercial technologies such as computer 6, modem 7, display and the like. Readers are best implemented using a gate array to minimize the number of parts.
SK 5670 Υ1SK 5670 Υ1
Pri ďalšom z možných uskutočnení tohto technického riešenia je komparátor nahradený alebo doplnený analógovo digitálnym prevodníkom, signál snímača je vzorkovaný a spracovaný digitálne s cieľom spresniť odčítanie časových okamihov prechodov lopatiek okolo príslušného snímača.In another possible embodiment of the present invention, the comparator is replaced or supplemented by an analog-to-digital converter, the sensor signal being sampled and processed digitally to refine the time readings of blade passages around the respective sensor.
Komparátory a budiče krútených párov alebo optických liniek sa môžu premiestniť z dôvodu potlačenia rušenia k predzosilňovačom a spoločne čo najbližšie k snímačom J, až 4. Analógovo digitálne prevodníky môžu byť takisto premiestnené priamo k predzosilňovačom a logický obvod môže polohu prechodu lopatky vyhodnocovať buď pri analógovo digrtálnom prevodníku alebo až vo vyhodnocovacej jednotke 5.Twisted pair or fiber optic comparators and drivers can be moved to suppress interference to preamplifiers and together as close as possible to sensors J to 4. Analog-to-digital converters can also be moved directly to preamplifiers and the logic circuit can evaluate the blade passage position at either analogue or in the evaluation unit 5.
Systém sa tiež dá vhodne doplniť o synchronizačnú značku na hriadeli turbíny, prípadne môže sa dá osadiť na aspoň dvoch lopatkových kolesách. To umožní vyhodnocovať aj roztočenie hriadeľa turbíny, keď vplyvom jej vysokých otáčok je hriadeľ namáhaný v kruté (ťahu) natoľko, že sa jednotlivé lopatkové kolesá uhlovo voči sebe mierne posúvajú. V takomto prípade sú jednotlivé snímače 2, 3, 4 polohy s hriadeľom sa otáčajúcich sa lopatiek každého lopatkového kolesa svojimi výstupmi pripojené k vyhodnocovacej jednotke 5, ktorá vyhodnotí uhlový posun jednotlivých lopatkových kolies a skrútenia hriadeľa.The system can also be suitably complemented by a synchronization mark on the turbine shaft, or it can be mounted on at least two impeller wheels. This also makes it possible to evaluate the rotation of the turbine shaft when, due to its high rotational speed, the shaft is subjected to a torsional (tensile) stress so that the individual impeller blades move slightly angularly towards each other. In this case, the individual shaft position sensors 2, 3, 4 of the rotating blades of each impeller are connected by their outputs to an evaluation unit 5 which evaluates the angular displacement of the individual impeller and the shaft twist.
Lopatky turbíny sú buď zmagnetizované alebo snímače 1 až 4 sú vybavené pomocným magnetickým poľom, vytvoreným permanentným magnetom, elektromagnetom alebo ich kombináciou. Pre pomocné magnetické pole sa dá použiť budenie striedavým elektrickým signálom.The turbine blades are either magnetized or sensors 1 to 4 are equipped with an auxiliary magnetic field formed by a permanent magnet, an electromagnet or a combination thereof. An alternating electric signal can be used for the auxiliary magnetic field.
Pri prechode lopatky turbíny v oblasti snímača 2 až 4 nesie snímač informáciu o jej polohe a čase prechodu, ktorá sa vyhodnotí buď analógovo pomocou zosilňovača a komparátora, prípadne digitálne vzorkovaním a vyhodnotením tvaru pulzov. Z informácie o polohe a čase prechodu lopatiek a sledovaní ich odchýlok sa zisťuje priehyb lopatiek, ich namáhanie, vibrácie a spektrum kmitania pri vibráciách.When the turbine blade passes in the region of the sensors 2 to 4, the sensor carries information about its position and time of transition, which is evaluated either analogously by means of an amplifier and comparator, or by digital sampling and evaluation of the shape of pulses. The information about the position and time of the blade passage and the monitoring of their deviations is used to determine the blade deflection, stress, vibration and vibration spectrum at vibration.
