A Novel Method of Impeller Blade Monitoring Using Shaft Vibration Signal Processing

The monitoring of impeller blade vibrations is an important task in the diagnosis of turbomachinery, especially in terms of steam turbines. Early detection of potential faults is the key to avoid the risk of turbine unexpected outages and to minimize profit loss. One of the ways to achieve this is long-term monitoring. However, existing monitoring systems for impeller blade long-term monitoring are quite expensive and also require special sensors to be installed. It is even common that the impeller blades are not monitored at all. In recent years, the authors of this paper developed a new method of impeller blade monitoring that is based on relative shaft vibration signal measurement and analysis. In this case, sensors that are already standardly installed in the bearing pedestal are used. This is a significant change in the accessibility of blade monitoring for a steam turbine operator in terms of expenditures. This article describes the developed algorithm for the relative shaft vibration signal analysis that is designed to run in a long-term perspective as a part of a remote monitoring system to track the natural blade frequency and its amplitude automatically

Diagnostics of turbogenerator rotor torsional vibration

Online vyhodnocení a predikce poruch turbogenerátoru jsou klíčovým faktorem jeho úspěšného dlouhodobého provozu. Kolísání točivého momentu generátoru, způsobené například nestacionárními podmínkami v elektrické rozvodné síti, ovlivňuje torzní vibrace hřídele, stejně jako vibrace např. oběžných lopatek. Příznaky torzních vibrací hřídele nejsou měřitelné běžně používanými čidly vibrací osazenými na turbíně, takže je třeba použít speciální měření. Analýza a vyhodnocení torzních kmitů hřídele pomocí metody analýzy okamžité úhlové rychlosti jsou v příspěvku prezentovány dvěma případovými studiemi.PUNTIS-LO1506 – Podpora udržitelnosti centra NTIS – Nové technologie pro informační společnost z dotačních prostředků Ministerstva školství mládeže a tělovýchovy České republikyOnline evaluation and prediction of turbine generator failures is a key factor for its successful long-term operation. Generator torque fluctuations, caused by, for example, non-stationary conditions in the power grid, affect the shaft torsional vibration as well as the vibration of the rotating blades. Symptoms of torsional shaft vibration are not measurable by commonly used vibration sensors mounted on the turbine, so special measurements are needed. The analysis and evaluation of shaft torsional vibration using the instantaneous angular velocity analysis method are presented in the paper by two case studies

Určení geometrie enkodéru v úloze monitoringu torzních vibrací

PUNTIS-LO1506 a SGS-2022-02

VN Švihov :monitoring kvality vody v povodí a jeho výsledky

939

On-line Monitoring of Rotor-stator Rub in Steam Turbines

In recent years, the operation of steam turbines has been associated with the occurrence of rotor-stator rub. This is because the clearences in the turbine flow paths decrease in an effort to increase the turbine efficiency. At present, detailed rubbing diagnostics is implemented as off-line analysis of measured data. The detection of the rotor-stator rub is based on analysis of vibration signals in time domain when a machine operator monitors the overall level of vibration or the vector of rotation frequency contained in the measured vibration signal. This paper deals with design and implementation of the system for online monitoring of rotor-stator rub implemented as the Rub Advanced Monitoring System (RAMS), which, in addition to detection phase, provides also localization of the place of contact occurrence, based on additional knowledge of the rotor geometry. Except the contact on the shaft, the contact between the blade tips and the stator seal can also be detected and localized. The contact is in that case accompanied by periodic impacts whose frequency for example corresponds to the product of the number of swirl brakes above blade tips and the rotation frequency. With this information obtained from standard rotor vibration signals, the rotor operation can be diagnosed in more detail and, if necessary, the turbine operation can be adapted to the current situation

Modified Object Detection for Hand-Eye Calibration of Laser Profile Scanner

This article introduces a newly modified evaluation of a relative position between a profile scanner and a cuboid calibration object, which is used for a hand-eye calibration of the profile scanner as a robot tool. First, the problematic part of the evaluation of the system of nonlinear equations describing a tetrahedron in the original algorithm previously solved by a numerical method is described. Then a newly proposed solution of this system of nonlinear equations using a resultant is presented. This evaluation is part of the overall model of the calibration process, which is used to evaluate the hand-eye calibration and also to generate calibration positions according to a proposed criterion. The benefits of the modified evaluation are verified by several experiments

