This paper describes the general formulation for free vibration analysis of rotor by the transfer matrix method. For solving structural dynamics problems, it is used the transfer matrix method. The rotor of the induction motor for main coolant pump is regarded as a distributed mass system.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.55
no.4
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pp.321-329
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2018
Resonance phenomena occurs at large vertical pump which is operating to cool down the hot steam using sea water in the power plant. To avoid the resonance, the natural frequency needs to be isolated about 20% from motor operating speed. Yet, excessive vibration occurs especially at low tide. At first, natural frequency of the whole pump system and each part is calculated using ANSYS. As it is revealed in the previous journal papers that only circular pipe part is related to resonance, the FSI technique is applied for free vibration analysis. The natural frequency is reduced to 60% (compared to that) of the frequency measured in air as it is similar to other published results. And the frequency obtained by finite element analysis is almost same to that obtained from modal test. Based on the accurate finite element model and analysis, design change is tried to avoid the resonance by changing the thickness of pipe and base supporting plate. In stead of doing optimization process, design sensitivity is computed and used to find such designs to avoid resonance.
This study introduces the seismic qualification of safety related equipments for nuclear power plants to verify the possibility of resonance in regard to the operating speed and the structural integrity due to external piping nozzle loads as well as seismic dynamic loads using El-Centro earthquake, which was occurred in the 1940's previously. As a first step, it is necessary to investigate the natural frequency of the vertical mixed flow pump in order to determine whether static or dynamic equipment comparing with seismic cut-off frequency, 33hz. Also the normal mode analysis was carried out with the introduction of seismic redesign straint at the middle of vertical pump to increase the natural frequency. In terms of structural integrity, the application of static analysis with normal, upset and faulted nozzle loads event was presented for the comparison of material allowable stress. Also the dynamic analysis was performed to show the design adequacy through the application to the case of El-Centro earthquake.
Lee, Bo-Ram;Yun, Tae-Jong;Oh, Won-Bin;Lee, Chung-Woo;Kim, Hak Hyoung;Jeong, Yeong Jae;Kim, Ill-Soo
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.20
no.3
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pp.107-112
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2021
Pressure, which is a dynamic characteristic of a floodgate, is predicted using an FSI analysis method. A fluid analysis model and a hydrology analysis model were used as analysis models. As a result of the analysis, we found that a warped model has smaller acceleration than a square model. Additionally, this numerical analysis technique was applied to the actual hydrology, and the analysis results were compared with the results of the vibration tests. As a result, we confirmed that there is a small difference between the results of the vibration tests and the results of the FSI analysis. Through this analysis, the applicability and reliability of the FSI analysis method were verified. We concluded that the pressure of a floodgate can be measured through an FSI analysis method.
Lee, Jong Myeong;Lee, Jeong Hoon;Ha, Jeong Min;Ahn, Byung Hyun;Kim, Won Cheol;Choi, Byeong Keun
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.37
no.12
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pp.1483-1487
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2013
Water injection pump outputs oil with high pressure during this process, seawater is injected into the well to recover the well pressure and maintain high productivity. A water injection pump has high productivity, and therefore, it serves as a key piece of equipment in marine plants. In this light, water injection pumps are being studied widely in industry. In this study, the rotor dynamics is analyzed to determine the natural frequency according to the bearing stiffness and operation speed change. This study aims to establish the pump reliability through critical speed, stability, and unbalance response analysis.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2006.11a
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pp.523-530
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2006
A rotordynamic analysis was performed with a dry vacuum pump, which is a major equipment in modern semiconductor and LCD manufacturing processes. The system is composed of screw rotors, lobes picking air, helical gears, driving motor, and support rolling element hearings of rotors and motor. The driving motor-screw rotor system has a rated speed of 6,300rpm, and was modeled utilizing a rotordynamic FE method for analysis, which was verified through the results of its 3-D finite element model. As loadings on the bearings due to the gear action were significant in the system considered, each resultant bearing load was calculated determinately and indeterminately by considering the generalized forces of the gear action as veil as the rotor itself. Each resultant hearing loading was used in calculating each stiffness of rolling element bearings. Design goals are to achieve wide separation margins of critical speeds and favorable unbalance responses of the rotor in the operating range. Then, a complex rotordynamic analysis of the system was carried out to evaluate its forward synchronous critical speeds, whirl natural frequencies and mode shapes, and unbalance responses under various unbalance locations. Results show that the entire system is well designed in the operating range. In addition, the procedure of rotordynamic analysis for dry vacuum pump rotor-bearing system was proposed and established.
Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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v.8
no.4
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pp.67-75
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2004
It is essential to develop a transient analysis model for the turbopump-fed type liquid rocket engine development, especially for deriving the number of test and its parameters. In this study we proposed a mathematical model of turbopump-fed type liquid rocket engine, and inspected transient mode changes of a rocket engine according to variations of thrust control valve opening ratio. To verify the results, we solved the same problem with AnaSyn software from Russia, and concluded that the results of transient code we developed deviated within 2% from AnaSyn results. Also, using the transient engine analysis code we showed the possibility to find out the system level design Parameters of the components. For example, we modeled a pressure stabilizer which is used to control the consistency of mixture ratio in the gas generator as forced damping system, and found the stability range of the natural frequency and the damping ratio with the transient engine system analysis code.
In this study a complex design fitness analysis of journal bearings is carried out for the LPLi rotary-vane fuel pump application, as an external and horizontal installation, in LPG vehicles. Bearings considered in the analyses are plain and 3-axial groove journal bearings. Upon reflecting the fact that the primary failure mode of bearings in the application is a premature friction and wear failure of bearing metal due to a very low viscosity of liquid fuel LPG as a bearing lubricant, the performance factors of bearings used in an evaluation process of design fitness are a load carrying capacity and vibration suppression ability relative to a rated speed. At this time the design variables of bearings are a radial clearance and length. Results show that, in terms of both of the load carrying capacity and vibration suppression ability, the plain journal bearings are superior to the 3-axial groove journal bearings and among the plain bearings the smaller the bearing clearance (5>10>$15\;{\mu}m$) is and the longer the bearing length (6<8<10<12<14 mm) is, the better the bearing performance is.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.18
no.4
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pp.1057-1063
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1994
An instantaneous frequency analysis is a technique to examine a signature for the rotating machinery if the signal has several transitions within a cycle. This paper discusses the conditions of existing negative frequency components in the instantaneous frequency. By using a signal consisted of two frequency components, the instantaneous frequency analysis is conducted while the amplitude ratio between two frequency components has been changed. The analysis shows that, depending on the amplitude ratio, the instantaneous frequencies have averaged, zero-valued, or negative components. It turns out that the negative-valued instantaneous frequencies, which have been regarded as the noise effect, are the consequence of the calculation process for the multisignal components. The criteria of existing the negative values in instantaneous frequencies is given in terms of the relative amplitude ratio and the frequency difference. Especially when the amplitude ratio approaches to 1, the instantaneous frequency fluctuates ${\pm}\infty$ in theory, which implies that instantaneous frequency has unstable region around the amplitude ratio, 1.Also, as the frequency difference between major signal components is increased, the region of existing negative instantaneous becomes broader. In an instantaneous frequency analysis, therefore, a narrow band analysis is suggested, with extreme care if the amplitude ratio approaches to 1. In this paper, a vibration signal monitored from a rotating machinery is also examined as an application example in order to show the existence of negative instantaneous frequencies components.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.24
no.8
s.179
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pp.1931-1939
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2000
Operating excitation forces of the linear vibratory system are normally determined by direct measurement techniques using load cells, strain gauges, etc. But, hydraulic forces of the rotating turbomachinery such as centrifugal pumps are exerted on an impeller due to asymmety of the flow by the interaction between pump impeller and volute. So, investigations of wide range of hydraulic designs and geometric deviations are difficult by direct method. This paper presents a hybrid approach for fourier transformed operational excitation forces, which uses pseudo-inverse matrix of the transfer matrix for the system and the measured vibrational data with standard installed pump. The determination of the transfer function matrix is based on a linear rotor/stationary system and steady state harmonic response in finite element analysis. And, vibrational data is collected in both vertical and horizontal directions at inboard and outboard bearing housings. The results of the process may be enhanced by making acceleration measurements at many more locations than there are forces to be determined.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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