V prípade, že sa tento systém umiestni na dve alebo viacero sekcií turbíny, sa dá odčítať aj roztočenie hriadeľa, jeho namáhanie a okamžitý výkon turbíny.If the system is placed on two or more turbine sections, the rotation of the shaft, its stress and the instantaneous power of the turbine can also be read.
Orientáciu a určenie konkrétnej lopatky možno zabezpečiť umiestnením prídavného snímača alebo snímačov i na hriadeľ turbíny, napríklad otvoru, výstupku, značky. Spresnenie sa dá dosiahnuť použitím viacerých značiek do niekoľkých sektorov po obvode hriadeľa. Systém môže vysielať aj výstražný signál pri nebezpečnom režime prevádzky turbíny.The orientation and determination of a particular blade can be ensured by placing an additional sensor or sensors on the turbine shaft, for example, a bore, a projection, a mark. Refinement can be achieved by applying multiple marks to several sectors along the circumference of the shaft. The system can also send a warning signal when the turbine is in unsafe mode.
Signály, ktoré sú generované snímačmi 1 až 4 pri prechode jednotlivých lopatiek turbíny a referenčných značiek na hriadeli turbíny, sú zosilnené, komparované analógovo a digitalizované a následne vo vyhodnocovacícb jednotkách 5 spracované a ukladané v binárnej forme ako súbory, ktoré nesú jednak časovú informáciu s rozlíšením 10 ns, a jednak informáciu o mieste vzniku (kanáli) časovej udalosti. V riadiacim programe sa dajú nastaviť všetky funkcie každého kanála, ako napríklad aktívnu hranu signálu (nábehová, zostupná alebo obidve), dobu necitlivosti na hrany na potlačenie chybových udalostí, režim merania alebo testovania a ďalšie funkcie. Riadiaci program vyhodnocovacej jednotky 5 ukladá dáta do súborov buď kontinuálne alebo v cykloch s nastavenou dĺžkou bloku a periódou záznamu. Na monitore je on-line zobrazovaná informácie o frekvencii udalostí na jednotlivých vstupoch, čo umožňuje overiť funkciu všetkých snímačov i jednotlivých kanálov vyhodnocovacej jednotky 5.The signals generated by the sensors 1 to 4 when the individual turbine blades and reference marks pass on the turbine shaft are amplified, compared analogously and digitized and then processed and stored in binary form in the evaluation units 5 as files carrying both time information with resolution 10 ns, and second, information about the place (origin) of the time event. In the control program, all functions of each channel can be set, such as the active edge of the signal (lead-in, descending or both), edge insensitivity to suppress error events, measurement or test mode, and other functions. The control program of the evaluation unit 5 stores the data in files either continuously or in cycles with a set block length and a recording period. The monitor displays on-line information about the frequency of events at each input, which allows to verify the function of all sensors and individual channels of the evaluation unit 5.
Diagnostický a vyhodnocovací program pre transformáciu a analýzu dát spracuje vždy súvislý blok dát z dostatočného počtu otáčok turbíny a vykoná štatistické spracovanie dát. Ako optimálna dĺžka bloku pre spracovanie sa javí 100 otáčok. Blok obsahuje dostatočný počet dát pre analýzu a pritom analyzovaný jav sa dá považovať za okamžitý a nedôjde ku spriemerovanie za dlhý časový interval. Časové údaje, generované prechody lopatiek okolo jednotlivých snímačov 2 až 4, sa transformujú na normované vektory, opisujúce postupnosť prechodov danej lopatky okolo následných snímačov. Pomocou ôsmich referenčných značiek na hriadeli turbíny sa vypočítavajú časové diferencie voči najbližšej referenčnej značke, čo umožňuje eliminovať nerovnomernosti otáčania hriadeľa. Hodnoty sa znormujú podľa aktuálnych otáčok a obvodu turbíny a vykoná sa korekcia na časový posun, spôsobený rozdielnym tvarom lopatkových impulzov. Časové diferencia jednotlivých lopatiek sa prepočítajú na okamžité odchýlky od strednej polohy v mm. Dáta sa dajú analyzovať z jedného snímača, použitie všetkých ôsmich snímačov rozširuje frekvenčné pásmo z 25 na 200 Hz a dovoľuje analyzovať aj zložky vyvolané otáčaním turbíny. Následná frekvenčná analýza vedie k lepšiemu oddeleniu zložiek spektra. Transformované dáta sa dajú exportovať ako vektory ASCII, napríklad vo formáte CSV.The diagnostic and evaluation program for data transformation and analysis always processes a continuous block of data from a sufficient number of turbine revolutions and performs statistical data processing. The optimum block length for processing appears to be 100 turns. The block contains sufficient data for analysis and the analyzed event can be considered instantaneous and will not be averaged over a long period of time. The time data generated by the blade transitions around the individual sensors 2 to 4 is transformed into standardized vectors describing the sequence of transitions of the given blade around the subsequent sensors. Eight reference marks on the turbine shaft calculate the time differences to the nearest reference mark, which makes it possible to eliminate shaft unevenness. The values are normalized according to the actual speed and circumference of the turbine and correction is made for the time shift caused by the different shape of the blade impulses. The time difference between the blades is converted to instantaneous deviations from the center position in mm. Data can be analyzed from one sensor, using all eight sensors extends the frequency band from 25 to 200 Hz and allows analysis of components induced by turbine rotation. Subsequent frequency analysis leads to better separation of the components of the spectrum. The transformed data can be exported as ASCII vectors, for example, in CSV format.
