Témata
Reklama

Systém diagnostiky pohonné jednotky vrtulníku

Pro bezpečnost leteckého provozu mají klíčový význam nosné plochy a pohonná jednotka letounu. V případě vrtulníku se obě kategorie částečně propojí do jediné - ekvivalent nosné plochy vytvářejí až otáčející se listy rotoru. Mezi pohonnou jednotkou a rotorem je umístěna převodovka (v letecké terminologii "reduktor"), a tak i v případě zdvojení motorů závisí konečný efekt bezpečnosti na spolehlivosti převodů a ložisek přenášejících pohyb na rotor.

Základním přístupem v oblasti konstrukce leteckých zařízení je konzervatismus. Každá změna je předem pečlivě ověřována. Většina průmyslových oborů byla už v osmdesátých letech minulého století ekonomicky donucena měnit přístupy k opravám zaváděním tzv. údržby podle skutečného stavu stroje. Na rozdíl od této praxe letecká technika v řadě případů setrvává dodnes u metody výměny kritických dílů po uplynutí předem stanovených provozních hodin. Jen v některých oblastech je tato metoda již doplňována moderními postupy jako například sledováním rozvoje materiálových poruch u částí draku nebo tribologickými metodami opotřebení dílů motorových uzlů. Přesto plné nasazení techniky umožňující sledovat vznik a vývoj poruch naráží v letectví na problémy. Těmi jsou především vlastní přístrojová technika, chybějící provozní zkušenosti a nedostatečný objem dat vhodných k dalšímu zpracování a podpoře prediktivního rozhodování.

Reklama
Reklama
Reklama

Diagnostika pohonné jednotky vrtulníků

Akciová společnost Aura dodává již od roku 1998 zařízení pro měření vibrací leteckých proudových motorů. Díky svým konstrukčním i provozním zkušenostem se mohla zapojit do projektu diagnostiky pohonné jednotky vrtulníků spolu s LOM, s. p., a Ústavem termomechaniky AV ČR. Projekt je realizován za finanční podpory ze státního rozpočtu prostřednictvím Ministerstva průmyslu a obchodu a je zaměřen na sledování převodovky motorů TV3-117, které patří ke světově nejúspěšnějším pohonům vrtulníků používaných konstrukčními kancelářemi Milja a Kamov. Podle různých údajů bylo do dnešního dne vyrobeno více než 30 tisíc těchto motorů. U nás se s nimi setkáváme na dopravních strojích Mi-17 nebo u bojových Mi-24.

Vrtulník Mi-171 Armády ČR

Metoda akustické emise

Vzhledem k problematice opotřebení valivých ploch ložisek a ozubení převodovek bylo základní měření vibrací rozšířeno o vyšší složky spektra obvykle označované jako akustická emise (AE). Akustická emise je citlivější metodou při detekci ztrát mechanické integrity materiálu – emisní signály vznikají už na mikroskopické úrovni poruch jako náhlé uvolnění energie uvnitř nebo na povrchu materiálu. Aplikace AE umožňuje dříve identifikovat nerovnosti povrchů (pittingy) způsobené mechanickými vlivy, poruchami materiálu nebo korozí, problémy s mazáním, nesprávný záběr zubů převodovky, plastické deformace vyvolané třením ploch nebo zvýšené dynamické namáhání převodů.

Ukázka výsledků waveletové analýzy (DWT) – zdroj: ÚT AV

Vyhodnocování signálu

Klíčovým problémem při nasazení AE je způsob vyhodnocování získaného signálu. Vzhledem ke složitosti a komplexnosti fyzikálních jevů probíhajících v pohonné jednotce jde o podstatně složitější události, než s jakými se běžně setkáváme při sledování rozvoje materiálových poruch. Pro sledovanou oblast tzv. spojité akustické emise bylo proto v rámci projektu ověřováno několik metod vyhodnocení. Srovnávána byla metoda sledování počtů překmitů amplitud signálů přes stanovenou mez, resp. počet překmitů za určenou dobu 0,5 s (Count Rate – CR), časově-frekvenční analýza v podobě spektrogramu a rychlejší a k provoznímu měření vhodnější diskrétní waveletová analýza (DWT).

Jako vhodné pro praktické použití bylo v projektu ověřeno především prahování jednotlivých úrovní waveletového rozkladu a sledování počtu překmitů za časovou jednotku (WCR). Výsledky provedených měření umožňují korigovat hodnoty získané klasickými postupy (RMS, obálka) a doplňovat zpracování základní informace získané za letu.

Výběr měřicího místa

Nezbytnou součástí měření prováděných v rámci projektu na převodovce bylo určení míst vhodných k umístění snímačů. Při výběru měřicího místa se může paradoxně příznivě projevit obecný nedostatek metody akustické emise, kterým je omezené šíření signálů vyšších frekvencí v materiálech. Vhodným výběrem měřicího místa lze totiž získat informace z požadovaného kritického uzlu převodovky a současně omezit vliv projevů přenášených ze vzdálenějších míst.

