Skoda Power, en yeni teknolojileri ve sınıfının en iyisi mühendislik uzmanlığını kullanarak temiz, verimli, esnek ve entegre güç çözümleri sunan Doosan Power Systems’ın bir parçasıdır. Kazan ve türbinlerden nükleer ve yenilenebilir enerji santralleri dahil olmak üzere anahtar teslim santral projeleri üzerinde çalışmaktadır.
Enerji üretim teknolojisinin önemli bir tedarikçisi olan SKODA Power, kendi buhar türbinlerindeki titreşim modlarını değerlendirmek istemektedir. Değerlendirmenin hem deneysel hemde simülasyon ortamında yapılarak karşılaştırılması istenmiştir.
Uygulamanın amacı, deneysel testler ve simülasyon sonuçları ile kanatların mod şekillerini belirlemek ve eksenel, teğetsel ve burulma tahrikleri sayesinde dönen bir disk üzerinde doğru mod şekillerini belirlemek için bir prosedür bulmaktır. Bu uygulama notunda donanım kurulumu, farklı ölçümler ve istenen sonuçları elde etmek için yapılan analiz açıklanacaktır.
Bir kanat üzerinde modal analiz.
Kanatların uzunluğu 1220 mm olup ve iki temas noktası vardır.(tie boss ve shroud)
Deneysel yaklaşımda, gezen çekiç testinden veri elde etmek ve analiz etmek için OROS Modal 2 ve OROS analizörü kullanılmıştır.
Sayısal ve deneysel sonuçlar arasında iyi bir ilişki bulunmuştur.
Sürekli kanat ucu kısma parçası kullanılmış (continually shrouded) kanatlı bir diskte titreşim modlarının tanımlanması
İlk Adım: Campbell diyagramı
Campbell diyagramı tüm doğal frekansları ve rezonansları göstermektedir
Pratik olarak, bu tür bir diyagram çeşitli nedenlerden dolayı çok kullanışlı değildir:
– Yalnızca DC uyarımından gelen (doğrudan RPM uyarımına karşılık gelen) bilgi vardır, bu nedenle tüm frekans hatları dahil edilmez.
– Önemli miktarda parazit içeren büyük miktarda veri vardır.
– Bu diyagramın yorumlanması zordur (kapalı frekans çizgileri).
Bu benzersiz diyagram iyi bir analiz için tek başına kabul edilemez, başka araçlar gereklidir.
İkinci adım: Tahrik ve Girişim diyagramı
Bir girişim diyagramı Campbell bilgilerini ve ayrıca tahrik kuvvetlerinin düğüm çaplarıyla kesiştiği yerleri gösterir.
Arka plan gürültüsünün ortadan kaldırılması:
Bu yöntemle gürültü yer değiştirme fenomenini görebiliriz. Bunu ortadan kaldırmak için birkaç yöntem vardır:
• İstatistiksel yaklaşım
• Kalman filtresi
• Tepe noktalarını bulmak için gelişmiş yöntem
FEM ile deneysel sonuçlar arasında
bir karşılaştırma yapılabilir:
Üçüncü adım: İşleme sonrası ölçüm sonuçları
Ölçüm sırasında kanat titreşimi hakkında daha iyi görüş elde etmek için,% 0,5 malzeme sönümlemesi ile FEM zorlamalı tepki analizi (FEM forced response analysis) yapılır. Campbell standındaki belirlenmiş bir konuma, harmonic olarak 100N genliğine sahip bir kuvvet uygulanır. ANSYS’den elde edilen kütle ve sertlik matrisleri kullanılarak kurum içi geliştirilen bir program sayesinde harmonik tepki analizi için yapılır.
Sabit bir dönüş hızı (yani 50 Hz, 3000 rpm) için, aşağıdakine benzer bir şelale grafiği oluşturulur. Her grubun ilgili nodal çaplarına karşılık gelen noktalar yerine, bir dizi ortaya çıkan ve yok olan tepeler gözlenir. Tipik olarak, her bir titreşim modu ailesi tepesi ile rezonans frekansı arasında ±% 5’lik bir mesafe gereksinimi uygulanır. Görsel kontrol, bu gereksinimin karşılanıp karşılanmadığını gösterir. Mıknatıs tahrik frekansındaki “yasak bantlar” 100, 200, 300 Hz ±% 5 vs. (50 Hz in katları)
Aşağıdaki şekil genlik-frekans ilişkisini göstermektedir. Benzer ölçümler, tahrik frekansının fonksiyonu olarak gerçek ölçümden elde edilmelidir.
Çoğu mıknatıs uyarma frekansı için, spesifik öz frekanslara (ve ND) karşılık gelen cevap 100-250 Hz aralığında iyi ayrılmış gibi görünmektedir. 250-450 Hz aralığındaki frekanslar için rezonans tepe noktaları üst üste gelebilir, bu nedenle kanatların karşılık gelen Öz frekanslarını ayırmak için FFT’nin kullanılması gerekir.
Herbir Çapa karşılık gelen her tepe noktası doğrudan ölçülen verilerden (sabit devir ile mıknatıs tahrik frekansı boyunca süpürme) veya tahrik frekansının ayarlanması ve FFT’deki karşılık gelen tepe noktasının maksimum değerinin aranmasıyla tanımlanır.
Dördüncü adım: Çapraz Kontroller
Aşağıdaki çapraz kontroller, tahmini ND sayılarının ve şekillerinin doğru olduğunu onaylamalıdır.
• (Aynı) konumlardaki 11 gerinim ölçerin hepsine bakın ve her gerinim ölçer için FFT’deki özdeş frekansları kontrol edin.
• Her bir gerinim ölçer konumunda faz kaymalarını kontrol edin.
SONUÇ
Analiz cihazı ve OROS Modal 2 arasındaki tam entegrasyon sayesinde, OROS çözümü buhar türbinlerindeki titreşim modlarını değerlendirmek için mükemmel bir araçtır. Bu uygulama için, simülasyon yazılımı ile bağlantı, uygun sonuçlar elde etmek için OROS çözümünün gerçek bir avantajıdır.
Yer : Scoda Power – www.doosan.com/skodapower