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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 송동우
- 발행연도
- 2018
- 저작권
- 한국해양대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수3
이 논문의 연구 히스토리 (3)
2018
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발전용 압축기 블레이드는 발전 효율을 높이기 위해 장익화 및 하중 조건이 가혹해지고 있으며, 이에 따라 열적 하중과 고압의 운전상태에 의한 피로 누적으로 인해 파손의 위험이 증가하고 있다.
발전용 압축기는 구조상 한 개의 블레이드가 파손되면 압축단 전체 시스템에 영향을 미치게 되고 압축기의 수리 및 복구까지의 발전 정지로 인해 발전 효율이 크게 저하된다. 따라서 발전기의 정상 운전 중 블레이드의 손상 정도를 파악할 수 있는 기술개발이 필요하며 이를 위해 구조 및 진동, 유동해석을 통하여 많은 연구들이 진행되고 있다.
본 연구에서는 유한요소법을 이용한 구조해석을 통해 발전기의 정상 운전시 균열의 유무와 위치에 따른 블레이드의 응력 분포와 크기, 균열 근처의 응력 집중, 블레이드 팁 변위를 분석한다.
팁 변위 분석을 통해 블레이드에 가장 두드러진 영향을 미친 균열의 위치를 결정하고, 균열 길이에 대한 블레이드의 동적 거동을 예측한다.
압축기 블레이드의 효율적 해석을 위해 부여된 순환대칭 경계조건에 대해 블레이드의 개수를 달리하여 블레이드 팁 변위 및 비틀림, 각변위 분석을 통해 검증한다. 또한 진동해석을 수행하여 균열의 유무와 순환대칭 경계조건의 유무에 따라 달라지는 고유 모드, 고유 진동수, Nodal diameter, 주파수 응답함수를 비교한다. 균열의 길이에 따라 달라지는 압축단의 고유 진동수를 분석하고 실제 운전 상태의 경계조건을 이용하여 균열이 발생한 블레이드와 균열이 없는 주변 블레이드의 진동특성을 비교 분석한다.
발전용 압축기는 구조상 한 개의 블레이드가 파손되면 압축단 전체 시스템에 영향을 미치게 되고 압축기의 수리 및 복구까지의 발전 정지로 인해 발전 효율이 크게 저하된다. 따라서 발전기의 정상 운전 중 블레이드의 손상 정도를 파악할 수 있는 기술개발이 필요하며 이를 위해 구조 및 진동, 유동해석을 통하여 많은 연구들이 진행되고 있다.
본 연구에서는 유한요소법을 이용한 구조해석을 통해 발전기의 정상 운전시 균열의 유무와 위치에 따른 블레이드의 응력 분포와 크기, 균열 근처의 응력 집중, 블레이드 팁 변위를 분석한다.
팁 변위 분석을 통해 블레이드에 가장 두드러진 영향을 미친 균열의 위치를 결정하고, 균열 길이에 대한 블레이드의 동적 거동을 예측한다.
압축기 블레이드의 효율적 해석을 위해 부여된 순환대칭 경계조건에 대해 블레이드의 개수를 달리하여 블레이드 팁 변위 및 비틀림, 각변위 분석을 통해 검증한다. 또한 진동해석을 수행하여 균열의 유무와 순환대칭 경계조건의 유무에 따라 달라지는 고유 모드, 고유 진동수, Nodal diameter, 주파수 응답함수를 비교한다. 균열의 길이에 따라 달라지는 압축단의 고유 진동수를 분석하고 실제 운전 상태의 경계조건을 이용하여 균열이 발생한 블레이드와 균열이 없는 주변 블레이드의 진동특성을 비교 분석한다.
목차
목 차Abstract (KOREAN) iiiAbstract (ENGLISH) vList of Tables viiList of Figures ix1. 서 론 11.1 연구배경 11.2 연구목적 및 내용 52. 해석모델의 구성 72.1 압축기 블레이드의 형상정보 72.2 압축기 블레이드 해석 경계 조건 92.3 블레이드 손상 및 균열의 정의 112.4 순환대칭 경계조건 123. 압축기 블레이드의 구조해석 143.1 순환대칭 경계조건이 부여된 1개의 압축기 블레이드 153.1.1 손상이 없는 1개의 압축기 블레이드 153.1.2 균열이 존재하는 압축기 블레이드의 구조해석 173.1.3 블레이드 팁 절점 변위 분석 223.2 순환대칭 경계조건의 검증 243.3 블레이드 결합부 근처의 균열의 길이에 대한 Case Study 314. 압축기 블레이드의 진동해석 364.1 균열이 존재하지 않는 압축기 블레이드 364.1.1 순환대칭 경계조건이 적용된 1개의 블레이드에 대한 고유 진동수 374.1.2 1개의 압축단 형상에 대한 고유 진동수 384.2 균열이 존재하는 압축기 블레이드 394.2.1 순환대칭 경계 조건이 적용된 1개의 블레이드에 대한 고유 진동수 404.2.2 1개의 압축단 형상에 대한 고유 진동수 454.3 실제 운전 상태 모사 및 블레이드 팁의 진동 535. 결 론 64참고문헌 67
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