ROZDZIAŁ 6
PĘKNIĘCIA WIRNIKA

MODEL PĘKNIĘCIA

ANALIZA PROPAGACJI PĘKNIĘĆ W WIRNIKU LABORATORYJNYM

SYMULACJA PROPAGACJI PĘKNIĘĆ WDUŻEJ MASZYNIE
ENERGETYCZNEJ

SPRZĘŻONE FORMY DRGAŃWYRÓŻNIKI DIAGNOSTYCZNE

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 niniejszym rozdziale podjęte zostały badania wpływu pęknięcia wału na stan dynamiczny wielopodporowej maszyny wirnikowej (laboratoryjnej) oraz dużej maszyny energetycznej. 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. Wskazano również na sytuacje, w których tradycyjna diagnostyka oparta na analizie składowych widm drgań typu 2X dla drgań poprzecznych i 1X i 2X dla drgań wzdłużnych i skrętnych może być zawodna. Przeprowadzone zostały również badania wpływu usytuowania i propagacji pęknięcia na pracę maszyny wirnikowej po przekroczeniu granicy stabilności, a więc na pracę układu w warunkach występowania i rozwoju wirów olejowych. Okazało się, że pęknięcie może podtrzymać i wzmocnić istniejące już składowe subharmoniczne w widmie drgań a wiry olejowe skutecznie osłabiają sam efekt sprzęgania drgań. Badania przeprowadzone zostały w oparciu o system MESWIR szczegółowo opisany w rozdziale 3.
W przypadku dużej maszyny energetycznej, jak wykazały to przeprowadzone badania, wpływ pęknięcia na jej stan dynamiczny jest niejednoznaczny. Zależy on istotnie nie tylko od głębokości pęknięcia, ale też od położenia pęknięcia wzdłuż linii wirników i co gorsza od jego obwodowego usytuowania względem znacznika fazy. Ponadto wpływ ten jest silnie uzależniony od wielkości ugięć kinetostatycznych wirnika w miejscu pęknięcia. W efekcie niezwykle trudno jest przewidzieć typowe symptomy właściwe dla pracy maszyny z pękniętym wirnikiem ponieważ prawie nic nie możemy założyć a priori. Obecność w układzie składowych typu 2X wywołanych siłami magnetycznymi w generatorze dodatkowo komplikuje sytuację. Istnienie pęknięcia w układzie, przy tak dużych masach wirujących, nie jest też w stanie wywołać dużych sprzężonych form drgań łatwiejszych do analizy. Tak więc duży obiekt energetyczny długo jeszcze będzie sprawiał kłopoty z punktu widzenia predykcji i diagnostyki tak groźnych defektów jakimi są pęknięcia wałów.

Rozdział VI (plik pdf 5,3 MB)