Non-linear vibrations as a new diagnostic tool - crack detection example

• Autorzy: Kiciński J.
• Konferencja: Diagnostics'04, III Międzynarodowy Kongres Diagnostyki Technicznej (6-9 września 2004, Poznań, Polska)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

It is widely acknowledged from literature that material or structural imperfections of the shaft crack type are capable, in some cases, of generating coupled non-linear forms of lateral-axial-torsional vibrations in the rotating machine. Such information, however, pertains to small or model objects of that type. In the paper presented are investigations into the influence of the shaft crack on the dynamic state of a large, multi-supported rotating machine. Determined have been the cases where the crack is capable of inducing pronounced forms of vibrations, which can serve as basis for more reliable and effective diagnostics, or the cases, where the mechanism of couplings deteriorates, despite the existence of cracks with significant depths. Determined has been the degree of sensitivity of non-linear and mutually coupled system vibrations on crack propagation and conducted had been the assessment of their applicability as a diagnostic determinant of a dynamic state in a large rotating machine.

PL

Znanym z literatury jest fakt, że imperfekcje materiałowe lub konstrukcyjne typu pęknięcie wału w niektórych przypadkach są w stanie wygenerować sprzężone drgania poprzeczno-wzdłużno-skrętne maszyny wirnikowej. Informacje te odnoszą się jednakże do małych lub modelowych obiektów tego typu. W pracy podjęte zostały badania wpływu pęknięcia wału na stan dynamiczny dużej, wielopodporowej maszyny wirnikowej. Określone zostały zarówno przypadki, dla których pęknięcie jest w stanie wywołać znaczące sprzężone formy drgań mogące być podstawą dla bardziej wiarygodnej i efektywnej diagnostyki, jak też i przypadki, dla których mechanizm sprzężeń zanika pomimo istnienia pęknięć o dużych głębokościach. Określony został stopień czułości nieliniowych i wzajemnie sprzężonych drgań układu na propagację pęknięcia oraz przeprowadzona została ocena ich użyteczności jako wyróżnika diagnostycznego stanu dynamicznego dużej maszyny wirnikowej.

Słowa kluczowe

EN

non-linear vibration; rotor dynamics; crack detection

PL

drgania nieliniowe; dynamika maszyn; maszyny wirnikowe; pęknięcie

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Diagnostyki Technicznej
• Czasopismo: Diagnostyka
• Rocznik: 2004
• Tom: Vol. 30, T. 1
• Strony: 249--256
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., rys.

Twórcy

autor

Kiciński J.

