선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 검토된 베어링 설계변수는 틈새, 예압, LBP(load between pad, 패드 사이 부하), LOP이었다. 본 Part II 연구는 베어링의 강성을 감소시키는 베어링 설계변수의 영향에 따른 로터다이나믹 안정성의 설계개선 확인 해석을 다룬다.
제안 방법
- 로터다이나믹 안정성 설계해석에는 FEM과 행렬법(Matrix Method)에 기반한 자체개발 코드(in-house code)가 사용되었다. Basic LogDec(logarithmic decrement, 대수감소율) 안정성 해석에서는 베어링의 동특성만이 고려되었고, Aero LogDec 안정성 해석에서는 임펠러에서 예상되는 공기역학적(aerodynamic) 연성 강성의 전체 합(QA)을 로터 중간에 부가하여 수행되었다(API 617 Level I Stability Analysis[9] 참조). Fig.
- 선행 Lee[8] Part I 연구는 국내에 설치 예정인 프로세스 고속 경량 원심 압축기를 대상으로 가능한 공기역학적 연성 강성에 대비한 압축기의 로터다이나믹 안정성 설계를 보다 강화할 목적으로, 베어링의 강성을 감소시키는 베어링 설계변수의 영향을 해석하였다. 검토된 베어링 설계변수는 틈새, 예압, LBP(load between pad, 패드 사이 부하), LOP이었다. 본 Part II 연구는 베어링의 강성을 감소시키는 베어링 설계변수의 영향에 따른 로터다이나믹 안정성의 설계개선 확인 해석을 다룬다.
- 본 Part II 연구는 틸팅 패드 저어널 베어링의 설계 변수의 영향에 따른 프로세스 고속 경량 원심 압축기의 로터다이나믹 안정성의 설계개선 확인 해석을 수행하였다. 여기서 검토된 베어링 설계변수는 틈새, LBP, LOP, 예압이었다.
- 압축기 로터-베어링 시스템의 로터다이나믹 안정성을 보다 강화할 목적으로 주어진 OD LBP 5-패드 틸팅 패드 베어링의 강성을 감소시키는 베어링 설계변수의 영향을 해석하고자 하며, 이를 위해 검토되는 설계 변수는 틈새, LBP, LOP, 그리고 예압이다. 설계변수의 변경 또는 변화에 따라서 명명된 틸팅 패드 베어링 설계의 종류는 OD외에 RD1, RD2, RD3, RD4, RD5로 Table 2에 정의 기술되어 있다.
- 의 공기역학적 연성 강성을 고려한 설계속도에서 예측된 OD, RD1, RD2, RD3에 대한 LogDec이 종합적으로 주어져 있다. 앞선 해석 결과로부터 예상된 바와 같이 LBP와 LOP에 대한 차이가 발생하지 않아 각 공기역학적 연성 강성에 대해 OD와 RD2, 그리고 RD1과 RD3가 실질적으로 동일한 LogDec을 제공하였다. 공기역학적 연성 강성이 0에서 2QA로 증가함에 따라 OD에 대한 LogDec 이 0.
- 본 Part II 연구는 틸팅 패드 저어널 베어링의 설계 변수의 영향에 따른 프로세스 고속 경량 원심 압축기의 로터다이나믹 안정성의 설계개선 확인 해석을 수행하였다. 여기서 검토된 베어링 설계변수는 틈새, LBP, LOP, 예압이었다. 해석결과, 선행 Part I 연구[8]에서 밝혀진 베어링의 강성을 감소시키는 베어링 설계변수의 영향에 정확히 일치하여 해석대상 압축기 로터-베어링 시스템의 로터다이나믹스 안정성이 향상되었다.
대상 데이터
- 본 연구에서 안정성 설계 검토될 국내 정유플랜트 설치 예정인 프로세스 고속 경량 8단 원심 압축기 로터-베어링 시스템의 로터다이나믹 FE(유한요소) 모델과 그 정적 해석결과가 Fig. 1에 함께 나타나 있다. 압축기의 설계속도가 9538 rpm이고 로터의 질량이 238 kg인 전형적인 고속 경량 로터를 나타낸다.
이론/모형
- 로터다이나믹 안정성 설계해석에는 FEM과 행렬법(Matrix Method)에 기반한 자체개발 코드(in-house code)가 사용되었다. Basic LogDec(logarithmic decrement, 대수감소율) 안정성 해석에서는 베어링의 동특성만이 고려되었고, Aero LogDec 안정성 해석에서는 임펠러에서 예상되는 공기역학적(aerodynamic) 연성 강성의 전체 합(QA)을 로터 중간에 부가하여 수행되었다(API 617 Level I Stability Analysis[9] 참조).
