Application of modal analysis to diagnostics of complex mechanical systems.

• Autorzy: Lisowski W. , Uhl T.

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie analizy modalnej do diagnostyki złożonych konstrukcji mechanicznych.

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Most of diagnostic systems of rotating machinery that is currently in service use symptom based approach. The need for the fault localisation indicates demand for application of structural model based approach. Operational Modal Analysis (OMA) method might be used in such Structural Health Monitoring systems. OMA method permits to achieve modal parameters based on output only measurements performed during operation for actual excitation and boundary conditions and might be used in case when application of controlled vibration excitation is impractical, technically difficult or even impossible. The authors formulated diagram of model based diagnostic procedure that takes advantage of application of OMA. The presented case study comprises industrial examples of use of modal analysis method for diagnostic purpose in case of high power fans. These examples deal with: structural design and assembly validation, description of mutual force influence of closely located machines.

PL

Większość układów diagnostycznych maszyn wirnikowych będących obecnie w eksploatacji wykorzystuje symptomowe podejście do diagnozowania stanu. Potrzeba lokalizacji uszkodzeń spowodowała rozwój diagnostyki opartej na modelu (strukturalnej). Jedną z metod analizy sygnałów drganiowych, która może być zastosowana w strukturalnym systemie monitorowania stanu maszyn, jest eksploatacyjna analiza modalna. Metoda ta pozwala wyestymować wybrane parametry modelu modalnego konstrukcji na podstawie pomiaru jedynie sygnałów odpowiedzi na wymuszenie drgań. Pomiar taki odbywa się w czasie normalnej pracy maszyn. Model modalny jest w takim przypadku identyfikowany dla rzeczywistych wymuszeń i warunków brzegowych. Eksploatacyjna analiza modalna może być stosowana w przypadku, gdy pomiar sił wymuszających jest: kosztowny, trudny technicznie lub nawet niemożliwy. Autorzy pracy sformułowali schemat procedury diagnostycznej wykorzystującej eksploatacyjną analizę modalną. W pracy przedstawiono również przykłady zastosowania analizy modalnej w diagnostyce wentylatorów dużej mocy. Przykłady te dotyczą oceny jakości konstrukcji, montażu oraz opisu wzajemnego oddziaływania sąsiadujących maszyn.

Słowa kluczowe

EN

model based diagnostics; operational modal analysis; rotating machinery

PL

diagnostyka oparta na modelu; eksploatacyjna analiza modalna; maszyny wirnikowe

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN
• Czasopismo: Zagadnienia Eksploatacji Maszyn
• Rocznik: 2001
• Tom: Vol. 36, nr 4
• Strony: 181--195
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz.

Twórcy

autor

Lisowski W.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki, Katedra Robotyki i Dynamiki Maszyn, 03-059 Kraków, al. Mickiewicza 30

autor

Uhl T.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki, Katedra Robotyki i Dynamiki Maszyn, 03-059 Kraków, al. Mickiewicza 30

Bibliografia

• [1] Amussen, J.C., Brincker, R., Ibrahim, S.R.: Random Decrement: Identification of Structures Subjected to Ambient Excitation. Proc. of 16 IMAC, SEM USA, 1998, pp. 914-921.
• [2] Brincker, R., Andersen, P.: Ambient Response Analysis of the Heritage Court Tower Building Structure. Proc. of 18th IMAC, SEM USA, 2000, pp. 1081-1087.
• [3] Brincker, R, Andersen, P., Mfller, N: An Indicator for Separation of Structural and Harmonic Modes in Output-Only Modal Testing. Proc. of 18th IMAC, SEM USA, 2000, pp. 1649-1654.
• [4] Brincker R„ Zhang, L., Andersen P., Modal Identification from Ambient Responses using Frequency Domain Decomposition. Proc. of 18th IMAC, SEM USA, 2000, pp. 625-630.
• [5] Dias Jr., M., Cavalca, K.L.: Experimental Analysis of the Dynamic Behaviour of a Turbomachine Foundation Structure. Proc. of 17 IMAC, SEM USA, 1999, pp. 966-972.
• [6] Heylen, W., Lammens, S., Sas, P.: Modal Analysis Theory and Practice. KU Leuven 1997.
• [7] Hermans, L., Van der Auweraer, H.: Modal Testing and Analysis of Structures under Operational Conditions: Industrial Applications. Mechanical Systems & Signal Processing, 1999, Vol. 13, No. 2, pp. 193-216.
• [8] Hermans, L., Van der Auweraer, H., Hatami, A., Cooper, J.E., Uhl, T., Lisowski, W., Wasilak, A.: In-Flight Modal Testing and Analysis of A Helicopter. Proc. of 17th IMAC, SEM USA, 1999, pp. 80-86.
• [9] Lisowski, W.: Classification of Vibration Modes in Operational Modal Analysis. Proc. of Int. Conf. On Structural System Identification, Universität Gesamthochschule, Kassel, pp. 593-602, 2001 (to be printed).
• [10] Lisowski, W., Uhl, T., Małecki, J., Hermans, L., Van der Auveraer, H.: Problems of Investigation of Structural Dynamics Properties of Helicopter Airframe. Proc. of ISMA 25, K.U. Leuven, 2000, pp. 627-634.
• [11] Marscher, W.D.: Modal Testing of Rotating Machinery While It Is Operating. Proc. of 17 IMAC, SEM USA, 1999, pp. 263-269.
• [12] Peters, B., De Roeck, G.: Reference Based Stochastic Subspace Identification, Proc. of 2nd Int. Conf. On Identification in Engineering Systems. Univ. Of Wales Swansea, 1999, pp. 639- -648.
• [13] Richardson, M.H.: Is It a Mode Shape, or an Operating Deflection Shape? Sound and Vibration 1997, pp. 54-61.
• [14] Uhl, T.: Computer Aided Identification of Mechanical Systems (in Polish), WNT Press, Warszawa 1997.
• [15] Uhl, T.: State of the Art. And Trends in Design of Monitoring Systems (in Polish). PAK 1999, No. 4, pp. 12-16.
• [16] Uhl, T., Lisowski ,W.: Identification of Modal Models of Engineering Structures Using In- Operation Measurements. Bulletin of the Polish Academy of Sciences, Technical Sciences, 2001, Vol. 48, No. 2, pp. 199-217.
• [17] Uhl T., Lisowski W.: Identification of Modal Models of Helicopters Using In-Flight Measurements, Journal of Theoretical and Applied Mechanics. PSTAM, Warszawa 2001, No. 1, Vol. 39, pp. 104-128.