Za padoc eska univerzita v Plzni Fakulta aplikovany ch ve d Katedra mechaniky

Podobné dokumenty
Numerické řešení proudění stupněm experimentální vzduchové turbíny a budících sil na lopatky

Stanovení kritických otáček vačkového hřídele Frotoru

Obrábění robotem se zpětnovazební tuhostí

mezinárodní konference 60 LET PRO JADERNOU ENERGETIKU 60 let jaderného průmyslu a 65 let vysokého technického školství v Plzni

Diagnostika rotorů v kluzných ložiskách 1

Snižování hlukové emise moderní automobilové převodovky

DOOSAN ŠKODA POWER. pro jaderné elektrárny ŠKODA POWER. Jiří Fiala Ředitel Globálního R&D centra Doosan Škoda Power

Rotující soustavy, měření kritických otáček, typické projevy dynamiky rotorů.

Snižování hlukové emise moderní automobilové převodovky. Prezentace: Pojednání ke státní doktorské zkoušce Ing. Milan Klapka

NESTABILITA ROTORU V KLUZNÝCH LOŽISKÁCH A MOŽNOSTI JEJÍHO POTLAČENÍ

Výpočet vlastních frekvencí a tvarů kmitů lopaty oběžného kola Kaplanovy turbíny ve vodě

Stroboskopické metody vibrační diagnostiky

doc. Dr. Ing. Elias TOMEH Elias Tomeh / Snímek 1

Vibrations mécaniques Équilibrage des rotors Partie 12: Modes opératoires et tolérances pour les rotors a comportement flexible

Tlumené a vynucené kmity

Hluk a analýza vibrací stěn krytu klimatizační jednotky

MODELOVÁNÍ KONTAKTU MEZI ROTOREM MAGNETICKÉHO LOŽISKA A ZÁCHYTNÝM LOŽISKEM

ÚVOD DO MODELOVÁNÍ V MECHANICE DYNAMIKA ROTUJÍCÍCH SYSTÉMŮ

INŽENÝRSKÉ SLUŽBY V OBLASTI ROTAČNÍCH STROJŮ

I. část - úvod. Iva Petríková

VÝPOČET RELATIVNÍCH POSUVŮ TURBINY

Vibroakustická diagnostika

Příručka pro uživatele programu Analýza vibrací rotorových soustav AVRS_v01

Mechanické kmitání (oscilace)

Odpružená sedačka. Petr Školník, Michal Menkina. TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií

Některé případy specifického chování rotorů 1. Některé případy specifického chování rotorů nestabilita provozu

Příklady kmitavých pohybů. Mechanické kmitání (oscilace)

5. VDI Tab. 2: Spektrum zatížení dle VDI4707: Zatížení v % jmen. zatížení Množství jízd v % 0 % 50 % 25 % 30 % 50 % 10 % 75 % 10 % 100 % 0 %

doc. Dr. Ing. Elias TOMEH Elias Tomeh / Snímek 1

Téma: Dynamiky - Základní vztahy kmitání

Ing. Václav Losík. Dynamický výpočet otočného sloupového jeřábu OS 5/5 MD TECHNICKÁ ZPRÁVA

ČESKÁ TECHNICKÁ NORMA

Experimentální realizace Buquoyovy úlohy

Numerický a empirický odhad tlakové ztráty v obtokovém kanále experimentální parní turbíny 10 MW

Určení hlavních geometrických, hmotnostních a tuhostních parametrů železničního vozu, přejezd vozu přes klíny

DIPLOMOVÁ PRÁCE OPTIMALIZACE MECHANICKÝCH

Mechanické kmitání - určení tíhového zrychlení kyvadlem

5. Pro jednu pružinu změřte závislost stupně vazby na vzdálenosti zavěšení pružiny od uložení

VYUŽITÍ PROGRAMŮ ANSYS A OPTISLANG V KONSTRUKCI VÝROBNÍCH STROJŮ

VYVAŽOVÁNÍ ROTORŮ TURBODMYCHADEL TURBOCHARGER ROTOR BALANCING

MECHANICKÉ KMITÁNÍ. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - 3.A

DYNAMIKA - Výkon, příkon a účinnost

DYNAMICKÝ EXPERIMENT NA SADĚ DŘEVĚNÝCH KONZOLOVÝCH NOSNÍKŮ

Provozní vlastnosti aerodynamických ložisek

1. Měřením na rotačním viskozimetru zjistěte, zda jsou kapaliny připravené pro měření newtonovské.

PARAMETRY MĚŘENÉ NA DVOUPROUDÉM MOTORU

PRAKTIKUM I. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Pracoval: Pavel Ševeček stud. skup.: F/F1X/11 dne:

