Tests of rotary machines vibrations in steady and unsteady states on the basis of large diameter centrifugal fans

• Autorzy: Czmochowski J. , Moczko P. , Odyjas P. , Pietrusiak D.

Warianty tytułu

PL

Badania drgań maszyn wirnikowych w stanach ustalonych oraz nieustalonych na przykładzie wentylatorów promieniowych dużych średnic

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

The existence of unsteady states of rotary machines is a common problem. It occurs mainly during the machine start-up and is caused by “passing through” the critical velocity, which activates large scale object vibrations. Moreover, rotary machines vibrations problems are caused by faults such as unbalance, misalignment, bearing defects and others. The paper presents the results of tests of sample centrifugal fans vibrations, both in steady and unsteady states. The recorded time traces of non-stationary vibrations were analyzed with the STFT spectrum. This method allowed to identify main parameters influencing the level of vibrations during the start-up and regular operation of the machine. The tests were performed on four machines, which enabled an additional comparison of operational parameters of the whole flow system.

PL

Problem występowania stanów nieustalonych maszyn obrotowych jest powszechnie spotykany. Pojawia się on głównie podczas rozruchu i wywołany jest „przechodzeniem” przez prędkość krytyczną, która wzbudza drgania obiektu w bardzo szerokim zakresie. Ponadto problemy z drganiami maszyn obrotowych wywoływane są przez takie czynniki jak niewyważenie, niewyosiowanie, defekty łożysk i wiele innych. W pracy przedstawiono wyniki badań drgań zarówno w stanach ustalonych jak i nieustalonych przykładowych wentylatorów promieniowych. Za pomocą widm STFT przeanalizowano zarejestrowane przebiegi drgań niestacjonarnych. Dzięki temu możliwe było zidentyfikowanie głównych parametrów mających wpływ na poziom drgań podczas rozruchu oraz pracy normalnej. Badania przeprowadzono na czterech obiektach, co umożliwiło dodatkowe porównanie i wyciągnięcie wniosków odnośnie parametrów eksploatacyjnych całego układu przepływowego.

Słowa kluczowe

EN

rotary machines; unsteady states; vibrations

PL

maszyny obrotowe; stany nieustalone; drgania

• Wydawca: Polskie Naukowo-Techniczne Towarzystwo Eksploatacyjne
• Czasopismo: Eksploatacja i Niezawodność
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 16, no. 2
• Strony: 211--216
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., rys.

Twórcy

autor

Czmochowski J.

• Department of Machine Design and Research Wrocław University of Technology Łukasiewicza 7/9, 50-371 Wrocław, Poland

autor

Moczko P.

• Department of Machine Design and Research Wrocław University of Technology Łukasiewicza 7/9, 50-371 Wrocław, Poland

autor

Odyjas P.

• Department of Machine Design and Research Wrocław University of Technology Łukasiewicza 7/9, 50-371 Wrocław, Poland

autor

Pietrusiak D.

• Department of Machine Design and Research Wrocław University of Technology Łukasiewicza 7/9, 50-371 Wrocław, Poland

Bibliografia

• 1. Al-Badour F, Sunar M, Cheded L. Vibration analysis of rotating machinery using time-frequency analysis and wavelet techniques. Mechanical Systems and Signal Processing 2011; 25: 2083-2101.
• 2. Baumgartner M, Kameier F, Hourmouziadis J. Non-Engine Blade Vibration in a High Pressure Compressor. ISABE-Twelfth International Symposium on Airbreathing Engines. Melbourne, Australia, September 10-15, 1995.
• 3. Białas K. Mechanical and electrical elements in reduction of vibrations. Journal Of Vibroengineerig 2012; 14: 123-128.
• 4. Bošnjak S, Zrnić N, Dragović B. Dynamic Response of Mobile Elevating Work Platform under Wind Excitation Strojniški Vestnik – Journal of Mechanical Engineering 2009; 55: 104-113.
• 5. Buchacz A, Płaczek M. Development of Mathematical Model of a Mechatronic System. Solid State Phenomena 2010; 164: 319-322.
• 6. Cory W. T. W. Fans&Ventilation – A Practical Guide, Elsevier, 2005.
• 7. Datong Qi, Yijun Mao, Xiaoliang Liu, Minjian Yuan. Experimental study on the noise reduction of an industrial forward-curved blades centrifugal fan. Applied Acoustics 2009; 70: 1041-1050.
• 8. Fortuna S. Wentylatory: podstawy teoretyczne, zagadnienia konstrukcyjno-eksploatacyjne i zastosowanie. Kraków: TECHWENT, 1999.
• 9. Gryboś R. Dynamika maszyn wirnikowych. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 1994.
• 10. He L. Fourier methods for turbomachinery applications. Progress in Aerospace Sciences 2010; 46: 329-341.
• 11. Jalan A. Kr, Mohanty A. R. Model based fault diagnosis of rotor-bearing system for misalignment and unbalance under steady-state condition. Journal of Sound and Vibration 2009; 327, 604-622.
• 12. Jamroziak K, Kosobudzki M. Determining the torsional natural frequency of underframe of off-road vehicle with use of the procedure of operational modal analysis. Journal of Vibroengineering 2012; 14: 472-476.
• 13. Kameier F. Rotating blade flow instability as a source of noise in axial turbomachines. Journal of Sound and Vibration 1997; 5: 833-853.
• 14. Karliński J, Ptak M, Działak P. Simulation tests of roll-over protection structure. Archives of Civil and Mechanical Engineering 2012; 13: 232-244.
• 15. Karliński J, Rusiński E, Smolnicki T. Protective structures for construction and mining machine operators. Automation in Construction 2008; 17: 232-244.
• 16. Kuczewski S. Wentylatory. Warszawa: WNT, 1978.
• 17. Łazarz B, Wojnar G, Czech P. Wykrywanie wczesnych faz uszkodzeń kół zębatych w warunkach eksploatacyjnych. Eksploatacja i Niezawodnosc – Maintenance and Reliability 2011; 1: 68-77.
• 18. Parszewski Z. Drgania i dynamika maszyn. Warszawa: WNT, 1982.
• 19. Pawiński J, Roszkowski J, Strzemiński J. Przewietrzanie kopalń. Katowice: Śląskie Wydawnictwo Techniczne, 1995.
• 20. Radkowski S. Use of vibroacoustical signal in detecting early stages of failures. Eksploatacja i Niezawodnosc – Maintenance and Reliability 2007; 3: 11-18.
• 21. Randall R. B., Vibration-based Condition Monitoring, A John Wiley and Sons, Ltd., 2011.
• 22. Rao A. Rama, Dutta BK. Vibration analysis for detecting failure of compressor blade. Engineering Failure Analysis 2012; 25: 211,218.
• 23. Sarkar S, Bijl H. Nonlinear aeroelastic behavior of an oscillating airfoil during stall-induced vibration. Journal of Fluids and Structures 2008; 24: 757-777.
• 24. Uhl T. Komputerowo wspomagana identyfikacja modeli konstrukcji mechanicznych. Warszawa: WNT, 1997.
• 25. Wolfram D. Carolus T. Experimental and numerical investigation of the unsteady flow field and tone generation in an isolated centrifugal fan impeller. Journal of Sound and Vibration 2010; 329: 4380-4397.