The analysis of synchronous blade vibration using linear sine fitting

In Blade Tip Timing several sensors installed circumferentially in the casing are used to record times of arrival (TOA) and observe deflections of blade tips. This paper aims to demonstrate methodology of model-based processing of aliased data. It focuses on the blade vibration excited by the forces synchronous with engine rotation, which are called integral responses. The driven harmonic oscillator with single degree of freedom (SDOF) is used to analyze blade vibration measured by tip-timing sensors during engine deceleration. When integral engine order EO is known, the linear sine fitting techniques can be used to process data from sensors to estimate amplitude, phase and frequency of blade vibration in each rotation. The oscillator model is implemented in MATLAB and used to generate resonance curves and simulate blade responses observed with tip sensors, installed in the axial compressor. Generated TOA data are fitted to the sine function to estimate vibration parameters. The validated procedure is then employed to analyze real test data.

---

W metodzie dyskretno-fazowej (ang. tip-timing) kilka czujników zamocowanych na obwodzie w korpusie maszyny wirnikowej jest używanych do pomiaru czasów przyjścia i obserwacji odkształceń wierzchołków łopatek wirnika. W artykule przedstawiono metodyki przetwarzania rzadko próbkowanych danych pomiarowych z wykorzystaniem modelu matematycznego. Skoncentrowano się na drganiach łopatek wymuszanych przez siły synchroniczne z obrotami wirnika. Wymuszony oscylator harmoniczny, o jednym stopniu swobody, został wykorzystany do analizy drgań łopatek mierzonych przez czujniki podczas deceleracji silnika. Jeśli znana jest rzędowość wymuszenia, liniowe techniki dopasowania funkcji sinus mogą być używane do przetwarzania danych w celu estymacji amplitudy, fazy i częstotliwości drgań łopatek w kolejnych obrotach wirnika. Generowane czasy przyjścia dopasowywane są do funkcji sinus w celu estymacji parametrów drgań. Zweryfikowana w ten sposób procedura jest następnie wykorzystana do analizy danych z rzeczywistych testów silnika.