Snímače AE a vibrací při měření na tělese reduktoru

Původně bylo na základě statistiky provozních poruch a zkušeností pracovníků LOM, s. p., vytipováno celkem 12 měřicích míst. Na základě údajů z měření, posouzení frekvenčních přenosů z kritických uzlů a údajů získaných rozborem spektra vibrací a signálů akustické emise byla nakonec určena dvě měřicí místa s vysokou korelací k předpokládaným kritickým poruchám. Ve vybraných měřicích místech budou sledovány vibrace ve frekvenčním pásmu 50 až 3 000 Hz vhodné pro zjištění problémů na základních otáčkových frekvencích reduktoru a vyhodnocována akustická emise v pásmu 20–50 kHz, typická zejména pro materiálové defekty ložisek reduktoru, valivých ploch ložisek a pro defekty ozubení.

Diagnostický systém

V rámci projektu byl ve společnosti Aura vyvinut diagnostický systém MLM 1.2 VR, který kombinuje měření vibrací a akustické emise v pásmech 50 Hz až 50 kHz a pro toto specifické měření využívá vlastností piezoelektrických snímačů v oblasti kolem vlastní rezonance snímače. Jediným snímačem s odděleným elektronickým zpracováním signálů vibrací a akustické emise se tak získává komplexní informace z měřeného místa. V souladu s uplatněnou metodikou výběru měřicích míst je systém dvoukanálový. Systém MLM 1.2 RV vychází ze zkušeností s předchozími konstrukcemi měření vibrací na letounech, a to především svou mechanicky robustní konstrukcí a plněním všech požadavků mezinárodní normy pro leteckou přístrojovou techniku RTCA/DO 160F. Koncepce přístroje MLM 1.2.RV také umožňuje jeho bezproblémové začlenění do stávajících palubních systémů vrtulníků, a to včetně modernizovaných systémů záznamů za letu.

Nasazení diagnostiky do praxe

Poslední – nikoliv však méně důležitou – součástí aplikace diagnostiky je vždy metodika a postupy pro nasazení do běžné údržbové praxe. Důležité je zjednodušení informací poskytovaných přístroji do jednoduchých kritérií umožňujících rychlé posouzení změny stavu pohonné jednotky před startem a během letu. Zde je cílem především předcházení výskytu kritických poruch s rychlým časovým vývojem a možnost rychlé reakce pilota, pokud se takové poruchy za letu vyskytnou. Důležitá je také metoda sledování časového vývoje měřených hodnot a z toho odvozená možnost predikce vývoje jejich změn.

Vyhodnocovací elektronika systému MLM 1.2.VR

Provedení systému MLM 1.2 RV současně umožňuje sběr komplexních signálů při pozemní zkoušce a jejich vyhodnocení externími analytickými prostředky. Vytváří se tak předpoklad postupného zpřesňování metod zpracování a vyhodnocení signálů a podpora rozhodování pozemního personálu. Klíčové bude využití měřených údajů pro vytváření databází projevů poruch ve sledovaných kanálech a jejich zpracování vycházející z rostoucí báze dat. Teprve takové propojení zkušeností a měřených údajů dává předpoklady budoucí úspěšné predikce poruch pohonné jednotky a plánování jejích oprav podle skutečného stavu. Na základě dosavadního průběhu projektu můžeme předpokládat, že systém MLM a metody jeho aplikace mají před sebou výraznou možnost přispět ke zvýšení bezpečnosti letového provozu.

-zb-

Aura
burianova@auranet.cz
www.auranet.cz

Reklama
Vydání #3
Kód článku: 130331
Datum: 12. 03. 2013
Rubrika: Trendy / Měření
Autor:
Firmy
Související články
Prediktivní diagnostika přesnosti CNC strojů

Jak přesný je náš stroj? Můžeme jeho parametry nějak zlepšit? Je stále ještě ve stavu, který předpokládáme? Často je obráběcí stroj pro uživatele černou skříňkou, která v optimálním případě produkuje shodné výrobky. Nemusí to tak zůstat a stav strojů lze i cíleně zlepšovat.

Revoluce v měření přišla s analogovým signálem

Když se dnes bavíme o moderních výrobních postupech, máme často na mysli využívání high-tech technologií, které je snahou stále více propojovat, automatizovat a sledovat. Tyto přístupy pomáhají výrobcům transformovat jejich výrobní procesy až do stadia nejvyššího – takzvané cyber factory –, přičemž vysoká jakost vyráběných dílů a úspora nákladů během výrobních procesů hrají nejdůležitější roli. Z tohoto jasně vyplývá nutnost investice také do měřicích systémů.

Digitalizace ve vyhodnocování stavu strojů

Posuzování stavu strojů bez nutnosti odstavení je dnes důležitější než kdy dříve. SKF proto vyvinula systém SKF Enlight založený na sběru dat pomocí mobilních zařízení a jejich ukládání a analýze v cloudové aplikaci, který je vhodný pro potřeby globálního průmyslu. Nové řešení zvyšuje účinnost kontroly a snižuje náklady na údržbu. Provozovatelům také poskytuje v reálném čase rozsáhlá data o výkonnosti a spolehlivosti strojů.

