Математичне моделювання динамічної системи ротор-щілинні ущільнення з метою підвищення вібраційної надійності насосів АЕС

Ключові слова

насоси АЕС, радіально-кутові коливання, ущільнення-опори, частотні характеристики

Як цитувати

Shevchenko, S., Shevchenko, O., & Vynnychuk, S. (2021). Математичне моделювання динамічної системи ротор-щілинні ущільнення з метою підвищення вібраційної надійності насосів АЕС. Ядерна та радіаційна безпека, (1(89), 80-87. https://doi.org/10.32918/nrs.2021.1(89).09

Анотація

Однією з важливих і складних проблем машинобудування є проблема герметизації роторів відцентрових насосів, у яких під високим тиском  перекачується рідина. У таких системах завжди бувають протікання рідини через наявні нещільності (зазори) між обертовим і вібруючим валом та нерухомим корпусом. Зі зростанням таких параметрів обладнання, як тиск ущільнюваного середовища і швидкість обертання ротора, зростають і проблеми, пов’язані із забезпеченням ефективності його герметизації. Особливо актуальні ці питання для ущільнень роторів насосного обладнання АЕС, яке входить до систем, важливих для безпеки. Тому ущільнення роторів насосів АЕС постійно ускладнюються, перетворюючись у складні, багатоланкові гідромеханічні системи.

Крім, власне, герметизації, системи ущільнення все більшою мірою впливають на загальну експлуатаційну безпеку насосного обладнання, особливо вібраційну. Щілинні ущільнення розглядаються як гідростатодинамічні опори, здатні ефективно демпфувати коливання ротора. Для визначення динамічних характеристик розглянута модель системи ротор-щілинні ущільнення, моделі однодискових роторів, розрахункова схема щілинного ущільнення з рухомою втулкою. Проведено оцінку радіальних сил і моментів у щілинних ущільненнях. Наведено отримані аналітичні залежності для розрахунку динамічних характеристик гідромеханічної системи, що описують радіально – кутові коливання ротора відцентрової машини в щілинних ущільненнях, а також формули для розрахунку амплітудних частотних характеристик як відношення амплітуд відповідних коливань до амплітуд зовнішніх збуджень. Наведено приклад розрахунку динамічних характеристик однієї з моделей ротора відцентрової машини. Визначено напрямки підвищення вібраційної надійності насосного обладнання АЕС завдяки цілеспрямованому підвищенню жорсткості щілинних ущільнень.

https://doi.org/10.32918/nrs.2021.1(89).09

Посилання

Martsynovskyi, V., Shevchenko, S. (2018). Pumps of nuclear power plants: calculation, design, operation: monograph. Under general editorship of S. S. Shevchenko. Sumy, University Book Publishing House, 472 p.

Korchak A., Martsynovskyi, V., Churylova, V. Static calculation of angular-contact hydrostatic self-adjusting bearings. (2003). Bulletin of Technological University Podillia. Technical sciences. Khmelnytskyi, 1(1), 196-201.

Martsynovskyi, V. (2005). Groove seals: theory and practice. Sumy, Printing service of Sumy State University, 416 p.

Martsynovskyi, V. Radial-angular oscillations of the centrifugal machine rotor in the groove bearings-seals. (1995). Zeszyty naukowe politechniki Swiętokrzyskiej. Mechanika, 54, Kielce, 247-259.

Timoshenko, S., Young, D., Weaver, W. (1985). Vibration problems in engineering. Moscow, Machine building, 472 p.

Korczak, A., Marcinkowski, W., Peczkis, G. Wpływ szczelin uszczelniających na dynamikę zespołu wirującego pompy odśrodkowej. (2007). Politechnika śląska. Prace naukowe, Z.18, 161-170.

Kundera, C, Marcinkowski, W. The effect of annular seal parameters on the dynamics of the rotor system. (2010). Int. Journal of Applied Mechanics and Engineering, 15(3), 719-730.

Marcinkowski, W., Kundera, Cz. Teoria konstrukcji uszczelnień bezstykowych. (2008). Kielce, Wydawnictwo Politechniki Świętokrzyskiej, 443 s.

Yamamoto, Т., Ishida, Y. Linear and nonlinear rotor dynamics. A modern treatment with applications. (2001). New York, Willey, 325 p.

Martsynovskyi, V. Dynamics of the centrifugal machine rotors: monograph. (2012). Sumy, Sumy State University, 562 p.