IDENTIFIKACE VLASTNOSTÍ UCPÁVEK ROTAČNÍCH STROJŮ

Abstract

Kvantifikace dynamických silových koeficientů labyrintových ucpávek používaných v parních turbínách není v současné době jednoznačně vyřešena. Výpočetní numerické nástroje umožňují výpočet koeficientů při návrhu turbosoustrojí, avšak nedostatek experimentálních dat neumožňuje porovnání a validaci výsledků. Proto je nezbytné provádět experimentální měření a identifikaci koeficientů ucpávek. Tato disertační práce se zaměřuje na identifikaci koeficientů ucpávek s využitím magnetických ložisek. Je popsána konstrukce nového experimentálního zařízení s magnetickými ložisky a jeho uvádění do provozu. Dále jsou prezentovány výsledky identifikačních experimentů labyrintové ucpávky. Motivací bylo porovnání výsledků s výpočetním numerickým nástrojem používaným ve společnosti Doosan Škoda Power, která se také účastnila projektu. Úvodní část této práce se zaměřuje na poskytnutí uceleného pohledu na význam silových koeficientů ucpávek a na způsoby jejich identifikace s využitím aktivních magnetických ložisek. Je vysvětlen vliv koeficientů na stabilitu rotoru a jsou popsány identifikační metody v časové a frekvenční oblasti. Dále se práce věnuje popisu nového experimentálního zařízení a jeho uvádění do provozu. Zařízení se skládá z jednoho axiálního a dvou radiálních magnetických ložisek, která podpírají rotor a řízeně budí jeho vibrace. Dále jsou součástí zařízení motor, stator s ucpávkami a měřící ústředna s elektronikou. Je popsán návrh zpětnovazebního řízení magnetických ložisek, které umožnuje vybudit požadované vibrace rotoru během identifikačního experimentu ucpávky. Dále jsou měřeny magnetické síly radiálních ložisek pomocí snímačů instalovaných pod ložiskovými domečky. Je popsán postup jejich kalibrace pomocí hmotnosti rotoru a měření jeho výchylky. V závěru práce jsou představeny výsledky identifikačního experimentu labyrintové ucpávky. Z měření tlaku v kavitách labyrintové ucpávky a výchylky rotoru jsou určeny síly působící na rotor vlivem proudění média v ucpávce a jsou identifikovány koeficienty ucpávky. Pro okrajové podmínky odpovídající experimentu byly napočítány ve výpočetním nástroji odpovídající koeficienty ucpávky. Vypočtené a identifikované koeficienty vykazují určitou shodu, nicméně bude zapotřebí pokračovat v práci a provést další experimenty pro ověření a zpřesnění výsledků. Změřené magnetické sily ložisek byly použity pro určení sil působících na rotor vlivem ucpávky. Další práce bude spočívat v analýze a upřesnění získaných sil tak, aby mohl být tento způsob měření sil použit pro identifikaci koeficientů ucpávek.