• Instytut Maszyn Przepływowych PAN, Gdańsk

Bibliografia

• 1. Dan Guo, Fu-Lei Chu, Yong-yong He, Vibration analysis of rotor with transverse surface cracks, Proceedings of ASME Turbo Expo 2003, June 16-19, 2003, Atlanta, USA, GT2003-38041.
• 2. Itzhak Green, Cody Casey, Crack detection in rotor dynamic system by vibration monitoring, Proceedings of ASME Turbo Expo 2003, June 16-19, 2003, Atlanta, USA, GT2003-38659.
• 3. Ilmar F. Santos, Rodrigo Nicoletti, A. Scalabrin, Feasibility of applying active lubrication to reduce vibration in industrial compressors, Proceedings of ASME Turbo Expo 2003, June 16-19, 2003, Atlanta, USA, GT2003-38225.
• 4. J. Gomez-Mancilla, V.R. Nosov, R. GarciaIllescas, Detection of steady crack growth on rotating shafts, ISCORMA-2, Gdansk, Poland, 4-8 August 2003.
• 5. J. T. Sawicki, D. E. Bently, Xi Wu, G. Y. Baaklini, M. I. Friswell, Dynamic behavior of cracked flexible rotor subjected to constant driving torque, ISCORMA-2, Gdansk, Poland, 4-8 August 2003.
• 6. N. Bachschmid, E. Tanzi, Non-linear effects in cracked rotors, IFToMM Conference, Sydney, 2002.
• 7. N. Bachschmid, P. Pennacchi, E. Tanzi, P. Verrier, F. Hasnaoui, K. Aabadi, Crack detectability in vertical axis cooling pumps during operation, IFToMM Conference, Sydney, 2002.
• 8. J.D. Yang, T.S. Zheng, W. Zhang, H.Q. Yuan, B.C. Wen, The complicated response of a simple rotor with a fatigue crack, IFToMM Conference, Sydney, 2002.
• 9. R. Garcia-Illescas, J. Gomez-Mancilla, Vibration analysis in the characterization of the dynamic behavior of cracked rotating shafts, IFToMM Conference, Sydney, 2002.
• 10. R. Subbiah, J. Montgomery, R.L. Banks, Studies on rotor cracks due to bending and torsional effects, IFToMM Conference, Sydney, 2002.
• 11. A. K. Darpe, A. Chawla, K. Gupta, Analysis of the response of a cracked Jeffcott rotor to axial excitation, Journal of Sound and Vibration, 2002, 249, pp. 429-445.
• 12. C. A. Papadopoulos, A. D. Dimarogonas, Coupled longitudinal and bending vibrations of a rotating shaft with an open crack, Journal of Sound and Vibration, 1987, 117, pp. 81-93.
• 13. A. Muszynska, P. Goldman, D. E. Bently, Torsional/lateral vibration cross-coupled responses due to shaft anisotropy: a new tool in shaft crack detection, ImechE, 1992, C432/090, pp.257-262.
• 14. M.-W. Suh, M.-B. Shim, M.-Y. Kim, Crack identification using hybrid neuro- genetic technique, Journal of Sound and Vibration (2000) 238(4), pp. 617-635.
• 15. A. Nandi, S. Neogy, Dynamic response of cracked beams and beams with an imperfect support, Proceedings of VETOMAC-1 Conference, Bangalore, INDIA, 2000.
• 16. W. Ostachowicz, M. Krawczuk, Coupled torsional and bending vibrations of a rotor with an open crack, Ingenieur-Archiv, 1992, 62, pp. 191-201.
• 17. J. F. Knott, Fundamentals of fracture mechanics, Butterworths, London, 1973.
• 18. J. Kiciński, R. Drozdowski, P. Materny, The nonlinear analysis of the effect of support construction properties on the dynamic properties of multi-support rotor systems, Journal of Sound & Vibration (1997) 206(4), pp. 523-539.
• 19. J. Kiciński, R. Drozdowski, P. Materny, Nonlinear Model of Vibrations in a Rotor - Bearings System, Journal of Vibration & Control, Vol. 4, n. 5, 1998, pp. 519-540.
• 20. J. Kiciński, A. Markiewicz-Kicińska, Coupled nonlinear vibrations in multi-support rotors founded on slide bearing, Proceedings of VETOMAC-1 Conference, Bangalore, INDIA, 2000, pos. CP 047.
• 21. J. Kiciński, W. Cholewa, Diagnostic system DT200-1 for large power (200 MW) turbosets, 1998, IFFM Proceedings, Gdansk, Poland.
• 22. Z. Walczyk, J. Kiciński, Dynamics of Turbosets (monograph in Polish), Technical University of Gdansk Publishers, Gdansk, 2001.
• 23. J. Kiciński, Theory and investigations of hydrodynamic journal bearings (monograph in Polish), Ossolineum Publishers, WrocáawWarszawa-Kraków, 1994.
• 24. J. Kiciński, Coupled Non-Linear Vibrations in 200 MW Turbosets, IFToMM Sixth International Conference on Rotor DynamicsProceedings, Vol. 1/2002, pp. 520-530.
• 25. J. Kiciński, A. Markiewicz-Kicińska, Coupled Non-Linear Vibrations in Multi-Supported Rotors Founded on Slide Bearings, Advances in Vibration Engineering, Vol. 1, No 2, The Scientific Journal of the Vibration Institute of India, pp. 141-152.