Metodika kalibrace v úloze bezkontaktního monitorování oběžných lopatek parních turbín

Abstract

Disertační práce se zabývá problematikou měření oběžných lopatek parních turbín pomocí metody zvané Blade Tip-Timing. Tento typ měření se stále víc dostává do popředí, protože trh s výrobou elektřiny se mění, vlivem používaní obnovitelných zdrojů. V dnešní době musí parní turbíny plnit požadavky na vysokou účinnost a spolehlivost, stejně jako zvýšení počtu startů, nebo provozování v širokém provozním rozsahu, které zahrnují provoz v nízkých zatíženích, kde lopatky parních turbín kmitají a to je z pohledu jejich životnosti nežádoucí. Nejčastěji se používá metodika Blade Tip-Timing, která nabízí řešení, jak lopatky dlouhodobě sledovat a turbíny bezpečně provozovat. Výrobci parních turbín se snaží vyhovět požadavkům trhu a vyvíjejí nové typy lopatek, které svojí konstrukcí lépe snáší nepříznivé provozní stavy. Tyto nové typy lopatek jsou většinou vybaveny zámkem na špičce lopatky takzvanou bandáží, která značně komplikuje měření metodikou Blade Tip-Timing. Proto se tato práce věnuje kalibraci Blade Tip-Timingu pro bandážované lopatky. Součástí kalibrace celého řetězce byly kalibrace snímačů (eddy-current i optických), numerické výpočty magnetického pole kolem snímačů i numerické výpočty rozložení mechanického napětí v listu lopatky. Tlumení lopatkových materiálů stejně jako vývoj buzení rotujících lopatek byl, nedílnou součástí celého procesu končícího identifikací kmitání lopatek v parní turbíně. Během kalibrace celého měřícího řetězce Blade Tip-Timingu, se ukázalo jako stěžejní, kalibrovat polohu čidla vůči bandáži. Jak bude dále ukázáno, tato poloha zásadně ovlivňuje přepočet měřené výchylky na napětí v listu a tedy celkovou přesnost měření. Bude ukázáno, že špatná volba polohy snímače může vést k naprostému selhání měření celého měření. Na konci této práce bude uvedeno měření na dvou reálných turbínách. Bude ukázáno využití kalibrace Blade Tip-Timingu a dalších podpůrných měření k identifikaci flutteru na turbíně 1000 MW a optimalizaci procesu najíždění elektrárny 135 MW z pohledu vibrací lopatek.