تست غیرمخرب تیغه کمپرسور با ارتعاش سنج مبتنی بر اثر دوپلر

پذیرفته شده برای پوستر
کد مقاله : 1100-ISAV2025 (R1)
نویسندگان
1دانشگاه خواجه نصیر ، دانشکده فیزیک ، آزمایشگاه ارتعاش سنجی لیزری
2دانشگاه خواجه نصیر ، دانشکده هوافضا
3دانشگاه خواجه نصیر دانشکده فیزیک
4دانشگاه خواجه نصیر
چکیده
لرزش تیغه‌های کمپرسور از عوامل اصلی خستگی فرکانسی بالا و خرابی زودهنگام در توربوماشین‌ها است. استفاده از حسگرهای تماسی مانند شتاب‌سنج موجب ایجاد اثر جرم افزوده و خطا در برآورد فرکانس‌های طبیعی می‌شود؛ ازاین‌رو روش‌های غیرتماسی اهمیت ویژه‌ای دارند. در این پژوهش، فرکانس‌های طبیعی و مودهای ارتعاشی یک تیغه کمپرسور با هندسه ایرفویلی و شرایط مرزی یکسرگیردار، با استفاده از تحریک سینوسی جاروبی شیکر الکترومغناطیسی و اندازه‌گیری غیربرخوردی سرعت ارتعاش توسط ارتعاش‌سنج لیزری دوپلر1 (LDV) استخراج شده است. پاسخ ارتعاشی تیغه در چند نقطه ثبت و تابع پاسخ فرکانسی (FRF) شتاب سرعت محاسبه گردید. با تحلیل قله‌های FRF و روش پهنای باند dB 3 ، فرکانس‌های طبیعی و نسبت میرایی مودال تعیین و مودهای خمشی و پیچشی متناظر شناسایی شد. نتایج تجربی تطابق خوبی با رفتار گزارش‌شده برای تیغه‌های سالم داشته و نشان می‌دهد پروتکل پیشنهادی مبتنی بر LDV، بدون اثر جرم افزوده و با تکرارپذیری بالا، امکان شناسایی دقیق ویژگی‌های مودال تیغه برای کاربردهای پایش سلامت را فراهم می‌کند.
کلیدواژه ها
 
Title
Non-destructive testing of compressor blades using a Doppler based vibrometer
Authors
Hadise Imani, Mohammad Bartari, fatemeh rezaei, Mohammad saeid Jafari
Abstract
Vibration of compressor blades is one of the main causes of high-cycle fatigue and premature failure in turbomachinery. The use of contact sensors such as accelerometers introduces added-mass effects that can shift the estimated natural frequencies; therefore, non-contact measurement techniques are of particular importance. In this study, the natural frequencies and vibration modes of a compressor blade with an airfoil geometry and cantilever boundary condition are identified using sine-sweep excitation from an electromagnetic shaker and non-contact velocity measurement via a Laser Doppler Vibrometer (LDV). The vibration response of the blade was recorded at multiple points, and the velocity–acceleration Frequency Response Function (FRF) was computed. By analyzing FRF peaks and employing the 3-dB bandwidth method, the natural frequencies and modal damping ratios were extracted, and the corresponding bending and torsional modes were identified. The experimental results show good agreement with the expected behavior of healthy compressor blades and demonstrate that the proposed LDV-based protocol, free from added-mass effects and with high repeatability, enables accurate modal identification suitable for structural health monitoring applications.
Keywords
Laser vibrometer, compressor blade, natural frequencies, health monitoring