Transformované dáta sa dajú analyzovať sekvenčne, vždy pre jednotlivú lopatku sa vykoná požadovaný výpočet (histogram a FFT). V cykle sa vyhľadávajú lopatky s najvyššou štatistickou výchylkou. Pre tieto lopatky (alebo pre lopatku predvolenú obsluhou) sa vypočíta a zobrazí histogram amplitúd lopatiek a amplitúdová frekvenčná ftinkcia FFT v mm. Na základe predchádzajúcej kalibrácie môže byť pri kmitaní lopatky vlastnou rezonančnou frekvenciou vykonaný odhad namáhania v päte lopatky. Obsluha nemusí do chodu programu zasahovať. V dátovom súbore na disku budú uložené dáta, ktoré budú definovať hranice stanovených medzí. Tieto dáta môže obsluha editovať. V prípade prekročenia niektorej medze bude táto informácia zobrazená na displeji a uložená do súhrnnej tabuľky na disku, ktorá sa dá obsluhou vyvolať.The transformed data can be analyzed sequentially, and the required calculation (histogram and FFT) is performed for each blade. The blades are searched for blades with the highest statistical displacement. For these blades (or for a blade preset by the operator), a histogram of the blade amplitudes and FFT amplitude frequency in mm are calculated and displayed. Based on the previous calibration, the vibration at the root of the vane can be estimated at the resonant frequency of the vane. The operator does not have to interfere with the program. The data file on the disk will store data that will define the limits of the specified limits. The operator can edit this data. If a limit is exceeded, this information will be shown on the display and stored in a summary table on the disc that can be retrieved by the operator.
Overenie funkcie softvéru je nasledovné. Pri meraní je na monitoroch vyhodnocovacích jednotiek 5 zobrazený údaj o frekvencii udalostí na jednotlivých vstupoch a dá sa tak kontrolovať správnosť funkcie sníma4The verification of the function of the software is as follows. During the measurement, the frequency of events on individual inputs is displayed on the monitors of the evaluation units 5 and it is possible to check the correctness of the sensor function4
SK 5670 ΥΙ čov a následných vstupných obvodov. Každý kanál vyhodnocovacích jednotiek 5 môže byť ďalej softvérovo prepnutý do testovacieho režimu, kedy sa namiesto meraného signálu generuje testovací signál. Tak sa dá preveriť činnosť celého softvérového reťazca (prípadne aj hardvér vrátane snímačov). Overovania softvéru pre analýzu dát sa vykonáva pomocou špeciálneho dátového súboru (simulátora dát). Navyše zobrazené histogramy výchyliek lopatiek poskytujú okamžitý prehľad nielen o výchylkách, ale aj o správnej funkcii systému vrátane softvéru.SK 5670 násled and subsequent input circuits. Furthermore, each channel of the evaluation units 5 can be software switched to a test mode, whereby a test signal is generated instead of the measured signal. In this way, the operation of the entire software chain (or hardware, including sensors) can be verified. Data analysis software verification is performed using a special data file (data simulator). In addition, the blade deflection histograms shown provide an immediate overview of not only the deflections but also the correct operation of the system, including the software.