성능/효과
- 322×106 N/m의 공기역학적 연성 강성이 고려되었다. Fig. 8과 9로부터 RD4와 RD5 모두 주어진 고정된 베어링의 가공 틈새에 대해서도 예압이 감소함에 따라, 다시 말해, 베어링의 조립 틈새가 증가함에 따라 베어링의 강성이 모두 감소해서 추가적으로 향상된 LogDec을 제공함이 확인된다. 또한, 예압에 따른 Basic과 Aero LogDec의 경향이 동일함이 확인된다.
- 해석결과, 선행 Part I 연구[8]에서 밝혀진 베어링의 강성을 감소시키는 베어링 설계변수의 영향에 정확히 일치하여 해석대상 압축기 로터-베어링 시스템의 로터다이나믹스 안정성이 향상되었다. 구체적으로, 베어링의 가공과 조립 틈새 모두의 증가를 통해 로터 시스템의 안정성이 크게 향상됨이 확인되었으며, 그러나 단순 LBP와 LOP 베어링 설계 차이에 따른 안정성의 향상효과는 없었다. 또한, 주어진 베어링의 가공 틈새에 대해 예압을 감소시킴에 따라, 즉, 베어링의 조립 틈새를 증가시킴에 따라 추가적으로 로터시스템의 안정성이 향상됨이 확인되었다.
- 4에 나타나 있으며, 전 회전속도 범위에서 RD1이 OD에 비해 크게 향상된 LogDec 값, 즉, 크게 향상된 로터다이나믹 안정성을 제공함을 볼 수 있다. 따라서 베어링의 틈새 증가를 통해 베어링의 강성을 감소시킨 RD1의 LBP 베어링 설계가 로터 시스템의 안정성을 크게 향상시킴이 확인된다. 한편, 회전속도가 4000 rpm을 넘어 증가함에 따라 OD 와 RD1 설계 모두 LogDec이 계속적으로 감소하는 결과를 보이며, 즉, 고속화에 따른 불안정성의 증가를 보이며, 설계속도 9538 rpm에서 OD와 RD1 설계에 대한 LogDec은 각각 0.
- 구체적으로, 베어링의 가공과 조립 틈새 모두의 증가를 통해 로터 시스템의 안정성이 크게 향상됨이 확인되었으며, 그러나 단순 LBP와 LOP 베어링 설계 차이에 따른 안정성의 향상효과는 없었다. 또한, 주어진 베어링의 가공 틈새에 대해 예압을 감소시킴에 따라, 즉, 베어링의 조립 틈새를 증가시킴에 따라 추가적으로 로터시스템의 안정성이 향상됨이 확인되었다. 결론적으로, 프로세스 고속 경량 원심 압축기의 가능한 공기역학적 연성 강성에 대비한 충분한 로터다이나믹 안정성 여유 확보차원에서 원 틸팅패드 베어링의 설계개선이 필요할 수 있으며, 이때 베어링의 가공과 조립 틈새 증가 그리고 예압 감소가 효과적인 개선방안이 된다.
- 따라서 베어링의 틈새 증가를 통해 베어링의 강성을 감소시킨 RD1의 LBP 베어링 설계가 로터 시스템의 안정성을 크게 향상시킴이 확인된다. 한편, 회전속도가 4000 rpm을 넘어 증가함에 따라 OD 와 RD1 설계 모두 LogDec이 계속적으로 감소하는 결과를 보이며, 즉, 고속화에 따른 불안정성의 증가를 보이며, 설계속도 9538 rpm에서 OD와 RD1 설계에 대한 LogDec은 각각 0.261과 0.344이다.
- 여기서 검토된 베어링 설계변수는 틈새, LBP, LOP, 예압이었다. 해석결과, 선행 Part I 연구[8]에서 밝혀진 베어링의 강성을 감소시키는 베어링 설계변수의 영향에 정확히 일치하여 해석대상 압축기 로터-베어링 시스템의 로터다이나믹스 안정성이 향상되었다. 구체적으로, 베어링의 가공과 조립 틈새 모두의 증가를 통해 로터 시스템의 안정성이 크게 향상됨이 확인되었으며, 그러나 단순 LBP와 LOP 베어링 설계 차이에 따른 안정성의 향상효과는 없었다.
후속연구
- 또한, 주어진 베어링의 가공 틈새에 대해 예압을 감소시킴에 따라, 즉, 베어링의 조립 틈새를 증가시킴에 따라 추가적으로 로터시스템의 안정성이 향상됨이 확인되었다. 결론적으로, 프로세스 고속 경량 원심 압축기의 가능한 공기역학적 연성 강성에 대비한 충분한 로터다이나믹 안정성 여유 확보차원에서 원 틸팅패드 베어링의 설계개선이 필요할 수 있으며, 이때 베어링의 가공과 조립 틈새 증가 그리고 예압 감소가 효과적인 개선방안이 된다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.