Vibrodiagnostika oběžných lopatek točivých strojů v energetice
Projekt programu Účinná přeměna a skladování energie Strategie AV21 pro rok 2017
Odpovědný řešitel: Ing. Pavel Procházka, CSc., Ústav termomechaniky AV ČR, v. v. i.
Další řešitelé: Ing. Marek Brabec, Ph.D,. Ústav informatiky AV ČR, v. v. i.
Externí partneři: Aura a.s., Janascard
Zvyšování spolehlivosti a účinnosti velkých točivých strojů v energetice (parních turbin, kompresorů a ventilátorů) vyžaduje propojení znalostí několika oborů – elektrotechniky, mechatroniky, mechaniky a matematické statistiky. Cílem tohoto projektu je vypracování koncepce a zhotovení prototypu zařízení nové generace pro vibrodiagnostiku a monitorování stavu lopatek točivých strojů, zejména se zaměřením na nízkotlaké stupně parních turbín. Projekt zahrnuje řadu dílčích úkolů: vypracování matematického modelu pro optimalizaci snímání vibrací a stacionárních výchylek lopatek; návrh metod a programových funkcionalit pro výpočet pokročilých charakteristik vibrací lopatek z experimentálních dat: frekvenční analýza okamžitého stavu vibrací lopatek, statistické přehledy dynamických a statických charakteristik, analýza čerpání životnosti, grafická prezentace dat a výsledků výpočtů; vypracování metod pro statistické hodnocení alternativních modelů tvaru vibrací lopatek stanovených z experimentálních dat a výběr modelu s nejvyšší pravděpodobností; realizace prototypu vibrodiagnostického zařízení a jeho ověření na modelovém zkušebním kole Laboratoře laserové vibrometrie Ústavu termomechaniky AV ČR a podle možnosti i na některém velkém točivém stroji.
V roce 2017 byl vyvinut a ověřen funkční vzorek adaptabilní inteligentní elektroniky pro bezkontaktní magnetorezistivní senzory polohy a průchodu lopatek turbín s dálkovým programováním. Parametry zesílení výstupního signálu senzorů a převodníků na digitální úroveň je nyní možné zadávat přes internetové připojení řídicí jednotky systému ze vzdáleného pracoviště, což kvalitativně zvyšuje efektivitu nasazení vibrodiagnostických systémů lopatek turbín.
Výzkum vibrodiagnostických systémů pro sledování dynamických charakteristik rotujících lopatkových kol pokračoval výzkumem statistických metod pro vyhodnocení vibrodiagnostických dat a eliminaci rušivých vlivů způsobených poruchami a nerovnoměrností otáčení lopatkového kola. Pro získání referenčních dat byl především využíván Laserový vibrometr Laboratoře rotační laserové vibrometrie. Příklad grafického vyhodnocení vibrací modelového lopatkového kola je uveden na obrázku 1.
Obr. 1. Vibrace modelového lopatkového kola Laboratoře rotační laserové vibrometrie vybuzené otáčkami: 500 ot/min., tvar kmitu s pěti uzlovými průměry, amplituda 16 μm.
Výsledkem výzkumu jsou 2 patenty zaregistrované u Úřadu pro ochranu průmyslového vlastnictví v roce 2017:
Procházka P.: Elektromagnetický simulátor rotujících lopatek strojů. Úřad pro ochranu průmyslového vlastnictví, patent č. 306712, datum udělení patentu: 5. 4. 2017.
Procházka P.: Impulsní budicí systém lopatkového kola se zvýšenou budicí silou. Úřad pro ochranu průmyslového vlastnictví, patent č. 306869, datum udělení patentu: 7. 7. 2017.
Galerie obrázků:
