Selected operational Problems of high-speed Rotors supported by Gas Foil Bearings

In this paper, several issues related to the operation of gas foil bearings were discussed. The description of the foil bearings\u27 operation was performed, with a special focus on the following issues: the friction processes taking place between the bearing elements together with the friction-generated heat, the appropriate selection of structural and coating materials, ensuring the bearing preload, and the vibration amplitudes in run-up and rundown of the rotor. The operational problems discussed are supplemented with practical examples. A very thorough understanding of the issues at stake makes it possible to specify more precisely the potential areas of application for foil bearings and take into account their operational properties in the contemplated implementations

Prevention and early detection of prostate cancer

This Review was sponsored and funded by the International Society of Cancer Prevention (ISCaP), the European Association of Urology (EAU), the National Cancer Institute, USA (NCI) (grant number 1R13CA171707-01), Prostate Cancer UK, Cancer Research UK (CRUK) (grant number C569/A16477), and the Association for International Cancer Research (AICR

Coupled forms of vibrations in machinery building - an attempt of diagnostic discriminant determination

Praca przedstawia rozważania dotyczące wzajemnych oddziaływań jakie zachodzą pomiędzy drganiami poprzecznymi, wzdłużnymi i skrętnymi w wielopodporowych wirnikach pracujących w zakresie nieliniowym. Przedmiot badań stanowi wirnik maszyny energetycznej o mocy 200 MW posadowionej na siedmiu łożyskach ślizgowych. Zaprezentowane zostały metody modelowania pęknięcia wirnika i rozosiowania łożysk. Defekty te potraktowane zostały jako czynniki generujące sprzężone formy drgań. Podjęta została próba klasyfikacji położeń obwodowych pęknięć wirnika oraz znalezienia wyróżnika diagnostycznego.The paper contains a study of mutual interactions which occur between lateral, torsional and axial vibrations in multi-supported rotors operating in the non-linear range. The object of investigations is a rotor of a turboset of the power of 200 MW founded on seven slide bearings. Presented have been the methods of modeling of the rotor cracks and bearings misalignment. These defects had been regarded as the factors generating the coupled forms of vibrations. An attempt is made to classify the cracks location in a diagnostic manner and to find the diagnostic discriminant

Non-linear vibrations as a new diagnostic tool - crack detection example

It is widely acknowledged from literature that material or structural imperfections of the shaft crack type are capable, in some cases, of generating coupled non-linear forms of lateral-axial-torsional vibrations in the rotating machine. Such information, however, pertains to small or model objects of that type. In the paper presented are investigations into the influence of the shaft crack on the dynamic state of a large, multi-supported rotating machine. Determined have been the cases where the crack is capable of inducing pronounced forms of vibrations, which can serve as basis for more reliable and effective diagnostics, or the cases, where the mechanism of couplings deteriorates, despite the existence of cracks with significant depths. Determined has been the degree of sensitivity of non-linear and mutually coupled system vibrations on crack propagation and conducted had been the assessment of their applicability as a diagnostic determinant of a dynamic state in a large rotating machine.Znanym z literatury jest fakt, że imperfekcje materiałowe lub konstrukcyjne typu pęknięcie wału w niektórych przypadkach są w stanie wygenerować sprzężone drgania poprzeczno-wzdłużno-skrętne maszyny wirnikowej. Informacje te odnoszą się jednakże do małych lub modelowych obiektów tego typu. W pracy podjęte zostały badania wpływu pęknięcia wału na stan dynamiczny dużej, wielopodporowej maszyny wirnikowej. Określone zostały zarówno przypadki, dla których pęknięcie jest w stanie wywołać znaczące sprzężone formy drgań mogące być podstawą dla bardziej wiarygodnej i efektywnej diagnostyki, jak też i przypadki, dla których mechanizm sprzężeń zanika pomimo istnienia pęknięć o dużych głębokościach. Określony został stopień czułości nieliniowych i wzajemnie sprzężonych drgań układu na propagację pęknięcia oraz przeprowadzona została ocena ich użyteczności jako wyróżnika diagnostycznego stanu dynamicznego dużej maszyny wirnikowej