Rezonanční jevy na LC oscilátoru a závaží na pružině

doc. Dr. Ing. Elias TOMEH

Uložení a dynamika rotorů turbodmychadel

Výpočet kmitání oběžného kola Francisovy turbíny vynuceného tlakovými pulzacemi ve vodním prostředí

Centrum kompetence automobilového průmyslu Josefa Božka - AutoSympo a Kolokvium Božek až , Roztoky -

STANOVENÍ TÍHOVÉHO ZRYCHLENÍ REVERZNÍM KYVADLEM A STUDIUM GRAVITAČNÍHO POLE

Mechanické kmitání a vlnění

WP06: WP06 Turbodmychadla a výkonové turbiny aerodynam. optimalizace, dynamika rotorů a přiřazení pro účinné přeplňované motory

POHON 4x4 JAKO ZDROJ VIBRACÍ OSOBNÍHO AUTOMOBILU

Ústav termomechaniky AV ČR. Témata diplomových prací (2007) Oddělení dynamiky tekutin Dolejšova 5 Praha 8 mail:

MODIFIKOVANÝ KLIKOVÝ MECHANISMUS

Technická fakulta ČZU Praha. Vodní elektrárna. Autor: Martin Herčík. Semestr: letní Konstrukční schéma:

Mechanické kmitání Kinematika mechanického kmitání Vojtěch Beneš

VYVAŽOVÁNÍ ROTOROVÝCH SOUSTAV - 1. část

MOMENT SETRVAČNOSTI 2009 Tomáš BOROVIČKA B.11

Centrum kompetence automobilového průmyslu Josefa Božka - Kolokvium Božek 2014, Roztoky -

Diagnostika strojů - jak nastavit smysluplné měření. ANEB NAUČTE SE TO KONEČNĚ, JAK NA TO ŠTÚROVO ŠKOLÍCÍ STŘEDISKO CMMS

ČESKÁ TECHNICKÁ NORMA

Laboratorní úloha č. 4 - Kmity II

PŘÍRUČKA PRO UŽIVATELE PROGRAMU SMRD-HS

SVOČ FST Bc. Václav Sláma, Zahradní 861, Strakonice Česká republika

Centrum kompetence automobilového průmyslu Josefa Božka - AutoSympo a Kolokvium Božek 2. a , Roztoky -

Fyzika - Sexta, 2. ročník

Tuhost obráběcích strojů

Videoanalýza kmitavého pohybu TRACKERem

CFD simulace teplotně-hydraulické charakteristiky na modelu palivové tyči v oblasti distanční mřížky

ZÁŽEHOVÝ MOTOR PRO MALÁ OSOBNÍ VOZIDLA SPARK IGNITION ENGINE FOR SMALL PASSENGER CAR

Sledování technického stavu závěsu kola

Trocha historie Historie výzkumu kluzných ložisek Výzkum kluzných ložisek v

PROVOZ, DIAGNOSTIKA A ÚDRŽBA STROJŮ

Název práce: DIAGNOSTIKA KONTAKTNĚ ZATÍŽENÝCH POVRCHŮ S VYUŽITÍM VYBRANÝCH POSTUPŮ ZPRACOVÁNÍ SIGNÁLU AKUSTICKÉ EMISE

Harmonické oscilátory

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY STUDIE TURBÍNY S VÍŘIVÝM OBĚŽNÝM KOLEM STUDY OF TURBINE WITH SIDE CHANNEL RUNNER

