Usage of shaft vibration signals for turbine blades monitoring

Abstract

Electricity production is increasingly influenced by renewable energy sources. It raises demands for increased flexibility of conventional coal-fired power stations. Turbine operation under other than designed operational conditions may lead to increased vibrations of rotating blades, mainly of last stage blades (L0) of low pressure turbines (LP). Excessive, unmonitored, blades vibration may lead to origination of cracks and, in the worst cases, to blades rupture. Safety, reliability and efficiency of turbines is conditioned by online monitoring of blades vibration, but online monitoring systems are still not standardized in LP turbines. The previous research showed that relative shaft vibration signals contain components related to blade vibration modes, but except 0ND (nodal diameter) bladed disc modes. However, the latest results confirmed possibility of monitoring 0ND modes by addition of relative shaft axial shift signals into the measurement chain. The results of detailed comparison of blades vibration analyzed by BTT system and signal processing of shaft vibrations and axial shift are described in this paper.

Výroba elektřiny je ovlivňována obnovitelnými zdroji energie. Tím se zvyšují požadavky na vetší flexibilitu konvenčních uhelných elektráren. Provozování turbíny v nenávrhových podmínkách může způsobit zvýšení vibrací oběžných lopatek, zejména lopatek posledního oběžného kola (L0) nízkotlakého stupně turbíny (NT). Nadměrné a nemonitorované vibrace lopatek mohou vést ke vzniku trhlin a v horším případě k nalomení lopatky. Bezpečnost, spolehlivost a účinnost turbín je podmíněna online monitorováním vibrací lopatek, avšak použití těchto systémů není zcela běžné. Předchozí výzkumy ukázaly, že signály relativních hřídelových vibrací obsahují komponenty související s vibracemi lopatek, s výjimkou módu 0ND (uzlový průměr). Nicméně výsledky z posledního výzkumu potvrdily možnost monitorovat také 0ND tím, že se do měřicího řetězce přidají signály axiálních posuvů rotoru. Příspěvek obsahuje detailní porovnání vibrací lopatek analyzovaných systémem BTT a zpracování signálů hřídelových vibrací a axiálních posuvů.