Výzkum a vývoj metod a algoritmů pro detekci a lokalizaci rubbingu na parních turbínách

Abstract

V současné době je zejména z bezpečnostních a ekonomických důvodů kladen neustále větší důraz na spolehlivý provoz parních turbín. Některé kroky výrobců parních turbín, kteří se snaží z důvodů větší konkurenceschopnosti mimo jiné zvyšovat účinnost turbín, zvyšují riziko poruchy parní turbíny a to vede k vyšším požadavkům na monitorování stavu stroje. Jedním z příkladů je snižování ucpávkových vůlí, čímž se zvyšuje riziko vzniku potencionálního kontaktu rotorové a statorové části stroje, neboli rubbingu. Tento jev je velmi nebezpečný pro chod stroje a je vhodné jej včasně detekovat, neboť tím může dojít ke snížení značných ekonomických ztrát. Cílem předkládané disertační práce je návrh metod pro detekci a lokalizaci rubbingu na parních turbínách, které by pomohly zlepšit stávající stav této problematiky. Tyto metody operují nad signály z čidel, kterými jsou parní turbíny standardně osazovány, tj. z čidel relativních rotorových a absolutní statorových vibrací. To umožňuje aplikovat tyto metody bez nutné instalace aditivních čidel jak u stávajících tak u nových strojů. Experimentálním měřením na rotorovém standu RK4 a také analýzou provozních měření z TG 80 MW byly potvrzeny subharmonické složky amplitudových spekter signálů relativních rotorových vibrací, jako indikátory částečného rubbingu. Detekce těchto subharmonických složek je založena na navržené metodě kumulace úplného spektra, kdy dochází ke sdružení informace o subharmonických složkách v širokém frekvenčním pásmu. Dále je navržen způsob filtrace spektrální obálky a nesynchronních složek spektra založený na liftraci úplného spektra. Za účelem automatické detekce vzniku částečného rubbingu jsou dále definovány tzv. charakteristické veličiny. V předkládané práci je dále popsána navržená metoda lokalizace rubbingu založená na časo-frekvenčním zpracování signálů absolutních statorových vibrací pomocí aproximace spojité Gaborovy transformace. Pro určení místa kontaktu je následně použita lineární lokalizace. Vhodnost navržené metody byla potvrzena při odstávce TG 220 MW.