VIBEX Uživatelská příručka

SERIOVÉ A PARALELNÍ ZAPOJENÍ PRUŽIN

Členové konsorcia podílející se na pracovním balíčku. Hlavní cíl balíčku. Dílčí cíle balíčku pro nejbližší období

1 ÚVOD 14 2 KDEZAČÍT SE SPOLEHLIVOSTÍASYNCHRONNÍCH ELEKTROMOTORŮ 16 3 BEZDEMONTÁŽNÍ TECHNICKÁDIAGNOSTIKA 17

VĚTRNÉ ELEKTRÁRNY Tomáš Kostka

Výukové texty pro předmět Měřící technika (KKS/MT) na téma Podklady k principu měření vibrací a tlumicích vlastností

pracovní list studenta Kmitání Studium kmitavého pohybu a určení setrvačné hmotnosti tělesa

Téma doktorských prací pro rok Pavel Novotný

Měření tíhového zrychlení matematickým a reverzním kyvadlem

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE FAKULTA STROJNÍ BAKALÁŘSKÁ PRÁCE. Vyvažování tuhých těles. 2015/2016 Vladislav Kocián

PRAKTIKUM I Mechanika a molekulová fyzika

Měření momentu setrvačnosti prstence dynamickou metodou

TÝMOVÁ CVIČENÍ PŘEDMĚTU VIBRAČNÍ DIAGNOSTIKA. Vysoká škola báňská Technická univerzita Ostrava Fakulta strojní

WP07: Zlepšení návrhu hnacích traktů vozidel s využitím virtuálního hnacího traktu

VY_52_INOVACE_2NOV42. Autor: Mgr. Jakub Novák. Datum: Ročník: 8.

Příspěvek do konference STČ 2008: Numerické modelování obtékání profilu NACA 0012 dvěma nemísitelnými tekutinami

KMS cvičení 6. Ondřej Marek

Digitální učební materiál

DIPLOMOVÁ PRÁCE Nelineární řízení magnetického ložiska

Obsah. Kmitavý pohyb. 2 Kinematika kmitavého pohybu 2. 4 Dynamika kmitavého pohybu 7. 5 Přeměny energie v mechanickém oscilátoru 9

Transkript:

Za padoc eska univerzita v Plzni Fakulta aplikovany ch ve d Katedra mechaniky Studijnı program: 398 Aplikovane ve dy a informatika Studijnı obor: Mechanika Aplikovana mechanika Diplomova pra ce Analy za kmita nı a u c inku vyvaz ovacı ch za vaz ı nı zkotlake ho rotoru turbı ny uloz ene ho ve vyvaz ovacı m zar ı zenı Autor: Vedoucı pra ce: Josef Kellner Prof. Ing. Vladimı r Zeman, DrSc. Akademicky rok 004/005

Abstrakt: Analýza kmitání a účinků vyvažovacích závaží NT rotoru turbíny uloženého ve vyvažovacím zařízení. V této diplomové práci je pomocí metody konečných prvků vytvořen matematický model nízkotlakého rotoru turbíny 0 MW EDU (Elektrárna Dukovany), uloženého ve vyvažovacím stroji SCHENCK ve ŠKODA POWER, s.r.o. Celý systém se skládá z pružného rotoru, hydrodynamických kluzných ložisek s olejovým filmem a tuhých ložiskových hlav na pružných podpěrách. Matematický model slouží k vyšetření vlastních čísel, kritických otáček a ustálených kmitů ložiskových hlav vyvolaných pokusnými nevývažky umístěnými ve vyvažovacích rovinách rotoru. Na závěr je navržena metoda na korekci parametrů tuhosti a tlumení hydrodynamických kluzných ložisek. Metoda se zakládá na minimalizaci rozdílů mezi naměřenými a jim odpovídajícími vypočtenými výchylkami ložiskových hlav. Abstract: Analysis of vibration and influence of balancing weights low-pressure turbine s rotor, which is supported in balancing machine. In this thesis is created a mathematic model of rotor of low-pressure turbine 0 MW EDU (Power plant Dukovany)through metod of finite elements. The rotor is balanced in the balancing machine SCHENCK in ŠKODA POWER,s.r.o. Whole system is consist of flexible rotor,hydrodynamic oil-film bearings and rigid bearing heads on the spring underpinnings. Mathematic model serves the finding of eigenvalues, critical revolutions and steady vibrations of bearing heads caused by experimental mass unbalance located in balancing planes. In conclusion the correction method of stiffness and damping parameters of oil-film is propounded. The method is based on minimization differences between calculated and corresponding measured displacements of the non-rotating bearing heads. Klíčová slova Dynamika rotorů vyvažování rotorů identifikace parametrů olejového filmu. Keywords Dynamics of rotor s rotor balancing identification of oil-film parameters.

