Torzní vibrace rotorů turbogenerátorů – měření a diagnostika

Abstract

On-line vyhodnocení a predikce poruch turbogenerátoru jsou klíčovým faktorem jeho úspěšného dlouhodobého provozu. Kolísání točivého momentu generátoru, způsobené například nestacionárními podmínkami v elektrizační rozvodné síti, ovlivňuje torzní vibrace hřídele, stejně jako např. vibrace oběžných lopatek turbíny. Příznaky torzních vibrací hřídele nejsou měřitelné běžně používanými čidly vibrací osazenými na turbíně, takže je třeba použít speciální měření. Přímým důsledkem torzních vibrací hřídele je lokální zrychlení nebo zpomalení pohybu obvodu hřídele, pokud je pohyb měřen stacionárním čidlem. Tento článek se zabývá metodou měření torzních vibrací s využitím optické sondy, která snímá odraz od reflexní pásky s proměnnou odrazivostí; páska je nalepena na povrchu rotoru. Torzní vibrace hřídele se projevují jako fázová modulace výstupního signálu optické sondy, takže vzorkovací frekvence ovlivňuje dosažitelné rozlišení měřených vibrací hřídele. Použitý způsob výpočtu torzních vibrací je založen na vyhodnocení okamžité úhlové rychlosti hřídele. Výhodou této metody je přímá kompenzace případné nepravidelné geometrie vzoru reflexní pásky.

Online 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 direct consequence of torsional shaft vibration is local acceleration or deceleration of movement of the shaft circumference when motion is measured by a stationary sensor. This paper deals with the method of torsional vibration measurement with the use of an optical probe, which senses the reflection of variable reflective tape on the surface of the rotor. Shaft torsion vibration manifests itself as phase modulation of the optical probe output signal so that the sampling frequency affects the achievable resolution of the measured shaft vibration. The presented method of calculating torsional vibrations is based on an evaluation of the shaft instantaneous angular velocity. The advantage of this method is the direct compensation of any irregular geometry of the reflective tape pattern.