Identificação da vazão de alimentação de óleo em mancais hidrodinâmicos através da resposta dinâmica do rotor

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Oliveira, Marcus Vinícius Medeiros, 1994-
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/962
Resumo: Orientador: Gregory Bregion Daniel
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Este método consiste em ajustar a resposta simulada, a partir de um modelo rotor-mancais cuja vazão de alimentação nos grooves é um parâmetro de entrada, em relação a resposta de referência medida na máquina. A modelagem do mancal é feita com um modelo que garante a conservação de massa na região de cavitação do filme de óleo. A distribuição de pressão hidrodinâmica é obtida numericamente através do Método de Volumes Finitos, impondo uma vazão de alimentação nos volumes do groove do mancal. As forças hidrodinâmicas resultantes são aproximadas por coeficientes dinâmicos de rigidez e amortecimento, inseridos no modelo do rotor discretizado pelo Método dos Elementos Finitos. A resposta temporal do rotor obtida através da integração numérica da equação de movimento, considerando uma velocidade de operação constante, é decomposta em componentes direcionais no domínio da frequência, a partir da transformada discreta de Fourier. Duas abordagens de identificação são propostas, sendo uma offline e outra online. Na primeira, funções de erro são definidas como a diferença entre as componentes direcionais simuladas e medidas, então o método de Newton é aplicado para determinar as vazões que são raízes dessas funções erros. Na segunda abordagem, as vazões são consideradas variáveis de estado e ajustadas por filtro de Kalman Estendido aplicado diretamente à resposta temporal. Os métodos foram avaliados a partir de respostas de referência simuladas e contaminadas com ruído branco para uma turbina genérica suportada por mancais com diferentes vazões de suprimento de óleo, abrangendo casos sob condição de lubrificação insuficiente (starvation) e sob condição de lubrificação inundada (flooded). Os resultados mostraram que a resposta do rotor é mais sensível à redução das vazões e que ambas abordagens de identificação são capazes de estimar as vazões na condição de starvation, que representa uma falha crítica em sistemas rotativosAbstract: The present work aims to develop a model-based identification method to estimate the oil supply flowrate in hydrodynamic bearings using the dynamic response of the rotor. This method consists of adjusting the simulated response, from a rotor-bearing model whose supply flowrate in the grooves is an input parameter, in relation to the reference response measured in the machine. The bearing modeling is done with a model that assures the conservation of mass in the cavitation region of the oil film. The hydrodynamic pressure distribution is obtained numerically through the Finite Volume Method, imposing a supply flowrate on the bearing groove volumes. The hydrodynamic forces are approximated by dynamic coefficients of stiffness and damping, inserted in the rotor model discretized by the Finite Element Method. The rotor time response obtained through the numerical integration of the equation of motion, considering a constant operating speed, is decomposed into directional components in the frequency domain, using the discrete Fourier transform. Two identification approaches are proposed, one offline and one online. In the first one, error functions are defined as the difference between simulated and measured directional components, then Newton's method is applied to determine the oil flowrates that are the roots of those functions. In the second approach, the flowrates are considered state variables and adjusted by an Extended Kalman filter applied directly to the temporal response. The methods were evaluated for simulated reference responses contaminated with white noise for a generic turbine supported by bearings with different oil supply flowrates, covering cases of starved and flooded lubrication conditions. The results showed that the rotor response is more sensitive to flowrate reduction and that both identification approaches can estimate the oil supply flowrates in starved condition, which represents a critical fault in rotating systemsMestradoMecânica dos Sólidos e Projeto MecânicoMestre em Engenharia MecânicaCNPQ145938/2019-0[s.n.]Daniel, Gregory Bregion, 1984-Tuckmantel, Felipe Wenzel da SilvaIdehara, Sérgio JunichiUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia MecânicaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia MecânicaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASOliveira, Marcus Vinícius Medeiros, 1994-20212021-07-29T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf1 recurso online (97 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/962OLIVEIRA, Marcus Vinícius Medeiros. Identificação da vazão de alimentação de óleo em mancais hidrodinâmicos através da resposta dinâmica do rotor. 2021. 1 recurso online (97 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/962. Acesso em: 3 set. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/1232511Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDFporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2021-11-19T17:44:26Zoai::1232511Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2021-11-19T17:44:26Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
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