균열 현상은 모든 필터에서 발생하였다. 1997년 9월 원심 압축기 B에서 발생한 지나친 진동현상으로 여러 필터 중 한 필터가 부서져 임펠러 흡입부로 빨려 들어갔다. 1997년 10월 기동중에 선회실속 문제가 임펠러에서 발생하였고, 이 원인은 임펠러 eye가 부분적으로 막혔기 때문이었다. 압축기 입구와 출구의 전체 유량과 압력 상태는 정상이었기 때문에 어떠한 서지현상도 anti-surge 시스템에 의해서 감지되지 않았다. 고장상태를 진단함으로써 압축기의 재가동을 방지하여 필터들이 부서졌다는 것을 확인하게 되었다. 이번 기계 점검과정을 통하여 원격진단의 중요성을 확인하였으며, 이에 회사는 원격서비스(remote service) 계약을 체결하여 현재 원격 진단 서비스 점검이 계약 기간에 따라 정기적으로 이루어지고 있다. 이와 같이 기계에 대한 정기적인 점검을 실시하는 목적은 기계의 결함이나 고장문제를 조기에 발견함으로써 중대한 고장으로의 진행을 사전에 예방하거나 또는 최소화하는데 있다.
차세대 비행체가 갖추어야 할 요건으로 다양한 작동 범위에서 다목적으로 사용될 수 있어야 한다는 점이다. 비행체는 작전시 초음속으로 순항해야 하며, 폭탄으로 손상된 비행장에서도 이륙하여 작동할 수 있도록 짧은 이륙과 착륙 거리를 가져야 하기 때문에 현재 비행체보다 더 큰 받음각에서 작동하여 비행시 뛰어난 기동성을 가져야 한다. 제어력을 향상시키기 위해서 받음각과 동압에 의존하지 않고 큰 제어 모멘트를 제공하는 차세대 방법은 엔진의 배기가스를 원하는 비행 방향으로 제어하는 것으로 이러한 방법을 추력 편향 제어(Thrust Vector Control)라고 한다. 기존 공력에 의한 비행 자세제어 방법은 속도의 2승에 비례하는 제어력을 발생하지만, 실속을 피해야하기 때문에 공기력을 이용한 날개 및 비행체의 받음각에 한계가 있어 비행체의 선회능력을 제한하며 고공에서 저속비행 하는 경우에는 공기의 밀도가 낮고 동압이 작게 작용하여 선회능력은 낮아진다. 그러나, 추력 편향 장치는 공력을 이용하지 않고 추력을 이용하기 때문에 실속에 의한 제한이 없어 큰 받음각(70$^{\circ}$-90$^{\circ}$)으로 선회할 수 있어 월등한 기동성을 발휘할 수 있다. 이러한 추력 편향 장치 중 제트 베인형은 소형화가 가능하고, 하나의 노즐로 수직, 수형 및 횡 방향의 3축 제어를 할 수 있어 많이 사용되고 있다.
The rise in pressure across the impeller blade of an axial flow fan depends on the angle of attack. At a low back pressure, the air volume will be large and the angle of attack is small. The gradual increase of the back pressure approached stall zone which is not stationary but travels blade to blade passage. In consequence, a region occurs around these blades with large vibration in the flow. To avoid these stall operation, the stall detector in the axial flow fans has been designed to detect stalling condition with a manometer or differential pressure switch by electric mechanism.
A numerical analysis using 2-D unsteady compressible program is conducted to explain characteristics of rotating stall such as rotating speed and number of stall cells in an one-stage axial compressor. Unlike an axial compressor which has only a rotor, in one-stage axial compressor a rotating stall is generated by rotor/stator interaction and tack pressure rising without any artificial disturbance and modeling. As a back pressure is raised, the separation of suction side at blades is increased uniformly, but because of the discrepancy of blockage effect by stator, the disturbances are generated to form a stall cell. Once the stall cell is formed, regularly the stall cell are rotating through rotor blades. When the speed of rotor is design speed the rotating speed of stall cell is $83.3\%$ of rotor rotating speed. When the speed of rotor is $80\%$ of design speed, the speed of rotating stall is $88.2\%$ of rotor speed. The number of generated stall cell are also varied for rotor speed and back pressure.
