Model for blade diagnosis in a working rotor machine employing the method of virtual elimination of stochastic environment

• Autorzy: Lindstedt P. , Grądzki R.

Warianty tytułu

PL

Model diagnozowania łopatki pracującej maszyny wirnikowej z wirtualną eliminacją jej stochastycznego otoczenia

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents the bases of a new method of monitoring technical condition of turbomachine blades during their operation. The method utilizes diagnostic models such as a quotient of amplitude amplification and a phase shift of diagnostic signal y(t) which is a result of blade operation as well as a signal x(t) of blade environment while a blade tip approaches a sensor, amplitude amplification and phase shift of these signals while the blade tip moves away from the sensor. The adopted diagnostic models indirectly take into account the existing environment of a blade, represented by the signal x(t), without the need to measure it. Thus, the model is sensitive to the changes in technical condition of blades and practically intensive to a change in environment. The suggested method may prove very important in diagnostics of rotor blades during turbomachines operation (compressors, turbines etc.).

PL

W artykule przedstawiono podstawy nowej metody monitorowania stanu technicznego łopatek maszyn wirnikowych podczas ich użytkowania. Metoda wykorzystuje modele diagnostyczne w postaci ilorazu wzmocnienia amplitudowego i przesunięcia fazowego sygnału diagnostycznego y(t) wynikającego z działania łopatki i sygnału x(t) jej otoczenia podczas zbliżania się wierzchołka łopatki do czujnika i wzmocnienia amplitudowego i przesunięcia fazowego tych sygnałów podczas oddalania się wierzchołka łopatki od czujnika. Przyjęte modele diagnostyczne pośrednio uwzględnia aktualne otoczenie łopatki x(t) bez konieczności jego pomiaru. Zatem jest on czuły na zmiany stanu technicznego łopatki, a mało wrażliwy na zmianę otoczenia. Proponowana metoda może odegrać istotną rolę w diagnostyce łopatek wirnikowych podczas użytkowania maszyn wirnikowych (sprężarek, turbin, itp.).

Słowa kluczowe

EN

diagnostics; rotor blades; amplification; phase shift

PL

diagnostyka; łopatki wirnikowe; wzmocnienie amplitudowe; przesunięcie fazowe

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN
• Czasopismo: Archive of Mechanical Engineering
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. LVIII, nr 3
• Strony: 305--318
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., fot., rys.

Twórcy

autor

Lindstedt P.

autor

Grądzki R.

• Bialystok Technical University, Department of Mechanical Engineering, PL 15-351 Białystok, Poland,

Bibliografia

• [1] Bendat J.S., Piersol A.G.: Metody analizy i pomiaru sygnałów losowych. PWN, Warszawa 1976, (in Polish).
• [2] Bovishanskii K.N. et.al.: A metod for continously monitoring the vibrational state of the rotating blades of turbomachines . Thermal engineering (Teploenegetika), Vol 47 No 5 2000. St. Petersburg.
• [3] Dołgolienko G.P.: Lietczyje ispytanija spienialnych ustrojstw i sistiem samolietow i wiertolietow Maszinostrożenije, Moskwa 1984.
• [4] Duan F., Fang Z., Sun Y., Ye S.: Real-time vibration measurement technique based on tip-timing for rotating blades. Opto-Electronic Engineering 2005 30 (1) 29-31 http://www.paper.edu.cn.
• [5] Von Flotow A., Mercadal H.: Turbine rotor health management with blade-tip sensors; From Laboratory Tool To Fielded System, www hoodtech tlood River or USD 2000.
• [6] High Cycle Fatigue S & program 1997 Annual Report http://stimet.dtic.mil.
• [7] High Cycle Fatigue S & program 1998 Annual Report http://stimet.dtic.mil.
• [8] High Cycle Fatigue S & program 1999 Annual Report http://stimet.dtic.mil.
• [9] High Cycle Fatigue S & program 2000 Annual Report http://stimet.dtic.mil.
• [10] High Cycle Fatigue S & program 2001 Annual Report http://stimet.dtic.mil.
• [11] High Cycle Fatigue S & program 2002 Annual Report http://stimet.dtic.mil.
• [12] Klein B.: Non-Contact Vibration measurements Turbocharges Turbine and Compressor Blades. Proceedings of 1st EVI-GTI International Conference on Gas Turbine Instrumentation, Barcelona 2004.
• [13] Kotowski A., Lindstedt P.: The using of signals of impulse acoustic response in test of rotor blades in stationary conditions. The International Symposium on Stability Control of Rotating Machinery. ISCORMA 4, Calgary Alberta Canada 2007.
• [14] Kurowski W.: Podstawy teoretyczne komputerowego miernictwa systemów mechanicznych. Wyd. Politechniki Białostockiej, Białystok 1994, (in Polish).
• [15] Lindstedt P., Kotowski A.: Basic for innovations in vibroacoustic diagnostics of transport machines rotor blades. The Archives of Transport Vd XVI No4 2004.
• [16] Lindstedt P.: Praktyczna diagnostyka maszyn i jej teoretyczne podstawy. Wyd. Naukowe ASKON, Warszawa 2002, (in Polish).
• [17] Lindstedt P., Rokicki E., Borowczyk H., Majewski P.: Application of the correlation function and Fourier transformation to evaluation of technical condition demonstrated by blade sof a rotor machine during the operation process. Journal of KONES Powertrain and transport Vol. 16 No 2, Warsaw 2009.
• [18] Lindstedt P., Rokicki E., Borowczyk H., Majewski P.: Rotor blades condition monitoring method based on the elimination of the environment signal. Research Works of AFIT Issve pp. 15-24, Warsaw 2009.
• [19] Niederliński A.: Systemy komputerowe automatyki przemysłowej T2 Zastosowania. WNT, Warszawa 1985, (in Polish).
• [20] 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 Belgium 2007.
• [21] Skubacziewskij G.S.: Awiacionnyje gazoturbinnyje dwigatieli Maszinostrojenije, Moskwa 1974.
• [22] Szabatin J.: Podstawy teorii sygnałów, WKŁ Warszawa 2000, (in Polish).
• [23] Szczepanik R., Przysowa R.: Wykonanie badań i pomiarów drgań łopatek metodą bezstykową w odwirowani ALSTOM Power w Elblągu. Sprawozdanie ITWL nr 36/3/2004 Warszawa 2004, (in Polish).
• [24] Szczepanik R.: Ocena propagacji pęknięć zmęczeniowych w wirujących łopatkach sprężarki turbinowego silnika lotniczego. Książka Problemy Badań i Eksploatacji Techniki Lotniczej T4. Wyd. ITWL, Warszawa 1999, (in Polish).
• [25] Zieliński M., Ziller G.: Non-contact Blade Vibration Measurement system for aero engine application. 17th International Symposium on Airbreathing Engines, Semptember 4-9 2005 Munich Germany Paper No ISABE - 2005-1220.