Diagnostics of turbogenerator rotor torsional vibration

Online vyhodnocení a predikce poruch turbogenerátoru jsou klíčovým faktorem jeho úspěšného dlouhodobého provozu. Kolísání točivého momentu generátoru, způsobené například nestacionárními podmínkami v elektrické rozvodné síti, ovlivňuje torzní vibrace hřídele, stejně jako vibrace např. oběžných lopatek. Příznaky torzních vibrací hřídele nejsou měřitelné běžně používanými čidly vibrací osazenými na turbíně, takže je třeba použít speciální měření. Analýza a vyhodnocení torzních kmitů hřídele pomocí metody analýzy okamžité úhlové rychlosti jsou v příspěvku prezentovány dvěma případovými studiemi.PUNTIS-LO1506 – Podpora udržitelnosti centra NTIS – Nové technologie pro informační společnost z dotačních prostředků Ministerstva školství mládeže a tělovýchovy České republikyOnline evaluation and prediction of turbine generator failures is a key factor for its successful long-term operation. Generator torque fluctuations, caused by, for example, non-stationary conditions in the power grid, affect the shaft torsional vibration as well as the vibration of the rotating blades. Symptoms of torsional shaft vibration are not measurable by commonly used vibration sensors mounted on the turbine, so special measurements are needed. The analysis and evaluation of shaft torsional vibration using the instantaneous angular velocity analysis method are presented in the paper by two case studies

Měření a vyhodnocení torzních kmitů hřídele s využitím okamžité úhlové rychlosti

Online vyhodnocení možných závad turbíny je klíčovým faktorem pro dlouhodobý spolehlivý provoz turbíny. Fluktuace silového momentu ve vzduchové mezeře generátoru, způsobené na příklad nestacionárními podmínkami v elektrizační soustavě, mohou způsobit torzní vibrace rotoru a rotorových lopatek. Příznaky existence torzních kmitů nejsou měřitelné standardními snímači pro měření rotorového chvění, a proto musí být použito speciální měření. Přímým důsledkem torzních vibrací je lokální zpomalování a zrychlování rotoru vzhledem ke stacionárnímu snímači. Tento článek se zabývá měřicí metodou využívající optickou detekci průchodu černých a bílých značek enkodéru, tzv. zebra pásky, nalepeného podél obvodu rotoru. Torzní vibrace rotoru se projeví jako fázová modulace výstupního signálu optického čidla. Vzorkovací frekvence tohoto signálu určuje dosažitelné rozlišení v určení torzních vibrací. Popisovaná metoda vyhodnocení torzních vibrací je založena na vyhodnocení okamžité úhlové rychlosti rotoru. Výhodou této metody je přímá kompenzace možných geometrických nedokonalostí enkodéru. Analýza torzních vibrací rotoru je obohacena dvěma případovými studiemi z praktické instalace systému.Online evaluation of possible failures of a turbine is a key factor for a successful long-term turbine operation. Fluctuations of generator air-gap torque, caused for example by non-stationary conditions of electrical power grid, influence shaft torsional vibrations as well as rotating blades vibrations. Symptoms of shaft torsional vibrations are not measurable by normally used relative shaft vibrations sensors, so special measurement must be used. The direct consequence of shaft torsional vibrations is local acceleration or deceleration of shaft circumference when it is measured by a stationary sensor. This article deals with a measurement method using an optical probe measuring the passage of black and white stripes of a zebra tape which is stuck on the rotor. The shaft torsional vibrations manifest themselves as a phase modulation of the optical probe output signal, so the sampling rate influence the achievable resolution of the calculated shaft vibrations. The presented method for the calculation of the shaft torsional vibrations is based on the evaluation of shaft instantaneous angular velocity. The advantage of this method is a direct compensation of possible non-regular geometry of the zebra tape. The analysis of shaft torsional vibrations evaluation using this method is supplemented by two case studies from the authors’ current work