Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

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

Zachwieja Janusz

Diagnostyka

|

2019

|

Vol. 20, No. 1

33--39

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.

2

Analiza drgań własnych przekładni zębatej małej mocy

Noga S., Markowski T.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika

|

2017

|

z. 89 [295], nr 4

517--528

PL

W artykule omówiono drgania własne przekładni zębatej małej mocy, dedykowanej do współpracy z pompą hydrauliczną stoiska hamownianego. W procesie analizy wykorzystano metodę elementów skończonych i komercyjne oprogramowanie ANSYS. Analizę drgań omawianego układu prowadzono dwuetapowo. W pierwszej kolejności wyznaczono częstości własne drgań poprzecznych kół zębatych z uwzględnieniem rotacji kół. Następnie, wykorzystując opracowane wykresy Campbella, wyznaczono prędkości wzbudzenia poszczególnych częstości drgań własnych poprzecznych omawianych kół. W dalszej kolejności analizowano drgania własne korpusu reduktora. Rozważono dwa przypadki obliczeniowe. W pierwszym przypadku uwzględniono tylko masę i geometrię korpusu zasadniczego i pokrywy. W drugim przypadku uwzględniono dodatkowo masę poszczególnych kół oraz ich geometryczny rozkład. Na podstawie opracowanych modeli numerycznych wyznaczono pierwszych dziesięć częstości drgań własnych i odpowiadające im formy własne korpusu reduktora. Następnie wyniki te wykorzystano do oszacowania poziomu naprężeń w ściankach korpusu dla dopuszczalnej wartości przyspieszenia. Prezentowana w pracy metodyka może być pomocna inżynierom zajmującym się analizą drgań przekładni zębatych.

EN

This paper discusses the free vibrations of the low-power gear which is dedicated to cooperate with the hydraulic pump of the test rig. The finite element (FE) method and the commercial ANSYS software are employed. The vibration analysis of the discussed system is performed in two stages. Firstly the natural frequencies of the free transverse vibration of the gears are obtained with including the centrifugal effect. Next, on the basis of the elaborated Campbell diagrams, the excitation speeds for selected natural frequencies of the analyzed wheels are obtained. Then, the free vibrations of the reduction gear are analyzed and two computational cases are discussed. In the first computing case, only the mass and geometry of all parts of the body are taken into account. In the second case, the mass of the toothed gears is also included. Based on the elaborated FE models, the first ten natural frequencies and natural mode shapes of the reduction gear are obtained. Then, these results are used to estimate the stress level in the walls of the body for the permissible acceleration value. Presented investigation can be attractive for design engineers dealing with the dynamics of complex systems.

3

Pipeline stress analysis under supporting structure vibrations

Zachwieja J.

Diagnostyka

|

2017

|

Vol. 18, No. 2

23--30

EN

The pipelines are subject to various constraints variable in time. Those vibrations may result in both the fatigue damage in the pipeline profile at high stress concentration and the damage to the pipeline supports. If the constraint forces are known, the system response may be determined with high accuracy using analytical or numerical methods. In most cases, it may be difficult to determine the constraint parameters, since the industrial pipeline vibrations are due to the dynamic effects of the medium in the pipeline. In that case, a vibration analysis is a suitable alternative method to determine the stress strain state in the pipeline profile. If a straight pipe section supported on both ends is excited by the bending moments in the support profile, the starting point for the stress analysis are the strains, determined from the Euler–Bernoulli equation. In practice, it is easier to determine the displacement using the experimental methods, since the factors causing vibrations are unknown. The industrial system pipelines, unlike the transfer pipelines, are straight sections at some points only, which makes it more difficult to formulate the equation of motion. In those cases, numerical methods can be used to determine stresses using the kinematic inputs at a known vibration velocity amplitude and frequency. The study presents the method to determine the stresses.

PL

Rurociągi podlegają różnym, zmiennym w czasie wymuszeniom. Drgania mogą powodować zarówno uszkodzenia zmęczeniowe rur, jak też uszkodzenia podpór. Jeśli wielkość i charakter wymuszenia oraz sztywności podpór są znane, wówczas odpowiedź układu może być określona z dużą dokładnością metodami analitycznymi lub numerycznymi. W większości przypadków, nie jest jednak łatwym określenie parametrów wymuszenia ponieważ drgania rurociągu przemysłowego są wywołane zarówno dynamicznym oddziaływaniem przepływającego płynu jak też drganiami konstrukcji wsporczej. Wiadomo, że w przypadku odcinka rury podpartego na końcach, jego odpowiedź na wymuszenie w dowolnym przekroju na długości odcinka może być określona przez pomiar parametrów drgań w dwóch różnych przekrojach zlokalizowanych między podporami. Jeżeli prosty, podparty na końcach odcinek rury jest wzbudzany momentami gnącymi działającymi w przekrojach podparcia, to punktem wyjścia dla analizy stanu naprężenia są odkształcenia, które można wyznaczyć z równania Bernoulliego-Eulera. W praktyce prościej jest określić przemieszczenia metodą doświadczalną, bowiem czynniki wzbudzające drgania nie są znane. Rurociągi instalacji przemysłowych, w przeciwieństwie do rurociągów przesyłowych, tylko w pewnych fragmentach są odcinkami prostymi, co utrudnia formułowanie równań ruchu. W tych przypadkach do wyznaczenia naprężeń można stosować metody numeryczne, wprowadzając do obliczeń wymuszenia kinematyczne o znanej wartości amplitudy prędkości drgań i częstotliwości. Taki sposób wyznaczania naprężenia jest przedstawiony w pracy.