This thesis has been a collaboration between the Royal Institute of Technology (KTH) and Siemens Energy which invest in the research facility at KTH. The objective was to investigate the use of eddy current sensors in real-time monitoring of turbine blades. The main focus has been on finding a use for blade tip clearance and a correlation for the insufficient sampling that eddy current sensors suffer from. At the same time, it was desirable to also investigate the use of the same sampled data for blade tip vibration. The research on eddy current sensors is important for their relative low price compared to other instruments and how resistance it is to contamination found in turbines, enabling real-time monitoring. The testing has been conducted at the Energy Technology department which utilizes a scaled version of a full-sized turbine to investigate performance measurements. It is scaled to have the same stage loading for both blisks investigated. Two different blisks have been used for this project, one with thicher but fewer blades and one with thinner but more blades. On each blisk different types of sampling have been done in order to capture suitable data for both tip timing and tip vibration. This resulted in sampling with static RPM and sweeps over certain regions as well as full sweeps from design RPM to standstill. A computer model was developed to evaluate the sampled data. In the model, the sample points were interpolated to compensate for the insufficient sampling, enabling tip gap measurements. Measurements and calibration were done on the blisks for the possibility of using a compensation curve in order to be able to compensate for the signal error. The results show that eddy current sensors and setup used here have a good capability of capturing the tip clearance with precision in the range of hundreds of millimeter on the blisk with thicker blades and up to a certain rotational speed on the blisk with thinner blades. In regards to the tip vibration, eddy current system had problems capturing the time of arrival with sufficient precision correctly. / Den här uppsatsen har varit ett sammarbete mellan Kunglig Tekniska Högskolan (KTH) och Simens Energy vilka investerar i forskningen som bedrivs på KTH. Målet var att undersöka användningen av eddy current sensors för övervakning av turbinbliskar. Huvudfokus har varit att hitta användning av sensorerna för topspelsmätningar och ta fram en korregering av den otillräckliga insamlingen av data som eddy current sensorer lider av. Samtidigt var det önskvärt att samtidigt undersöka samma insamlade data för att utvärdera bladvibrationer. Forskning på eddy current sensorer är viktig för dess relativt låga pris jämfört med andra alternativ samt att de dess höga motståndskraft mot smuts som ofta finns i miljöer där turbiner används. Testerna har gjorts på instutitionen för Energiteknik vilka använder en nedskalad versioner av den verkliga storleken på turbinen för att utföra mätningar på. Två olika bliskar har använts för detta projekt, en med grövre men färre blad samt en med tunnare och fler blad. Stegbelastningen är dock samma för båda. På båda bladen har olika typer mätningar gjorts för att kunna fånga passade data för båda topspelsmätningar och bladvibrationer. Detta gav data med statiskt varvtal, långsamma svepningar över specialla regioner och svepningar över från designvarvtal ner till stillastående. En datormodell har utvecklats för utvärdera insamlade data. I modellen sker en interpolering som kompenserar för de låga antalet samplade punkter på bladet. Mätnigar och kalibreringar är gjorda på bliskarna för att skapa en kompenseringskurva åt signalfel i utdatan. Resultatet visar att eddy current systemet har goda möjligheter att visa rätt toppspel med god precition för blisken med tjocka blad och upp till ett visst varvtal på den med tunnare blad. När det kommer till bladvibrationer hade sensorerna och datormodellen svårt att fånga rätt ankomst tid för bladet med tillräckligt hög precision.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-318887 |
| Date | January 2022 |
| Creators | Andersson, Hampus |
| Publisher | KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-ITM-EX ; 2022:240 |
Page generated in 0.0028 seconds