Una Nueva Característica Dinámica para Detectar Grietas por Respiración en Palas Basada en el Análisis del Sobre de Respuesta a Vibraciones
Autores: Pan, Minghao; Yang, Yongmin; Guan, Fengjiao; Hu, Haifeng; Bian, Zifang; Huang, Wenkang; Xiao, Bohao; Li, Ang
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Una Nueva Característica Dinámica para Detectar Grietas por Respiración en Palas Basada en el Análisis del Sobre de Respuesta a Vibraciones
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Fisuras por fatiga
Mediciones de vibración de palas
Características dinámicas no lineales
Diagnóstico de fallas por fisuras
Imagen del diagrama envolvente de respuestas de vibración (EDIVR)
Detección de fisuras
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 18
Citaciones: Sin citaciones
Las grietas por fatiga en las palas representan una amenaza significativa para la operación segura de la maquinaria rotativa. Actualmente, la aplicación de sensores de desplazamiento sin contacto en las mediciones de vibración de las palas ha permitido el análisis generalizado de características dinámicas no lineales, como las desviaciones de frecuencia natural y las anomalías espectrales, para mejorar el diagnóstico de fallas por grietas en la maquinaria rotativa. Sin embargo, estas dos características dinámicas no son distinguibles para los cambios en las grietas, especialmente para las grietas incipientes, lo que lleva a posibles diagnósticos erróneos. En este artículo, se extrajo una característica dinámica llamada la imagen del diagrama de envolvente de las respuestas de vibración (EDIVR) de las señales de desplazamiento de la punta de la pala recolectadas durante ciclos de aceleración-desaceleración para el diagnóstico de grietas. Inicialmente, considerando el efecto de respiración de las grietas por fatiga, se establece un modelo de elementos finitos de dinámica estructural de una pala que contiene una grieta respirante para calcular su respuesta dinámica bajo fuerza aerodinámica. Posteriormente, se compara cuantitativamente la sensibilidad de tres características (frecuencia natural, espectro de frecuencia y EDIVR) a los cambios en las fallas por grietas, basándose en las señales de respuesta simuladas. La validación experimental confirma la precisión del modelo dinámico propuesto y la efectividad de la característica propuesta. El estudio muestra que, bajo condiciones operativas idénticas, las palas con grietas de profundidad y ubicación equivalentes exhiben la máxima sensibilidad para la detección de grietas cuando se emplean las características dinámicas EDIVR como criterio de diagnóstico de fallas. Además, esta característica es menos susceptible a la interferencia del ruido de señal en comparación con otras características dinámicas, lo que mejora su potencial para el diagnóstico de grietas en aplicaciones de ingeniería.
Descripción
Las grietas por fatiga en las palas representan una amenaza significativa para la operación segura de la maquinaria rotativa. Actualmente, la aplicación de sensores de desplazamiento sin contacto en las mediciones de vibración de las palas ha permitido el análisis generalizado de características dinámicas no lineales, como las desviaciones de frecuencia natural y las anomalías espectrales, para mejorar el diagnóstico de fallas por grietas en la maquinaria rotativa. Sin embargo, estas dos características dinámicas no son distinguibles para los cambios en las grietas, especialmente para las grietas incipientes, lo que lleva a posibles diagnósticos erróneos. En este artículo, se extrajo una característica dinámica llamada la imagen del diagrama de envolvente de las respuestas de vibración (EDIVR) de las señales de desplazamiento de la punta de la pala recolectadas durante ciclos de aceleración-desaceleración para el diagnóstico de grietas. Inicialmente, considerando el efecto de respiración de las grietas por fatiga, se establece un modelo de elementos finitos de dinámica estructural de una pala que contiene una grieta respirante para calcular su respuesta dinámica bajo fuerza aerodinámica. Posteriormente, se compara cuantitativamente la sensibilidad de tres características (frecuencia natural, espectro de frecuencia y EDIVR) a los cambios en las fallas por grietas, basándose en las señales de respuesta simuladas. La validación experimental confirma la precisión del modelo dinámico propuesto y la efectividad de la característica propuesta. El estudio muestra que, bajo condiciones operativas idénticas, las palas con grietas de profundidad y ubicación equivalentes exhiben la máxima sensibilidad para la detección de grietas cuando se emplean las características dinámicas EDIVR como criterio de diagnóstico de fallas. Además, esta característica es menos susceptible a la interferencia del ruido de señal en comparación con otras características dinámicas, lo que mejora su potencial para el diagnóstico de grietas en aplicaciones de ingeniería.