Correlation analysis in steam turbine malfunction diagnostics

• Autorzy: Gałka T.

Warianty tytułu

PL

Analiza korelacji w diagnozowaniu uszkodzeń turbin parowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Rotating machinery condition assessment employs, to a large extent, vibration-based symptoms, characterized by high information content. Diagnostic reasoning is often supported by welldeveloped qualitative or even quantitative relations. In many cases, however, a situation is encountered wherein several possible malfunction types give similar symptoms. Qualitative diagnosis may thus demand additional diagnostic procedures. The paper concentrates on those employing correlation coefficients, which belong to a broader class of evolutionary symptoms. Such symptoms are sensitive to the malfunction type and thus can substantially enhance qualitative diagnostic capabilities. Moreover, correlation coefficient as a function of time provides valuable quantitative information on lifetime consumption. This is demonstrated by a number of examples, pertaining to large steam turbines operated by utility power plants.

PL

Ocena stanu technicznego maszyn wirnikowych opiera się w dużym stopniu na symptomach drganiowych, charakteryzujących się dużą zawartością informacji. Wnioskowanie diagnostyczne często wykorzystuje sprawdzone relacje diagnostyczne, jakościowe, a nawet ilościowe. W wielu przypadkach mamy jednak do czynienia z sytuacją, w której szereg możliwych uszkodzeń daje podobne symptomy. Diagnoza jakościowa wymaga wówczas dodatkowych procedur. Artykuł jest poświęcony zastosowaniu współczynników korelacji, należących do szerszej klasy symptomów ewolucyjnych. Są one wrażliwe na typ uszkodzenia i mogą znacznie poprawić możliwości diagnozowania jakościowego. Współczynniki korelacji w funkcji czasu dostarczają także cennej informacji ilościowej o stopniu wyczerpania żywotności. Jest to zilustrowane kilkoma przykładami, odnoszącymi się do dużych turbin parowych w energetyce zawodowej.

Słowa kluczowe

EN

technical diagnostics; diagnostic symptom; correlation; prognosis

PL

diagnostyka techniczna; symptom diagnostyczny; korelacja; prognoza

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Diagnostyki Technicznej
• Czasopismo: Diagnostyka
• Rocznik: 2010
• Tom: nr 2(54)
• Strony: 41--50
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Gałka T.

• Instytut Energetyki, Pracownia Diagnostyki Urządzeń Cieplnych Elektrowni, 02-981 Warszawa, ul. Augustówka 36,

Bibliografia

• [1] Collacott R. A.: Structural Integrity Monitoring, Chapman and Hall, London, 1985.
• [2] Cempel C.: Theory of Energy Transforming Systems and their Application in Diagnostics of the Operating Systems, Applied Mathematics and Computer Science, 1993, Vol. 3, No. 3, pp. 533-548.
• [3] Natke H. G., Cempel C.: Model-Aided Diagnosis of Mechanical Systems, Springer-Verlag, Berlin-Heidelberg-New York, 1997.
• [4] Gałka T., Large Rotating Machines, in Encyclopedia of Structural Health Monitoring, ed. Boller C., Chang F. and Fujino Y., John Wiley & Sons, Chichester, UK, 2009, pp. 2443-2456.
• [5] Cempel C.: Multidimensional Condition Monitoring of Mechanical Systems in Operation, Mechanical Systems and Signal Processing, 2003, vol.17(6), pp. 1291-1303.
• [6] Radkowski S.: Low-Energy Components of Vibroacoustic Signal as the Basis for Diagnosis of Defect Formation, Machine Dynamics Problems, vol.12, 1995.
• [7] Gałka T.: Application of Energy Processor Model for Diagnostic Symptom Limit Value Determination in Steam Turbines, Mechanical Systems and Signal Processing, 1999, vol. 13(5), pp.757-764.
• [8] Orłowski Z.: Vibrodiagnostics of Steam Turbines, Proceedings of the Institute of Power Engineering, vol.18, Warsaw, 1989 (in Polish).
• [9] Bently D. E., Hatch C. T.: Fundamentals of Rotating Machinery Diagnostics, Bently Pressurized Bearings Press, Minden, 2002.
• [10] Orłowski Z.: Diagnostics in the Life of Steam Turbines, WNT, Warsaw, 2001 (in Polish).
• [11] Gałka T.: Normalization of Vibration Measurements: Unnecessary Complication or Important Prerequisite? Proceedings of the Second International Symposium on Stability Control of Rotating Machinery ISCORMA-2, Gdańsk, 2003, pp. 722-731.
• [12] Gałka T.: Diagnostics of the Steam Turbine Fluid-Flow System Condition on the Basis of Vibration Trends Analysis, Proceedings of the 7th European Conference on Turbomachinery, Athens, 2007, pp. 521-530.
• [13] Lampart P., Szymaniak M., Kwidziński R.: Investigation of Circumferential Non-Uniformity in a Partial Admission Control Stage of a Large Power Turbine, in Technical, Economic and Environmental Aspects of Combined Cycle Power Plants, Domachowski Z. (ed.), Gdańsk University of Technology, 2004, pp. 261-271.
• [14] Cempel C., Tabaszewski M.: Averaging the Symptoms in Multidimensional Condition Monitoring for Machines in Nonstationary Operation, Proceedings of the 13th International Congress on Sound and Vibration, Vienna, 2006, paper No.519.
• [15] Morel J.: Vibration des Machines et Diagnostic de Leur État Mécanique, Ed. Eyrolles, Paris, 1992.
• [16] Gałka T.: Evolutional Symptoms in Rotating Machinery Diagnostics, Proceedings of the International Conference ‘Condition Monitoring 2005’, King’s College, Cambridge, 2005, pp. 255-260.
• [17] Papoulis A.: Probability, Random Variables and Stochastic Processes. McGraw-Hill, New York, 1965.
• [18] Gałka T.: Correlation-based Symptoms in Rotating Machines Diagnostics, Proceedings of the 21st International Congress COMADEM 2008, Praha, 2008, pp. 213-226.
• [19] Gałka T.: Higher Harmonic Components in Steam Turbine Vibration Velocity Spectra: A Case Study, Proceedings of the 20th International Congress COMADEM’07, Faro, 2007, pp. 351-359.
• [20] Gałka T., Kiebdój J.: Untypical Vibroacoustic Symptoms of a Steam Turbine Fluid-Flow System Failure, Diagnostyka, 2007, vol. 3(43) pp. 5-10.
• [21] Lapini G. L., Zippo M., Bachschmid N., Collina A., Vallini A.: Experimental Tests and Model Based Calculations for the Diagnosis of a Crack in a 320 MW Generator, Proceeding of the CISM Symposium ‘Diagnostics of Rotating Machines in Power Plants’, Springer, Wien-New York, 1994.
• [22] Rao J. S., Sharma M.: Dynamic Analysis of Bowed Rotors, Proceedings of VETOMAC-1 Conference, Bangalore, India, 2000.
• [23] Orłowski Z., Gałka T.: Modeling of the Steam Turbine Fluid-Flow System for Technical Condition Assessment Purposes, Applied Mechanics in the Americas, vol.9: Proceedings of the 7th Pan American Congress of Applied Mechanics PACAM VII, AAM/ Universidad de la Frontera, 2002, pp. 557-560.
• [24] Cempel C.: Vibroacoustic Condition Monitoring, Ellis Horwood, London, 1991.
• [25] Cempel C.: Generalized Singular Value Decomposition in Multidimensional Condition Monitoring of Systems, Diagnostyka, 2008, vol. 3(47), pp. 23-30.