Stability analysis and vibration control of a flexible rotor mounted in journal bearings

Abstract

ÖZET Son yıllarda, güç sistemleri için yapılan rotor dinamiğindeki çalışmalar mühendislik tasarımlarında giderek daha fazla önem kazanmaktadır. Bu çalışmanın amacı, esnek mil kaymalı yatak sistemlerinin modelini kurmak, herhangi bir kütlesel dengesizlik dağılımından dolayı mil boyunca meydana gelen maksimum titreşim genliklerini bulmak ve sistemin kararlılık analizini yapmaktır. Geliştirilen bilgisayar programları dış sönüm elemanları ve kaidenin, sistemin titreşim ve kararlılığı üzerindeki etkilerini görmek için pasif kontrol rnetodları için kullanıldı. Mil boyunca bulunan dış sönüm elemanlarının konum ve değerlerinin maksimum titreşim genliğini önemli bir şekilde etkilediği bulunmuştur. Dış sönüm elemanları için en iyi konumun yaklaşık olarak mil boyunun üçte biri olduğu bulunmuştur. En iyi sönüm değende benzeşim vasıtasıyla tespit edilebilir. Kaymalı yataklar vasıtasıyla yataklanmış rotorlar için bilinen girdap kararsızlık (whirl instability ) olayı dönme hızının yaklaşık ilk kritik sönüm frekansının iki katına ulaştığında tespit edilmiştir. Ayrıca rotor kaymalı yatak dinamiğinin kaideler tarafından etkilendiği gözlenmiştir. özelikle kararsızlık sınır hızının uygun bir kaide dizaynı ile yükseltilebileceği gösterilmiştir.

IV ABSTRACT The study of rotor bearing dynamics has in recent years become of incresing importance in the engineering design of power systems. The object of this study was to model a flexible rotor bearing system, to predict the maximum amplitude of vibration occurring along the shaft span caused by an arbitrary unbalance distribution and to make a stability analysis of the system. The computer programs developed were then used for passive control study in order to see the effects of external dampers and pedestals on vibration and stability of the system. It was concluded that the location and the value of an external damper along the shaft span effects considerably the amplitude of maximum vibration. It was founded that the best location for an external damper is approximately at the one third of the shaft span. In this case, the optimum damping value can be found by simulations. ' For rotors supported on journal bearings, the well- known phenomenon of `whirl` instability has been observed when the rotational speed is approximately twice the first damped critical speed. Moreover it has been observed that the dynamics of rotor bearing systems are effected by the pedestals. In particular, it was shown that the instability treshold speed can be increased by a proper design of pedestals.