The concept of monitoring blades of rotor machines with the identification of their vibration frequency

• Autorzy: Rokicki E. , Lindstedt P. , Manerowski J. , Spychała J.

Identyfikatory

DOI

10.1515/jok-2017-0080

Warianty tytułu

PL

Koncepcja monitorowania łopatki maszyny wirnikowej z identyfikacją jej częstotliwości drgań

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

The paper presents the basis of a new method for monitoring the technical condition of rotating blades during their operation. Utilizing the measurement of blade tip instantaneous speed under subsequent sensors, enables direct determination of the blade vibration frequency. The method utilizes a diagnostic model in the form of amplitude amplification W²_ij and phase shift ϕ_ij of a diagnostic signal y(t) resulting from the operation of the blade and the signal x(t) from its environment, when the blade tip passes under a cascade of blade tip instantaneous speed sensors. The adopted diagnostic model, indirectly takes into account the current surrounding of a blade x(t) without the need to measure it [12, 14]. Evaluation of the blade technical condition in real time and static analysis shall be performed on the basis of the vibration process parameter analysis. The suggested method may play an important role in the diagnostics of rotor machine blades during their operation.

PL

W artykule przedstawiono podstawy nowej metody monitorowania stanu technicznego łopatek maszyn wirnikowych podczas ich użytkowania. Wykorzystując pomiar chwilowej prędkości wierzchołka łopatki pod kolejnymi czujnikami kaskady umożliwia się bezpośrednie wyznaczenie częstotliwości drgań łopatki. Metoda wykorzystuje model diagnostyczny w postaci wzmocnienia amplitudowego W²_ij i przesunięcia fazowego ϕ_ij sygnału diagnostycznego y(t) wynikającego z działania łopatki i sygnału x(t) jej otoczenia podczas przechodzenia wierzchołka łopatki pod kaskadą czujników prędkości chwilowej wierzchołka łopatki. Przyjęty model diagnostyczny pośrednio uwzględnia aktualne otoczenie łopatki x(t) bez konieczności jego pomiaru [12, 14]. Na podstawie analizy parametrów procesu drganiowego dokonywana będzie ocena stanu technicznego łopatki w czasie rzeczywistym oraz analiza statystyczna. Proponowana metoda może odegrać istotną rolę w diagnostyce łopatek maszyn wirnikowych podczas ich użytkowania.

Słowa kluczowe

EN

blade diagnostics; correlation function; spectral power density function; amplitude strengthening; phase sift; instantaneous amplitude of vibration velocity; blade vibration displacement amplitude

PL

diagnostyka łopatki; funkcja korelacji; funkcja widmowej gęstości mocy; wzmocnienie amplitudowe; przesunięcie fazowe; amplituda prędkości drgań chwilowa; amplituda przemieszczenia drgań łopatki

• Wydawca: Wydawnictwo Instytutu Technicznego Wojsk Lotniczych
• Czasopismo: Journal of KONBiN
• Rocznik: 2017
• Tom: No. 44
• Strony: 389--412
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys.

Twórcy

autor

Rokicki E.

• Air Force Institute of Technology, Instytut Techniczny Wojsk Lotniczych

autor

Lindstedt P.

• Air Force Institute of Technology, Instytut Techniczny Wojsk Lotniczych

autor

Manerowski J.

• Air Force Institute of Technology, Instytut Techniczny Wojsk Lotniczych

autor

Spychała J.

• Air Force Institute of Technology, Instytut Techniczny Wojsk Lotniczych

Bibliografia

• [1] Bovishanskii K.N. et.al.: A method for continously monitoring the vibrational state of the rotating blades of turbomachines. Thermal engineering (Teploenegetika), Vol 47 No 5 2000. St. Petersburg
• [2] Bendat J.S., Piersol A.G.: Metody analizy i pomiaru sygnałów losowych. PWN, Warszawa 1976
• [3] Duan F., Fang Z., Sun Y., Ye S.: Real–time vibration measurement technique based on tip – timing for rotating blades. Opto-Electronic Energineering 2005 30 (1) 29-31 htt://www.paper.edu.cn
• [4] von Flotow A., Mercadal H.: Turbine rotor health management with bladetip sensors; From Laboratory Tool To Fielded System. www hoodtech tlood River or USD 2000
• [5] Grądzki R. Parametryczne modele diagnostyczne łopatki pracującej maszyny wirnikowej z eliminacją niemierzalnych sygnałów otoczenia. Rozprawa doktorska. Politechnika Białostocka Białystok 2012
• [6] Grądzki R. Borowczyk H. Lindstedt P. Parametryczna metoda diagnozowania maszyny wirnikowej z eliminacją niemierzalnych czynników otoczenia.Tom 8.Problemy Badań I Eksploatacji Techniki Lotniczej. Wyd. ITWL Waeszawa 2012
• [7] High Cycle Fatigue S & program 1999 Annual Report http://stimet.dtic.mil
• [8] High Cycle Fatigue S & program 2000 Annual Report http://stimet.dtic.mil
• [9] High Cycle Fatigue S & program 2001 Annual Report http://stimet.dtic.mil
• [10] High Cycle Fatigue S & program 2002 Annual Report http://stimet.dtic.mil
• [11] Klein B.: Non-Contact Vibration measurements Turbocharges Turbine and Compressor Blades. Proceedings of 1st EVI-GTI International Conference on Gas Turbine Instrumentation, Barcelona 2004
• [12] Kotowski A., Lindstedt P.: The using of signals of impulse acoustic response in tests of rotor blades in stationary conditions. The International Symposium on Stability Control of Rotating Machinery. ISCORMA 4, Calgary Alberta Canada 2007
• [13] Kurowski W.: Podstawy teoretyczne komputerowego miernictwa systemów mechanicznych. Wyd. Politechniki Białostockiej, Białystok 1994
• [14] Lindstedt P., Kotowski A.: Basics for innovations in vibroacoustic diagnostics of transport machines rotor blades. The Archives of Transport Vd XVI No4 2004
• [15] Lindstedt P. Grądzki R. : Diagnosis in a working rotor machine employing the method virtual elimination of statistic environment. The Archive of Mechanical Engineering. Vol LVIII2013,3 Warsaw.
• [16] Roberts J.P.: Comparison of Tip Timing with strain ganges for rotor blade vibration measurement. Proceedings of lecture series on Tip Timing an Tip Clearnce Problems in Turbomachines Von Karman Instytute Belgium 2007
• [17] Szabatin J.: Podstawy teorii sygnałów, WKŁ Warszawa 2000,
• [18] Szczepanik R., Przysowa R.: Wykonanie badań i pomiarów drgań łopatek metodą bezstykową w odwirowni ALSTOM Power w Elblągu. Sprawozdanie ITWL nr 36/3 /2004 Warszawa 2004
• [19] Washburn R. S.: A State of The Art PC based NSMS Analysis Software Package. http;//www.agilismeasurementsystems.com
• [20] Zieliński M., Ziller G.: Non-contact Blade Vibration measurement system for aero engine application. 17th International Symposium on Airbreathing Engines, September 4-9 2005 Munich Germany Paper No ISABE – 20051220 http://www.mtn.de/channel/files/pdf noncontact blade vibration pdf