NÁROKY NA OCHRANUPROTECTION REQUIREMENTS
Claims (6)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CZ200921818U CZ20423U1 (en) | 2009-10-15 | 2009-10-15 | System for contactless diagnostic of turbine, especially individual blades of steam or gas turbine in power plants |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SK500462010U1 SK500462010U1 (en) | 2010-10-07 |
SK5670Y1 true SK5670Y1 (en) | 2011-03-04 |
Family
ID=41528882
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SK50046-2010U SK5670Y1 (en) | 2009-10-15 | 2010-06-28 | System for contactless diagnosis turbines, especially the individual blades of steam or gas turbine power plants |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
CZ (1) | CZ20423U1 (en) |
SK (1) | SK5670Y1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106017903A (en) * | 2016-07-14 | 2016-10-12 | 贵州电网有限责任公司电力科学研究院 | Steam turbine generator unit shafting eccentricity and phase measuring device and steam turbine generator unit shafting eccentricity and phase measuring method |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CZ2013205A3 (en) | 2013-03-22 | 2014-10-22 | Rieter Cz S.R.O. | Device for detecting position of rotating working means in active magnetic bearing |
CZ307599B6 (en) * | 2017-10-18 | 2019-01-02 | Ăšstav termomechaniky AV ÄŚR, v. v. i. | Method of identification of ferromagnetic blades of a machine under rotation |
-
2009
- 2009-10-15 CZ CZ200921818U patent/CZ20423U1/en not_active IP Right Cessation
-
2010
- 2010-06-28 SK SK50046-2010U patent/SK5670Y1/en unknown
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106017903A (en) * | 2016-07-14 | 2016-10-12 | 贵州电网有限责任公司电力科学研究院 | Steam turbine generator unit shafting eccentricity and phase measuring device and steam turbine generator unit shafting eccentricity and phase measuring method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
SK500462010U1 (en) | 2010-10-07 |
CZ20423U1 (en) | 2010-01-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8095324B2 (en) | Permanent magnet rotor crack detection | |
SK500282010A3 (en) | Non-contact method for monitoring turbine blade particular individual steam or gas turbines in power system and system thereof | |
US9557210B2 (en) | Method for non-intrusive on-line detection of turbine blade condition | |
ES2927373T3 (en) | Torsion and angular vibration control of rotor dynamics systems | |
JP5547801B2 (en) | Tire metal cable abnormality detection method and apparatus | |
CA2676761C (en) | Self-testing sensor | |
Joung et al. | Analysis of vibration of the turbine blades using non-intrusive stress measurement system | |
Russhard | Development of a blade tip timing based engine health monitoring system | |
Przysowa et al. | Inductive sensors for blade tip-timing in gas turbines | |
WO2014105364A2 (en) | Proximity and strain sensing | |
US20180328223A1 (en) | Turbine Overspeed Trip Test System | |
JP2015533991A (en) | Measurement methods and turbines for turbine blade damage detection | |
SK5670Y1 (en) | System for contactless diagnosis turbines, especially the individual blades of steam or gas turbine power plants | |
US10054004B2 (en) | Turbine overspeed trip test data logging system | |
US7323868B2 (en) | System and method for temperature independent measurement of standoff distance using an eddy current sensor | |
JP2015010525A (en) | Method and apparatus for monitoring turbine blade state | |
US20160216333A1 (en) | System and method for induction motor rotor bar magnetic field analysis | |
Sabbatini et al. | Data acquisition and processing for tip timing and operational modal analysis of turbomachinery blades | |
Procházka et al. | Non-contact systems for monitoring blade vibrations of steam turbines | |
JP6978911B2 (en) | Blade monitoring system, blade monitoring device, blade monitoring method, program | |
Bulot et al. | Unsteady pressure measurements in a high-speed centrifugal compressor | |
Garcia et al. | Turbine-blade tip clearance and tip timing measurements using an optical fiber bundle sensor | |
KR0169714B1 (en) | Turbine generator shaft torsion monitor | |
Procházka | Methods and facilities for calibration of noncontact blade vibration diagnostic systems | |
Procházka | Methods and measuring systems for calibration of non-contact vibrodiagnostics systems |