. Úvod 3 Kapitola Úvod Zde uvedená práce je pouze částí celé diplomové práce, z níž jsou vybrány takové části, které lze pochopit bez hlubších znalostí dynamiky těles a rotorů.. Využití rotorů v praxi V dnešní době je elektrická energie nepostradatelná pro většinu činností člověka. Roční spotřeba energie neustále stoupá, proto se zvyšuje i výkon elektráren. Jejich princip je založen na převádění mechanické energie na elektrickou s využitím rotačních strojů. U elektráren využívajících tepla (at už z fosilních paliv nebo jadernou energii) na vznik páry se poté využije kinetická energie páry na roztočení hřídele s lopatkovými koly. Tyto rotory mají široké spektrum otáček, vezmeme-li v úvahu rozběh na provozní otáčky, které se v našem případě pohybují okolo 3000 otáček za minutu. Turbínové rotory, stejně jako jiné rotory, kmitají s určitou amplitudou, která je závislá na otáčkách a na zbytkové nevyváženosti rotorů. Ta způsobuje rozkmitání rotoru až na takovou míru, že může dojít k poškození celého zařízení, případně k úplnému zničení.. Vyvažování rotorů Při výrobě rotoru dochází k nepřesnostem, jak u nosného hřídele, tak u lopatkových kol. Proto se před uvedením do provozu rotor vyvažuje. Daný rotor se upevní do ložiskových hlav (na obr.. je vidět rotor uložený ve zkušebních ložiskách) a v komoře, kde je 98% vakuum, se rozběhne do provozních otáček. Přes celý rozsah otáček se zjišt ují amplitudové charakteristiky ložiskových hlav. Poté se rotor zastaví a do několika předem daných vyvažovacích rovin se umístí vývažky o známé hmotnosti do polohy stanovené měřící aparaturou vyvažovacího stroje. Celé měření amplitudových charakteristik se zjistí znovu pro rotor s přidanými vývažky a na základě U tuhých rotorů,splňujících podmínku n max < 0, 5n krit, kde n krit jsou nejnižší kritické otáčky, postačují dvě vyvažovací roviny. U ohybově poddajných rotorů vyvažování ve dvou vyvažovacích rovinách nepostačuje.

.3. Cíl diplomové práce 4 Obrázek.: Rotor uložený na vyvažovacích ložiskách softwaru a zkušeností pracovníků se upraví hmotnosti a pozice vývažků. Toto může proběhnout vícekrát, dokud nejsou splněny podmínky na maximální amplitudu rychlosti nebo výchylek..3 Cíl diplomové práce Cílem diplomové práce je: vytvořit matematický model rotoru uloženého ve vyvažovacím stroji, analyzovat vliv poddajnosti uložení ložiskových hlav, porovnáním s experimentem zjistit vliv velikosti tlumení a tuhosti hydrodynamických ložisek, na nichž je rotor uložen, optimalizačním procesem korigovat parametry olejového filmu ložisek oproti hodnotám zadaných pracovníky ŠKODA POWER, s.r.o. Obrázek.: Ilustrační foto ložisko

. Postup řešení problému 5 Kapitola Postup řešení problému Prvním krokem bylo vytvoření matematického modelu samotného rotoru. Komplikovaný tvar skutečného rotoru byl nahrazen modelem vhodným pro diskretizaci a následné výpočty pomocí metody konečných prvků. Přechod z originálu na model lze vidět na obr... K ověření správnosti matematického modelu rotoru turbíny slouží j = α m e a 7 j = j = 3 ηa j = 4 η b 30 b 35 39 j = 5 z ψ i y i w i v i υ i x k H y η a α H α H m H ζ a k H z Obrázek.: Schéma vyvažovacího zařízení s rotorem turbíny porovnání vypočtených vlastních frekvencí s daty naměřenými ve vyvažovacím tunelu. Je-li frekvence otáčení rotoru stejná jako některá z vlastních frekvencí, dochází k tzv. rezonanci, při které kmitání rotorů roste nad přípustné hodnoty a může dojít k destrukci celého zařízení. V tabulce. jsou znázorněny výsledky pro různé tuhosti ložiskových stojanů. Z tabulky lze vidět, že čím nižší je tuhost ložiskových stojanů, tím více se výsledky blíží naměřeným hodnotám. Tuhost Kritické otá ky rotoru [ot/min ] k H [N/m ] n n n 3 n 4 n 5 n 6,6.0 9 973 590 75 9 3550 450,3.0 9 99 687 757 3374 3688 4377 3,7.0 9 008 779 790 3789 3843 505 036 843 934 3884 - - M ené - 560 850 960 3600 - Tabulka.: Kritické otáčky rotoru uloženého ve vyvažovacím stroji V další fázi se začleňují do systému vlastnosti hydrodynamických ložisek a to

. Postup řešení problému 6 tuhostní a tlumicí parametry olejového filmu kluzných ložisek. Ty byly dodány firmou ŠKODA POWER na základě výpočtů podle hydrodynamické teorie. Průběhy těchto parametrů jsou vykresleny na obr.. a jak je je vidět, jsou závislé na otáčkách. Hlavním cílem práce bylo vytvořit optimalizační funkce tak, aby se na základě změřených a vypočítaných výchylek rotoru mohli přesněji určit právě hodnoty olejového filmu. Tuhost leve hlavy 3.5 x 09 3.5.5 0.5 Ka Ka Ka Ka Tuhost pave hlavy 4 x 09 3 Kb Kb Kb Kb Tlumeni leve hlavy 0 000 500 000 500 3000 3500 3.5 x 07 3.5.5 0.5 Otacky/min 0 000 500 000 500 3000 3500 Otacky/min Ba Ba Ba Ba Tlumeni prave hlavy 0 000 500 000 500 3000 3500 3.5 x 07 3.5.5 0.5 Otacky/min 0 000 500 000 500 3000 3500 Otacky/min Bb Bb Bb Bb Obrázek.: Hodnoty parametrů tuhosti a tlumení olejového filmu ložisek v závislosti na otáčkách. Výsledky, dosažené při skutečném experimentu, můžeme porovnat s teoretickými. Jedním z pokusů, které byly provedeny ve ŠKODA POWER s.r.o, bylo přidání dvou nevývažků na již vyvážený rotor (viz. obr.3). Obrázek.3: Přidání dvou nevývažků na vyvážený rotor. Nyní můžeme vypočítat výchylky kmitajícího rotoru, které jsou způsobeny přidanými nevývažky. Výsledky jsou graficky znázorněny na obr..4.

. Postup řešení problému 7 Obrázek.4: Modře jsou zachyceny experimentálně naměřené výchylky, zeleně a červeně výchylky vypočítané na modelu s různou tuhostí ložiskových podpěr. Po provedení optimalizace tuhosti a tlumení olejového ložiska se výpočty výchylek rotoru podstatně přiblíží experimentálním hodnotám, jak je vidět na následujícím obrázku. Obrázek.5: Výchylky vypočítané před a po optimalizaci a naměřené.

. Postup řešení problému 8 Jak je vidět, došlo k výraznému zlepšení výpočtového modelu. To ukazuje, že hodnoty tuhosti a tlumení olejového filmu, vypočítané z hydrodynamické teorie, neodpovídají skutečným hodnotám reálného zařízení. Změny těchto parametrů jsou na obr..6. Obrázek.6: Změny tuhosti a tlumení olejového filmu modře pro teoretická data, černě po optimalizaci s tuhostí podpěr, 6.0 9 N/m, červeně po optimalizaci s tuhostí podpěr, 3.0 9 N/m