Sähkögeneraattorin roottorin ja sen laakeroinnin värähtelytekninen mallintaminen mitoituslaskelmissa
No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Helsinki University of Technology |
Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Instructions for the author
Author
Date
2002
Department
Major/Subject
Koneensuunnitteluoppi
Mcode
Kon-41
Degree programme
Language
fi
Pages
66 + liitt. (+31)
Series
Abstract
Työn tavoitteena oli kehittää selkeät menettelytavat sähkögeneraattorin roottorin ja sen laakeroinnin huomioimiseksi kaupallisilla elementtimenetelmään perustuvilla ohjelmilla tehtävissä mitoituslaskelmissa erityisesti herätteen tullessa alustasta. Työssä kehitettiin elementtimenetelmään perustuva Matlab-laskentaohjelma, jolla voidaan ratkaista roottorisysteemin epäsymmetrinen ominaisarvotehtävä ja vaste yleiselle herätteelle. Tehty Matlab-ohjelma testattiin vertaamalla tuloksia kirjallisuuteen sekä Rotorinsa-roottorilaskentaohjelmaan. Työssä kehitetyn Matlab-ohjelman todettiin toimivan riittävällä tarkkuudella. Tarkasteltavan sähkögeneraattorin roottorista muodostettiin matemaattinen malli, joka ratkaistiin työssä kehitetyn Matlab-ohjelman avulla. Kirjallisuusselvityksessä tärkeimmiksi osoittautuneiden ilmiöiden vaikutusta roottorin värähtelykäyttäytymiseen tutkittiin jättämällä muodostetusta elementtimallista yksitellen pois eri ilmiöiden osamatriiseja ja vertaamalla tuloksia kaiken huomioivaan ratkaisuun. Taivutusvärähtelyjen kannalta merkittävimmiksi osoittautuneet roottoridynamiikan ilmiöt mallinnettiin mahdollisuuksien mukaan symmetristä ratkaisijaa käyttävällä I-Deas elementtimenetelmäohjelmistolla. Laskennallisesti todettiin, ettei sähkögeneraattorin roottorin laakerille standardin mukaan sallitun nopeusvasteen 20 mm/s aiheuttava alustan liike eikä roottorin akselissa vaikuttava vääntömomentti vaikuta merkittävästi roottorin värähtelykäyttäytymiseen. Hyrrävoimien seurauksena sähkögeneraattorin roottorin ominaistaajuudet muuttuvat pyörimisnopeuden funktioina ja ominaismuodot jakaantuvat eteen- ja taaksepäin pyöriviin muotoihin. Sähkögeneraattorin toimiessa dieselaggregaatin osana niin eteen- kuin taaksepäin pyörivien ominaismuotojen herääminen on mahdollista. Hyrrävoimia ei voida symmetrisessä ratkaisussa ottaa huomioon. Sähkögeneraattorin roottorin kaksi alinta, ylikriittisesti vaimennettua, ominaismuotoa ovat seurausta vaimennuksesta ja jäykkyysmatriisin vinosymmetrisestä osasta. Symmetristä ratkaisijaa käytettäessä liukulaakereiden epäsymmetrisestä jäykkyysmatriisista voidaan ottaa huomioon vain symmetrinen osa. Laakerimatriisien symmetrisoinnin vaikutus tarkasteltavan sähkögeneraattorin roottorin ominaistaajuuksiin ja alustaherätteen kokonaisvasteeseen on pieni. Sähkömagneettinen säteen suuntainen vetovoima vaikuttaa roottorin ominaistaajuuksiin alentavasti. Sähkömagneettinen säteen suuntainen vetovoima voidaan symmetrisessä ratkaisussa ottaa huomioon. Työssä tehtiin sähkögeneraattorin roottorin mallinnusohje I-Deakselle sekä Mathcad-laskentapohjat sähkömagneettisen säteen suuntaisen vetovoiman ja liukulaakereiden mallintamiseksi.Description
Supervisor
Ekman, KaleviThesis advisor
Klinge, PaulPyysalo, Päivi
