Balancing of Flexible Rotors at Low Speed. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF Balancing_of_Flexible_Rotors_at_Low_Speed.pdf Download (8MB) | Preview

Arabic Abstract

يعتبر اختلال التوازن الكتلي أحد أكثر المشاكل شيوعا في الآلات الدوارة، حيث لا تخلو أيٌ من الآلات الدوارة على درجة ما من اختلال التوازن الكتلي و ذلك لأسباب متنوعة منها ما يتعلق بعمليتي التصميم و التصنيع ، وأسباب أخرى تنتج خلال عمليات التركيب و التشغيل. و لهذا فإعادة التوازن لهذه الآلات أصبح ضرورة من خلال تقنية التصحيح التي تتكرر على مدى العمر التشغيلي للآلة و ذلك من أجل خفض الاهتزازات الناتجة إلى الحد المقبول وفقا للمقننات الصناعية. ومن المسلم به أن تعرض الآلة للاهتزاز مدة طويلة يؤدي إلى عطبها و زيادة فترات توقفها عن العمل. ولقد أدت متطلبات الوزن الخفيف و السرعات العالية إلى استحداث أعمدة دوارة أكثر عرضة للانحناء المرن أثناء التشغيل ، وبناء عليه فقد تم تصنيف الأعمدة الدوارة إلى نوعين: صلب (Rigid) و مرن (Flexible). فيعتبر الدوَار من النوع الصلب عند إمكانية تصحيح توازنه عند أي مستويين و بعد ذلك يستمر متوازناً عند أية سرعة حتى سرعة التشغيل القصوى. أما الدوار الذي لا ينطبق عليه التعريف السابق بسبب الانحناء المرن فيصنف بأنه مرن. أما من وجهة النظر الديناميكية، فتعرف الأجزاء الدوارة المرنة بأنها التي تدور على سرعات تفوق سرعاتها الحرجة ، وتعتبر عملية موازنة الدوار المرن أكثر تعقيداً ، حيث يقوم الدوار المرن و بشكل متواصل بتغيير شكله المرن كلما وصل لإحدى سرعاته الحرجة ، مما يستلزم إعادة موازنته في مستويين جديدين. وتعتمد الطرق الحالية لموازنة الأجزاء الدوارة عالية السرعة على دوران العمود عند سرعة التشغيل في معامل اتزان خاصة ، والتي توجد فقط في بعض البلدان الصناعية الكبرى. ويهدف هذا البحث إلى إيجاد طريقة لموازنة الأعمدة المرنة عالية السرعة ، عند سرعات اتزان منخفضة، وذلك لتفادي تكلفة و تعقيد عملية الموازنة على السرعات العالية. وتعتمد الطريقة المستحدثة للاتزان على التحليل الموجي لخصائص العمود الدوًار(Modal Analysis) ، بالإضافة إلى المحاكاة الرقمية باستعمال الحاسب الآلي ، واستخدام برامج ANSYS وMATLAB. ولقد تم اختبار الطريقة المستحدثة بالمحاكاة الرقمية، وذلك للتثبت من جدواها وكفاءة تطبيقها.

English Abstract

Mass imbalance is one of the most common problems encountered in rotating equipment. All rotating machinery have some degree of mass unbalance caused by a variety of reasons, some of which are related to design and manufacturing processes and others are developed during installation and operation. Eventually, balancing of rotors has become a necessary corrective technique that takes place several times during the machines’ service life in order to bring the associated vibrations to some acceptable limit. It is well-known that prolonged exposure to the vibration results in damage and increased downtime of the machine. The demand for high-speed light-weight machines has resulted in rotors which deform elastically during their operation. A rotor is normally regarded as flexible, when it operates close to or above its natural frequency. In this case, the problem of unbalance becomes more complicated due to interaction with the elastic deformations of the rotor, and thus calling for a special balancing procedure. The available methods of balancing flexible rotor are being done in high-speed balancing facilities and such facilities are operated by specialists, and are found only in some industrialized countries. The objective of the present work is to devise a method for balancing flexible rotors at low speeds, thus avoiding the need to transport the rotor to a high-speed balancing faculty. The proposed method utilized the measured eigenvectors, eigenvalues and responses from the unbalanced rotor through modal and harmonic responses analyses at low speed to determine the correction parameters. The rotor modeling and analyses were carried out using ANSYS and MATLAB, and the method was tested numerically to validate its applicability.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Mechanical
Department:	College of Engineering and Physics > Mechanical Engineering
Committee Advisor:	Khulief, Y.A.
Committee Members:	Al-Nassar, Y.N and Sunar, M.
Depositing User:	WASIU ADEYEMI OKE (g200902450)
Date Deposited:	23 Jan 2012 10:17
Last Modified:	01 Nov 2019 15:30
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/138579