압축기에 불안정한 특성인 선회실속(Rotating stall)이 발생하면 압력 및 효율이 저하되고, 기계적인 손상도 야기한다. 이러한 불안정성을 개선하고 안정 운전영역을 넓히기 위해 4단 저속 축류압축기에 공기 분사(Air injection) 방법을 적용하여 안정성 개선 실험을 실시하였다. 동익 팁에 축방향으로 공기를 분사할 수 있도록 하기 위해 코안다 효과를 적용한 노즐을 사용하였고, 8개의 인젝터를 1단 동익 상단에 등간격으로 설치하였다. 축류 압축기 80% speed로 운전하면서 선회실속이 발생하기 전에 공기 분사를 실시하였고, 모드(Mode) 발생 유량의 5.4%에 해당하는 공기를 분사하여 약 4%의 안정성 개선 효과를 얻었다.
본 연구는 고속으로 회전하는 축류압축기(송풍기)의 설계 및 운전에 기초가 되는 축류회전 익렬에서의 유동계산과 유동측정, 그리고 고속회전에 따른 진통해석과 안전진단을 위한 이상 진단 시스템개발에 관해 연구한 것이다. 따라서 회전날개의 진통해석, 선회실속시의 회전날개의 진통해석, 전 체계의 동력학적 해석, 그리고 회전축의 비틀림 진동 및 선회진동의 제어로 나누어 수행하였다. 또한 각각의 연구에 대하여 수치해석과 실험을 병행하여 이론해석과 설정한 모델의 타당성을 검증하였다.
It is generally known that radial vane blowers with vaneless diffuser may generate mostly only a rotating stall but backward curved vane blowers may do both an impeller and a diffuser rotating stalls. In this study, it was found from the numerical and experimental results that the diffuser rotating stall does not appear in a radial vane because of the suppression for the diffuser stall appearance by occurring of impeller rotating stall in a large flow rate coefficient. The diffuser rotating stalls occurring when the width of diffuser is broaden fur a backward curved vane blower are classified definitely by the diffuser flow rate coefficient defined by adopting the varying diffuser width.
A study on the flow characteristics in a 4-stage axial compressor and the behavior of rotating stall was experimentally performed at the third-stage rotor and stator rows in order to investigate its performance and instability of the compression system. The pressure losses generated due to the leakage flow at a tip clearance and a shroud seal clearance and the wake flow near the trailing edge of a blade were taken into consideration to estimate the causes of performance drop of the low speed research compressor(LSRC) in Seoul national university. In addition, the measurement of rotating stall was conducted with hot-wire probes and the existence and propagation of stall cell could be confirmed through fast Fourier transform and cross-correlation analysis.
This paper reports an experimental investigation on a centrifugal compressor with the adjustable inlet guide vane. The compression system is composed of a radial impeller, a vaneless diffuser, and an IGV. The results have shown that surge line on the performance map is affected by the amount of prewhirl and the prewhirl has an effect on transient region between rotating stall and surge. The surge lines have been shifted toward the lower flow region with the increased positive prewhirl and the higher flow region with the increased negative prewhirl. During the unsteady performance test, it was also found that the transient region was reduced with the increased negative prewhirl, and weak signals of rotating stall were detected just before surge as the positive prewhirl was increased.
Stall inception means the phenomena of rotating stall initiation. The initiation mechanism of rotating stall, the existence of stall precursor, the behavior of stall precursor, stall warning scheme and control scheme are the main interests in stall inception research. Compared to the studies on rotating stall which has long history, the stall inception has been studied for about recent 20 years. After the first discovery of stall precursor in about 20 years ago, many studies were reported on stall inception phenomena. The inception pattern of 'mode' and 'spike' were found, and some of its characteristics are known. And now the stall inception has become one of the fascinating fields in turbomachinery. The development stall control scheme which apply the reliable stall warning scheme will play a great role in future compressor and aeroengine. This paper reviews the results and analysis methods on stall inception studies.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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