Související články
Jak sledovat Big Data rychlostí formule 1

Velmi rychlé zpracování dat je ve formuli 1 zcela zásadní. To platí nejen pro telemetrii během závodu, ale i pro výzkumná pracoviště, kde se testují pohonné jednotky pro závodní vozy. Inženýři z týmu Scuderia Ferrari mohou nyní díky kombinovanému hardwarovému a softwarovému řešení od SKF sledovat výkon v jednotlivých zkušebních komorách pohonných jednotek v reálném čase.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Nový zdokonalený vizuální IR teploměr

V katalogu výrobků společnosti Fluke Corporation se objevil další přírůstek v kategorii vizuálních IR teploměrů.

Úspěšný vývoj technologií pro zpracování termoplastových kompozitů

Konstruktéři tlačení požadavky na nižší hmotnost a lepší parametry svých konstrukcí stále více neváhají využít ve svých návrzích materiály, které byly dříve vyhrazeny pouze pro nejnáročnější high-tech aplikace. Díky tomu roste také poptávka po nenáročných výrobních technologií na výrobu konkrétního dílce z určitého materiálu.

Přesné měření libovolného materiálu nebo povrchu

Společnost Keyence uvedla na trh řadu konfokálních snímačů polohy CL-3000 pro vysoce přesné měření na jakémkoliv materiálu nebo povrchu. Tyto vysoce kompaktní koaxiální laserové snímače polohy pomáhají s takovými úkoly, jako je zlepšování kvality, prevence dodávek nevyhovujících dílů a zvyšování objemu výroby.

Měření v rámci celého výrobního řetězce

Na cestě k aplikaci konceptu Průmyslu 4.0 se měřicí a kontrolní technologie čím dál víc používají jako řídící nástroj ve výrobě. V rámci plnění této nové role ale potřebují pružněji a rychleji zachytit kvalitativní údaje na různých místech: v měřicí laboratoři, v těsné blízkosti výrobní linky, stejně tak jako přímo v ní.

Měřicí technologie pro Průmysl 4.0 v Nitře

Průmysl 4.0 závisí na propojení systémů schopných spolu komunikovat, schopných získávat, vyhodnocovat a sdílet data a na takto zpracované informace reagovat v reálném čase. Údaje z měření jsou nezbytné pro shromažďování informací, které mají být použity při inteligentním rozhodování za účelem zabránit nežádoucím procesním změnám.

Velmi přesný měřicí stroj pro výpočetní tomografii

Nový model TomoCheck S HA (High Accuracy) 200 společnosti Werth Messtechnik GmbH se senzorem pro výpočetní tomografii je aktuálně nejpřesnějším souřadnicovým měřicím strojem na světě.

Měřicí technika se stává součástí výrobních strojů

Vzhledem k tomu, že jednou z aktivit České metrologické společnosti, z. s., je mimo jiné také sledování prezentace aktuálních metrologických novinek, trendů vývoje a zastoupení metrologie na veletrzích pořádaných v České republice i v zahraničí, navštívili jsme mimo jiné veletrh Toolex 2017, který se již po desáté konal v polském městě Sosnowiec na třetím největším výstavišti v Polsku – Expo Silesia.

Měřicí přístroje pro efektivní výrobu

Jestliže jsou nástroje přesně zaměřeny a seřízeny ještě před samotným obráběním mimo obráběcí stroj, lze následně zkrátit vedlejší neproduktivní časy na stroji a zvýšit tak celkovou efektivitu výroby. Přístroje pro měření a seřizování nástrojů mohou v samotném procesu třískového obrábění zajistit zvýšení produktivity až o 25 %, a to při velmi dobrém poměru cena/výkon. Úspěšné obrábění tedy vyžaduje nejen výkonné stroje, ale i přesně seřízené nástroje.

Konfirmace měřidel

Příspěvek se zabývá problematikou zajištění návaznosti měření a rozebírá obvyklé metrologické čin-nosti, které jsou za tím účelem prováděny. Zákon o metrologii i běžná praxe zmiňují jako základní postupy kalibraci nebo ověření stanovených měřidel. Kalibrace je postup vedoucí k dosažení způsobilého měřidla ve dvou logických krocích podle definice VIM. Vždy musí být zjištěn aktuální stav měřidla – provádí se zkouškou, která ověří, zda je měřidlo způsobilé plnit dané specifikace, či nikoliv. Nezpůsobilé měřidlo se musí kalibrovat nebo vyřadit. O výsledku je vydán doklad (kalibrační certifikát), jímž je potvrzena způsobilost z dřívější kalibrace nebo způsobilost dosažená kalibrací novou. Zvláštní pozornost je věnována kalibraci měřidel řízených softwarem, např. u souřadnicových měřicích strojů.

Měření energie je důležité ve všech oborech

Spotřeba a ve velké míře i kvalita energií je v poslední době stále více sledovanou veličinou. Měřicími systémy od přehledových měřičů spotřeby až po systémy, kde je měření, zobrazování, ukládání a grafické prezentování veličin integrováno do větších systémů lze získávat přehled o spotřebě kdykoli je to potřeba.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit