Effectiveness of diagnosing damage to an industrial pump rotor by analysing its vibrations

• Autorzy: Zachwieja Janusz

Identyfikatory

DOI

10.29354/diag/99604

Warianty tytułu

PL

Skuteczność diagnozowania uszkodzenia wirnika pompy przemysłowej metodą analizy jego drgań

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents the issue of effectiveness of diagnosing imperfections of high performance industrial pumps. At present, the most commonly applied diagnostic method for such machines is based on an analysis of the rotor vibration spectrum. Measurements of vibrations over time are not often performed on a continuous basis, they are rather carried out periodically, according to a defined inspection schedule. The reliability of this diagnostic method is based on an assumption that damage to a rotor does not occur rapidly, but it is a process stretched over a longer period of time resulting in a change of rotor movement dynamics. The most frequently occurring type of pump rotor damage is a fatigue crack of a shaft, the propagation of which actually proceeds in a finite period of time. However, there is also damage caused by a rapid pump load increase leading to stresses in rotor or disc sections, which exceed permissible values resulting from mechanical properties of material used to manufacture the rotor. Some imperfections are not related to rotor damage but result from the nature of cooperation between the pump and a pipeline connected thereto.

PL

W pracy omówiono problematykę skuteczności diagnozowania imperfekcji pomp przemysłowych o dużej wydajności. Obecnie najczęściej spotykana metoda diagnozowania tych maszyn jest oparta na analizie widma drgań wirnika. Pomiary przebiegów czasowych drgań są wykonywane rzadziej w sposób ciągły, częściej okresowo, według przyjętego harmonogramu przeglądów. Wiarygodność tego sposobu diagnozowania oparta jest na założeniu, że uszkodzenie wirnika nie wystąpi nagle, lecz jest procesem rozciągniętym w czasie i ma wpływ na zmianę dynamiki ruchu wirnika. Najczęstszym rodzajem uszkodzenia wirnika pompy jest pęknięcie zmęczeniowe wału, którego propagacja rzeczywiście przebiega w skończonym przedziale czasu. Zdarzają się jednak również uszkodzenia spowodowane nagłym wzrostem obciążenia pompy powodującym powstanie w przekrojach wału lub tarczy naprężeń przekraczających wartości dopuszczalne wynikające z własności mechanicznych materiału użytego do wytworzenia wirnika. Niektóre imperfekcje nie są związane z uszkodzeniem wirnika lecz wynikają z charakteru współpracy pompy z połączonym z nią rurociągiem.

Słowa kluczowe

EN

fatigue crack; resonance frequencies; pipeline vibrations; self-organisation systems; VSD technique

PL

pęknięcie zmęczeniowe; częstości rezonansowe; drgania; rurociąg; układy samoorganizacji; technika VSD

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Diagnostyki Technicznej
• Czasopismo: Diagnostyka
• Rocznik: 2019
• Tom: Vol. 20, No. 1
• Strony: 33--39
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys.

Twórcy

autor

Zachwieja Janusz

• University of Technology and Life Sciences in Bydgoszcz, Faculty of Mechanical Engineering, Bydgoszcz

Bibliografia

• 1. Hamidi L, Piaud J, Massoud M. A study of crack influence on the modal characteristics of rotors. International Conference on Vibrations in Rotating Machinery, held at Bath, UK, Paper C432/066, 1992, 283-288.
• 2. Sinou JJ, Lees AW. A Non-linear study of a cracked rotor. European Journal of Mechanics and Solids, 2007, 26, 152-170.
• 3. Li X, Yao H, Ren Z, Wen B. Simulation of dynamic characteristics of faulty multi-span rotor system through FEA. 15th International Congress on Sound and Vibration, Daejeon, Korea, 2008.
• 4. Saravanan K, Sekhar A. Crack detection in a rotor by operational deflection shape and kurtosis using laser vibrometer measurements. Journal of Vibration and Control, 2012, 19 (8), 1227-1239.
• 5. Huang SS, Wu MC. In-Plane vibration and crack detection of a rotating shaft disk containing a transverse crack. Journal of Vibration and Acoustics,1998, 120, 551-555.
• 6. Luo YG, Ren ZH, Ma H, Yu T, Wen BC. Stability of periodic motion the rotor-bearing system with coupling faults of crack and rub-impact. Journal of Mechanical Science and Technology, 2007, 21( 6), 860-864.
• 7. Zheng GT. Vibration of a rotor system with a switching crack and detection of the crack. Journal of Engineering for Gas Turbine, 1998, 120, 149-154.
• 8. Wen BC, Wu XH, Ding Q, et al. Theory and experiment of nonlinear dynamics for rotating machinery with faults. Science Press, Being, 2004, 112-124.
• 9. Wan FY, Xu YQ, Li ST. Vibration analysis of cracked rotor sliding bearing system with rotor-stator rubbing by harmonic wavelet transform. Journal of Sound and Vibration, 2004, 271, 507-518.
• 10. Darpe AK. A novel way to detect transverse surface crack in a rotating shaft. Journal of Sound and Vibration, 2007, 305, 151-171.
• 11. Dimarogonas AD, Paipetis SA. Analytical methods in rotor dynamics. Applied Science Publishers, London, 1983.
• 12. Loya JA, Rubio L, Fernández-Sáez J. Natural frequencies for bending vibrations of Timoshenko cracked beams, Journal of Sound and Vibration, 2006, 290(3-5), 640-653.
• 13. Zachwieja J, Peszynski K. Service life of rotors under mechanical and thermal stress, 22nd International Conference Engineering Mechanics, Svratka, Czech Republic, 9-12 May, 2016.
• 14. Cuevas Arteaga C, Rodríguez JA, Clemente CM, Segura JA, Urquiza G, Hamzaoui YEl. Estimation of useful life in turbines blades with cracks in corrosive environment, Engineering Failure Analysis, 2013, 35, 576-589.
• 15. Poursaeidi E, Bakhtiari H. Fatigue crack growth simulation in a first stage of compressor blade, Engineering Failure Analysis, 2014, 45, 314-325.
• 16. Diken H, Alnefaie K. Effect of unbalanced rotor whirl on blade vibrations, Journal of Sound and Vibration, 2011, 330, 3498-3506.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).