Analysis of dynamical properties of a 700 kW turbine rotor designed to operate in an ORC installation

The article presents the results of structural and dynamic analyses carried out for an axial-flow turbine with a capacity of 700 kW. The turbine is specifically designed for operation in an ORC (Organic Rankine Cycle) installation. The turbine rotor was supported by the following hydrodynamic bearings: two radial bearings and one bidirectional axial bearing. During numerical computation, both forces affecting the blade system and the rotor's torsional moments affecting the shaft were taken into account. Static, modal and forced vibration analysis of the turbine rotor was presented. The article also discusses the process of bearing selection and their geometry optimization to keep the rotor vibration level as low as possible. The computations of radial hydrodynamic bearings were carried out for various bearing clearance shapes. Madyn 2000 software and the in-house developed computer programs that are included in the MESWIR system were used during computer modeling.

W artykule przedstawiono wyniki analizy wytrzymałościowej i dynamicznej turbiny osiowej o mocy 700 kW. Turbina zaprojektowana została do pracy w obiegu ORC (Organic Rankine Cycle). Wirnik turbiny łożyskowany był za pomocą dwóch poprzecznych łożysk hydrodynamicznych oraz dwukierunkowego hydrodynamicznego łożyska osiowego. W obliczeniach numerycznych uwzględniono siły działające na układ łopatkowy oraz momenty skrętne działające na wirnik. Przedstawione zostały analiza statyczna, analiza modalna oraz analiza drgań wymuszonych. Zaprezentowany został proces doboru łożysk i optymalizacja ich geometrii pod kątem minimalizacji drgań wirnika. Wykonane zostały obliczenia poprzecznych łożysk hydrodynamicznych dla różnych kształtów szczeliny smarnej. Podczas pracy użyty został program Madyn 2000 oraz programy ze środowiska MESWIR opracowane w IMP PAN w Gdańsku.