Historia sukcesu

Przyspieszenie testów integralności łopatek wirnika za pomocą ARAMIS

29 czerwca 2020

Konserwacja, naprawy i remonty samolotów (MRO) zapewniają, że są one zawsze bezpieczne przez cały okres ich eksploatacji. Integralną częścią każdego programu konserwacji samolotów jest naprawa i remont silnika.

W szczególności łopatki wirnika nowoczesnych turbin napędowych samolotów muszą wytrzymywać ekstremalne warunki pracy przez cały okres eksploatacji. Aby zagwarantować najwyższy możliwy poziom bezpieczeństwa, łopatki wirnika są stale sprawdzane pod kątem integralności. Co więcej, łopatki wirnika są narażone na uderzenia piorunów, lodu i ptaków. Incydenty takie jak te powodują tak zwaną długą kontrolę serwisową, podczas której uszkodzone łopatki wirnika muszą zostać zidentyfikowane i wymienione. Procedura ta jest kosztowna i czasochłonna, ponieważ obejmuje całkowity demontaż turbiny. W czasie inspekcji serwisowej kosztowna turbina do wymiany utrzyma samolot w ruchu. Oczywiście linie lotnicze chcą ograniczyć przestoje silników odrzutowych do minimum.

Szybka inspekcja każdej łopatki wirnika bez konieczności demontażu całej turbiny pozwoliłaby zaoszczędzić wiele czasu i pieniędzy. Wyobraźmy sobie, że technik serwisowy może przeprowadzić pomiar na każdej łopatce wirnika, uzyskując szybką odpowiedź na temat stanu komponentu – bezpieczny do lotu czy nie?

Cel / Wizja: ARAMIS wykrywa pęknięcia łopatek wirnika podczas kontroli serwisowych

Tutaj na scenę wkracza sensor testowy 3D ARAMIS firmy ZEISS. Korzystając z technologii śledzenia punktów ARAMIS reakcja łopatki wirnika na testy zderzeniowe z użyciem młotka może być oceniona i wykorzystana do obliczenia ODS (Operating Deflection Shapes) poszczególnych łopatek wirnika. Porównanie rzeczywistych zmierzonych kształtów odchylenia roboczego z kształtami w trybie symulowanym lub rzeczywistym stanem z poprzednich pomiarów łopatki wirnika pozwala na wyciągnięcie wniosków na temat integralności komponentu. Jeśli występuje przesunięcie między kształtem zmierzonym a w trybie symulowanym lub całkowita zmiana charakterystycznych rezonansów (na przykład w okresie eksploatacji), może to oznaczać, że gdzieś w łopatce jest pęknięcie i należy ją wymienić.

Firma ZEISS przeprowadziła badanie na pojedynczej łopatce wirnika, aby udowodnić ogólną wykonalność koncepcji. Przyjrzyjmy się bliżej etapom tego procesu.

Krok 1: Przygotowanie obiektu do pomiaru

ARAMIS wykorzystuje ultralekkie samoprzylepne markerów referencyjnych do pomiaru i śledzenia współrzędnych 3D w przestrzeni. Ze względu na bezstykową zasadę działania systemu pomiarowego, w przeciwieństwie do tradycyjnych akcelerometrów nie ma potrzeby okablowania sensorów. Każdy marker referencyjny dostarcza informacji o przemieszczeniach we wszystkich trzech kierunkach przestrzennych oraz danych pomiarowych dotyczących prędkości i przyspieszeń. Zazwyczaj na badany obiekt można nanieść setki markerów referencyjnych ze względu na szybkie i łatwe zastosowanie naklejek oraz ich niewielką wagę. Skutkuje to dużą gęstością danych do późniejszej analizy drgań.

Krok 2: Wykorzystanie ARAMIS w analizie modalnej

Analiza modalna jest szeroko stosowana jako analiza drgań. Uderzenie młotem wzbudza przejściowe drgania łopatki wirnika i umożliwia identyfikację jej częstotliwości rezonansowych. Z symulacji numerycznych wiadomo było, że łopatka wirnika ma wykazywać najważniejsze rezonanse w zakresie częstotliwości do 1500 Hz. Dlatego też system ARAMIS dokonywał pomiarów z dziesięciokrotnie wyższą częstotliwością próbkowania wynoszącą 15 000 klatek na sekundę.

Krok 3: Analiza drgań

Optyczny system pomiarowy ARAMIS zapewnia dokładne dane dotyczące przemieszczeń 3D. Zintegrowane narzędzie analityczne wykorzystuje te dane do obliczania funkcji odpowiedzi częstotliwościowej, która umożliwia identyfikację częstotliwości rezonansowych łopatki wirnika. Ponadto ARAMIS oblicza robocze kształty odchylenia łopatki wirnika dla każdej częstotliwości zawartej w spektrum wzbudzenia. Pozwala to na wyodrębnienie wartości amplitudy dla setek punktów pomiarowych, które są jednocześnie rejestrowane podczas pomiaru zanikających drgań.

Krok 4: Porównanie z symulacją numeryczną kształtów trybów i decyzji: bezpieczny lot?

Po określeniu kształtów ODS (Operating Deflection Shapes) w ZEISS INSPECT Correlate umożliwiają one porównanie z kształtami w trybie symulowanym. W przypadku, gdy występują znaczne różnice w charakterystycznych częstotliwościach rezonansowych między kształtami trybów a zmierzonym ODS, oznacza to, że łopatka wirnika jest uszkodzona i należy ją wymienić.

Udostępnij tę stronę

Skontaktuj się z nami

Chcesz dowiedzieć się więcej o naszych rozwiązaniach dla przemysłu? Chętnie udzielimy więcej informacji lub przeprowadzimy prezentację.

ZEISS Academy Metrology

Indywidualne szkolenie metrologiczne

#measuringhero

Dołącz do społeczności - uzyskaj wgląd w ekscytujące tematy związane z metrologią oraz pomocne wskazówki i triki dotyczące zadań pomiarowych.

Historie sukcesu

Znajdź konkretne historie sukcesu i dalsze tematy dla swojej branży

Potrzebujesz więcej informacji?

Skontaktuj się z nami. Nasi eksperci skontaktują się z Tobą.

Wczytywanie formularza...

Następny krok:

Zapytanie dotyczące zainteresowania
Dane osobowe
Szczegóły firmy

Aby uzyskać więcej informacji na temat przetwarzania danych w ZEISS, należy zapoznać się z naszą informacją o ochronie danych.