كليدواژه لاتين :
High Speed Compressor, Condition Monitoring, Rotor Vibrations, Sliding Bearing Support, Impeller
چكيده :
كليه قطعات دوار از جمله روتورها داراي مقدار مجازي لرزش و ارتعاش در سرعتهاي نامي خود هستند. حال در صورتي
كه دور روتور افزايش پيدا نمايد مقدار اين لرزش از جمله مهمترين فاكتورهاي كنترلي رفتار سيستم محسوب ميشود. در
پاياننامهي حاضر علتهاي متنوع ارتعاش روتورهايي با دورهاي بالا با تمركز بر كمپرسورها بررسي شده و به طور انحصاري
تاثير اين ارتعاشات بر عملكرد ياتاقانهاي لغزشي شعاعي به عنوان يكي از انواع تكيهگاههاي پركاربرد اين تجهيزات مورد
بحث و بررسي قرار گرفتهاست. مسئله افزايش فشار در فرآيندهاي مختلف صنعتي بسيار حائز اهميت است چراكه افزايش
فشار جهت انتقال سيالاتي همچون آب، اتان، متان، هليوم و همچنين در استخراج منابع زيرزميني مورد استفاده قرار
ميگيرد. تامين افزايش فشار در صنعت امروزه برعهده تجهيزاتي همچون كمپرسورها ميباشد. كمپرسورهايي با توليد فشار
بالا نياز مبرم صنايعي همچون نفت، گاز، پتروشيمي و پالايشگاهها هستند. توليد فشارهاي بالا در اين تجهيزات، نيازمند
كاركرد كمپرسور در سرعتها و دورهاي بالا و بحراني زمينهساز بروز ارتعاشات نامطلوب خواهد بود. كمپرسورها داراي انواع
مختلفي ميباشند كه در يك تقسيمبندي كلي ميتوان آنها را در دو حالت جابجايي مثبت و ديناميكي تقسيم بندي نمود.
با توجه به نياز به فشارهاي بالا در كمپرسورهاي موضوع پاياننامه، تنها انواع ديناميكي مورد توجه قرار گرفته و به ساير
كمپرسورها تنها اشارهاي مختصر شدهاست. همچنين بر مبناي نوع حركت سيال جهت رسيدن به فشارهاي بالا كمپرسورها
در دو دسته سانتريفيوژ يا گريز از مركز و جريان محوري تقسيمبندي ميشوند. در دورهاي بالا نياز به مقدار لقي بسيار
دقيقي در ياتاقانهاي شعاعي ميباشد كه در صورت ارتعاش روتور اندازه اين لقي به دلايل مختلفي نظير ساييدگي ياتاقان
تغيير نموده و علاوه بر اينكه باعث كاهش بازدهي عملكرد تكيهگاه ياتاقاني ميگردد، افزايش مقدار لرزش مجموعه را نيز به
دنبال خواهد داشت. در پاياننامه حاضر از نرم افزار انسيس براي شبيهسازي رفتار مجموعه روتور بيرينگ مورد بررسي
استفاده شدهاست. مقايسه و صحتسنجي نتايج مدلسازي مجموعه نيز براي حالاتي خاص، با كمك روش رايليريتز صورت
پذيرفتهاست. همچنين متداولترين محرك ارتعاشات يك سيستم دوار يا همان نابالانسي جرمي به عنوان نيروي خارجي
اعمالي به سيستم در حالات مختلف بكار گرفته شدهاست. نتايج حاكي از حساسيت روتور در گذر از سرعت بحراني اول در
حضور نابالانسي استاتيكي ميباشد. همچنين ناحيه امني ما بين دو سرعت بحراني كمپرسور مورد بررسي به عنوان ناحيهاي
با كمترين ارتعاشات قابل مشاهدهاست. بر پايه اين نتايج ميتوان دريافت كه ارتقاء توان ميراكنندگي ياتاقانهاي لغزشي در
سيستم تكيهگاهي مورد بررسي در كنار فرآيند بالانس روتور، امكان كنترل وضعيت ارتعاشي تجهيز در منطقه ايمن را فراهم
مينمايد.
چكيده انگليسي :
All rotating parts, including rotors, have an allowable amount of vibration at their nominal speeds.
Now, if the rotor speed increases, the amount of this vibration is considered as the most important
of the performance control factors. In this thesis, the various causes of vibration of high speed
rotors are investigated, focusing on compressors, and the effect of these vibrations on the
performance of radial sliding bearings, as one of the most widely used supports of this equipment,
is discussed. The operation of rotating machine at high pressures is very important in various
industrial processes, because increasing the pressure is used to transfer the fluids such as water,
ethane, methane, helium, and also in the extraction of underground resources. Creating high
pressures in industrial systems today is the responsibility of special equipment such as compressors.
High pressure compressors are an urgent need of industries such as oil, gas, petro-chemical and
refinery systems. High pressure production in this equipment requires the operation of the
compressor at high and critical rotational speeds, which leads to undesirable vibrations.
Compressors have different types that can be divided into positive displacement and dynamic in a
general classification. Due to the need of high pressures in the analyzed compressors in present
thesis, only dynamic types have been considered and brief explanations have been provided about
other types of compressors. Also, based on the type of fluid flow to reach high pressures,
compressors are divided into two categories including the centrifugal and axial flow types. At high
rotational speeds, a very accurate clearance space in radial bearings is required, which in case of
rotor vibration, the size of this item changes due to various reasons such as bearing wear, and in
addition to reducing the performance efficiency of the bearing support, it also increases the amount
of undesired vibration of the rotor- bearing assembly. In this thesis, Ansys software is used to
simulate the behavior of the rotor bearing set. The comparison and validation of the results of
computer simulations is also done for certain cases using the Riley-Ritz method. Also, the most
common vibration driver of rotating systems, i.e., the mass imbalance, is used as an external force
imposed on the rotor in different situations. The results indicate the sensitivity of the rotor in
passing the first critical speed in the presence of static unbalance. Also, the safety zone between
the two critical speeds of the investigated compressor can be seen as the zone with the lowest
vibrations. Based on the results, it’s observed that improving the damping ability of the sliding
bearings in the investigated support system, along with the rotor balancing process, provides the
possibility of controlling the vibration status of the equipment in the safe zone.