Modelling in diagnostics of technical objects

W pracy wskazano na możliwości modelowania i analizy komputerowej w diagnostyce i monitorowaniu obiektów technicznych, takich jak maszyny wirnikowe. Na podstawie opracowanych modeli dynamicznych tych obiektów przeprowadzona została analiza wpływu wybranych cech konstrukcyjnych, np. łożysk na własności statyczne i dynamiczne obiektu. Podane przykłady odnoszą się do rzeczywistych obiektów pracujących w kraju i za granicą, a wynikające z analizy wnioski zastosowano w praktyce. Fakt ten wskazuje niewątpliwie na możliwości zaawansowanej analizy komputerowej w eksploatacji tego rodzaju dużych obiektów technicznych. W pracy przeprowadzono również ogólną dyskusję na temat ograniczeń związanych z modelowaniem i opisem matematycznym różnych obiektów, a więc nie tylko maszyn wirnikowych.In the work indicated are the capabilities of computer analysis in optimisation and diagnostics of technical objects such as power industry turbosystems. Based on the developed dynamical models of such objects conducted has been an analysis of the influence of selected design parameters on the static and dynamic properties of the object. Presented examples refer to the real objects operating in Poland and abroad, and the conclusions stemming from the conducted analysis have been implemented in practise. This fact indicates undoubtedly the possibilities of application of advanced computer analysis in exploitation of such large technical objects. In the work presented is also a general discussion on the constraints linked to the modelling and mathematical description of different objects, not only of the power industry type

Analysis of the dynamics of microturbines bearings lubricated using conventional and unconventional agents

The paper presents the research results of the microturbines dynamics with power of a few to several hundred kW. These are combined heat and power (CHP) units (generating heat and electricity) for houses and for municipalities in the form of Autonomous Energy Regions (ARE). These are key technologies for energy sector with respect to the distributed generation and for small-scale eco-power engineering. The following examples will refer only to the several selected research projects coordinated by the Institute of the Fluid-Flow Machinery of the Polish Academy of Sciences in Gdańsk. The paper will focus on the dynamics of rotors and bearings lubricated by means of low boiling agents, i.e., by means of turbine working medium. Analysis of hydrodynamic instability phenomena, including the development of oil whirl and oil whip has also been carried out

Model based diagnostics - today and tomorrow

The paper presents author's opinions concerning capabilities and limitations of the model based diagnostics. Present development in computer science and methodology of modelling has increased those capabilities considerably. It is obvious that talking about model based diagnostics assumes possessing not only an advanced theoretical model of the examined object but also models of irregular states and mutual relations between defects and their symptoms. Acquiring sufficiently reliable relations of defect-symptom type is a difficult, and frequently an extremely difficult task. The opinions presented in the paper concern one of the most intriguing phenomena, namely the formation of whirls and whips in slide bearings of a rotating machine. Although those phe-nomena are being the object of investigation in many research centres all over the world, their physics has not been satisfactorily recognised yet. The paper presents the abilities of computer simulation of the development of oil whirls and whips using the methods characteristic for model based diagnostics. The presented opinions are only considered an example of capabilities of this line of science. Moreover, they were used for formulating conclusions of more general nature.W referacie przedstawione zostały rozważania autora dotyczące diagnostyki według modelu, jej ograniczeń i możliwości. Współczesny rozwój informatyki a także metodologii modelowania znacząco te możliwości zwiększył. Jest rzeczą oczywistą, iż aby mówić o diagnostyce według modelu dysponować musimy nie tylko zaawansowanym modelem teoretycznym analizowanego obiektu, ale także modelami stanów anormalnych i wzajemnymi relacjami pomiędzy defektami i ich symptomami. Zdobycie odpowiednio wiarygodnych relacji typu defekt-symptom jest zagad-nieniem trudnym , a często bardzo trudnym. Przedstawione w niniejszej pracy rozważania odnoszą się do jednego z najbardziej frapują-cych zjawisk, a mianowicie rozwoju wirów i bicia olejowego w łożyskach ślizgowych maszyny wirnikowej. Pomimo, iż zjawiska te były i są nadal przedmiotem badań w wielu ośrodkach na całym świecie, fizyka tego zjawiska nie została wyczerpująco rozpoznana. Przedstawione zostaną możliwości komputerowej symulacji rozwoju wirów i bicia olejowego za pomocą metod właści-wych diagnostyce według modelu. Przedstawione w pracy rozważania potraktowane zostały wy-łącznie jako przykład możliwości tej dyscypliny wiedzy i posłużyły do sformułowania bardziej ogólnych wniosków

The dynamics of microturbines lubricated using unconventional agents

Abstract. The paper presents the research results of the microturbines dynamics with power of a few to several hundred KW. They are combined heat and power (CHP) units (generating heat and electricity) for houses and for municipalities in the form of Autonomous Energy Regions (ARE). These are key technologies for energy sector with respect to the distributed generation and for small-scale eco-power engineering. The following examples will refer only to the several selected research projects coordinated by the IMP PAN (Institute of Fluid-Flow Machinery of the Polish Academy of Sciences) in Gdansk. The paper will focus on the dynamics of rotors and bearings lubricated by means of low boiling agents, i.e., by means of turbine working medium. Analysis of hydrodynamic instability phenomena, including the development of oil whirl and oil whip has also been carried out. Key words: rotor dynamics, microurbines, distributed energy generation. 1. Preliminary remarks The presented in the paper examples refer to the several select-ed research projects coordinated by the IMP PAN (Institute of Fluid-Flow Machinery of the Polish Academy of Sciences) in Gdansk. However, thy are the largest research projects in the country regarding the field of RES-based eco-power en-gineering

The dynamics of microturbines lubricated using unconventional agents

he paper presents the research results of the microturbines dynamics with power of a few to several hundred KW. They are combined heat and power (CHP) units (generating heat and electricity) for houses and for municipalities in the form of Autonomous Energy Regions (ARE). These are key technologies for energy sector with respect to the distributed generation and for small-scale eco-power engineering. The following examples will refer only to the several selected research projects coordinated by the IMP PAN (Institute of Fluid- Flow Machinery of the Polish Academy of Sciences) in Gdansk. The paper will focus on the dynamics of rotors and bearings lubricated by means of low boiling agents, i.e., by means of turbine working medium. Analysis of hydrodynamic instability phenomena, including the development of oil whirl and oil whip has also been carried out

Mikrołożyska - nowe problemy i wyzwania w tribologii

Nonlinear forms of vibrations in rotors dynamics, especially after exceeding the stability limit, as well as the assessment of not precise and randomly variable input parameters still constitute the research subject in many institutions all over the world. The results of investigations of the high-speed rotor of a micro turbine being an element of the micro power plant in dispersed power engineering based on renewable energy sources are presented in the paper. The basic problem of such devices is to assure a stable rotor operation within the entire range of rotational speeds. Foil bearings and special rotor structure were applied. It turned out that the situation, in that the rotor – after loosing its stability – stabilizes again when the rotational speed increases, is possible. This is a new phenomenon determined by the author as 'multiple whirls'. Possibilities of stabilizing the situation by the application of hybrid lubrication and siphon pockets are also presented in the paper. Another topic discussed in the hereby paper is an assessment of the influence of a random character of certain input data – in this case – changes of external excitations of the system. This problem is related to the so-called heuristic models often placed in opposition to widely used algorithmic models. The obtained results indicate different influence of disturbances depending on the system working conditions. After exceeding the stability limit, it means in a highly nonlinear operation range, the influence of disturbances significantly decreases. It is rather unexpected result. Research tools such as computer series codes and the method of their experimental verification are also included in the paper.Nieliniowe formy drgań w dynamice wirników, zwłaszcza po przekroczeniu granicy stabilności, a także ocena wpływu mało dokładnych i zmiennych losowo parametrów wejściowych ciągle stanowią przedmiot współczesnych badań w wielu ośrodkach na całym świecie. W niniejszej pracy przedstawione zostały wyniki badań wysokoobrotowego wirnika mikroturbiny, stanowiącego element mikrosiłowni w energetyce rozproszonej opartej na odnawialnych źródłach energii. Podstawowym problemem w tego typu urządzeniach jest zapewnienie stabilnej pracy wirnika w całym zakresie prędkości obrotowej. Zastosowane tu zostały łożyska foliowe i specjalna konstrukcja wirnika. Okazało się, iż możliwa jest sytuacja, w której wirnik po utracie stabilności stabilizuje się ponownie w miarę wzrostu prędkości obrotowej. Mamy tu do czynienia z nowym zjawiskiem, określonym przez autora jako "wiry wielokrotne". W pracy zaprezentowane też zostały możliwości ustabilizowania sytuacji poprzez zastosowanie smarowania hybrydowego i ciśnienia lewarowego. Innym zagadnieniem poruszonym w pracy jest ocena wpływu losowego charakteru wartości niektórych danych wejściowych do analizy, w tym przypadku zmiany wymuszeń zewnętrznych układu. Zagadnienie to ma związek z tzw. modelami heurystycznymi przeciwstawianymi często tak powszechnym modelom algorytmicznym. Otrzymane wyniki analizy wskazują na zupełnie odmienny wpływ tego typu zaburzeń w zależności od warunków pracy układu. Po przekroczeniu granicy stabilności, a więc w silnie nieliniowym zakresie pracy, ich wpływ wyraźnie maleje. Jest to wynik dość zaskakujący. W pracy przedstawione też zostały narzędzia badawcze w postaci systemu komputerowego i sposób ich weryfikacji eksperymentalnej