Model dynamiczny wytwornicy spalin z symulowanymi uszkodzeniami

W artykule przedstawiono metodę modelowania wirnika wytwornicy spalin silnika turbinowego wraz z wprowadzonymi obciążeniami pochodzącymi m.in. od niewyrównoważenia wirnika. Model umożliwia wprowadzenie wirtualnego przemieszczenia osi wału wirnika, statycznego i dynamicznego niewyrównoważenia w zakresie parametrów eksploatacyjnych charakterystycznych dla rzeczywistego silnika. Równania ruchu uwzględniające oddziaływania zewnętrzne zaimplementowano do środowiska Matlab Simulink. Model wirnika pozwala na transmisję momentu napędowego zarówno w symulowanym procesie rozruchu zimnego jak i gorącego. Podstawowymi oddziaływaniami dynamicznymi występującymi w modelu są: moment napędowy, aerodynamiczne momenty oporowe, pionowe i poziome siły działające na wsporniki łożysk, oddziaływania wynikające z niewyrównoważenia mającego swoje źródło w zmianie stanu technicznego wirnika. Uzyskane wyniki przebiegów czasowych parametrów drganiowych oraz ich widma zostały zidentyfikowane z wynikami badań rzeczywistego silnika pracującego na okręcie, co było jednym z głównych celów badań. Wyniki wykazały wysoką zgodność oraz wrażliwość na wprowadzane wartości brzegowe potwierdzające przydatność modelu w diagnostyce technicznej. Ważnym atutem modelu jest brak jego wrażliwości na zewnętrzne oddziaływania zakłócające środowiska morskiego. Uzyskany model podczas identyfikacji potwierdził swoją wrażliwość zarówno na zmienne parametry ruchu jak i zadane oddziaływania zmieniające jego stan techniczny.

The paper presents a method of modelling of gas generator rotors at the presence of virtually introduced dynamics loads, like unbalancing effects. The rotors model provides opportunities for introducing shaft displacements, static and dynamic unbalancing and rotations similar to those observed in a real object. The equations of motion, taking into account the action of external agents, were implemented to the Matlab Simulink software. In the rotors model, the driving torque is transmitted from the cold and hot start processes. The following actions were introduced to the proposed dynamic model: main engine driving torque, aeorodynamic antitorques, horizontal and vertical forces, the action resulting from changes in relative positions of load-carrying bearings and thrust bearings in the rotors line, the action of the unbalancing coming from changes of technical state. The obtained time-histories and their spectra were compared with the experimental results of the tests performed on the marine testing ground. A basic goal of modelling is the identification of the diagnostic model. In the reported case, comparing the results of the empirical studies and the simulations has proved good applicability of the proposed model. The obtained results confirmed model sensitivity to changes of technical state of the object and varying input parameters. A vital property of the model was the insensibility of the unbalancing symptom to the action of assumed environmental disturbances, such as sea environment forces. The performed model identification confirmed its sensitivity to changing parameters of motion and external actions.