بحث عن فحص الاهتزازات والاجهادات في ريش الضاغطات الهوائية للتوربينات الغازية

بحث مقدم لنيل درجة الماجستير في الهندسة الميكانيكية من جامعة الملك عبد العزيز

المهندس : عبدالرحيم صالح أخميمي

ملخص البحث

تعتبر الريش من أهم الأجزاء وأغلاها ثمنا في التربينات الغازية ، ونظرا لحدوث عدد من الانهيارات في ريش الضواغط في محطات القوى بمدينة جده مما حتم بالضرورة فحصها للتعرف على المشكلة . وباختصار فان المشكلة تتركز في دراسة أسباب تلف وكسر الريش بعد عمر مقداره 7826 ساعة بدلا من العمر الافتراضي والمتوقع ب 60000 ساعة عمل . ولقد حصل انهيار أخر لريشة محرك ضاغط أخر في فبراير عام 1988 وبعد خدمة حوالي 6680 ساعة خلال مدة مقدارها ثلاث سنوات , ولوحظ أيضا وجود بعض الاهتزازات الغير مرغوب فيها . وقد تم في هذا البحث إعداد برنامج لفحص الخواص الديناميكية لريش الصف الثاني للضاغطات تجريبيا ونظريا وعدديا . ، كما تم دراسة الاجهادات الناتجة عن ظروف التحميل وكذلك الناتجة عن الاهتزازات الحرجة خلال هذا البحث . لقد بنى الفحص التجريبي على أساس تثبيت ريشة الضاغط على محرك التربينة وتعريضه للاهتزاز في الاتجاه السيني . بينما استخدمت نظرية الأعمدة للدراسة النظرية آخذا في الاعتبار الانحناء واللي وميل الريش , لذلك تم استخدام برنامج العناصر المحددة للتحليل العددي لهذه المشكلة مستعملا عنصر أزيوبارا ميتري ثلاثي درجات حرارية لكل نود . ولقد تطابقت النتائج تماما في الثلاث طرق المستخدمة . وتم أيضا تحليل الاجهادات لريش الضاغطات باستخدام طريقة العناصر المحدودة حيث استخدم برنامج حاسب آلي يدعى NISA في إيجاد توزيع الاجهادات في المتجهات X , Y, Z وكذلك الاجهادات الرئيسية . وبجانب ذلك تم إيجاد الاجهادات الناتجة عن النظريات المختلفة للانهيارات مثل نظرية أقصى إجهاد قص ونظرية فون مايس وكذلك نظرية الاكتاهيدال . وكما تم حساب الاجهادات الناتجة عن التحميل أي من قوى ضغط الهواء المؤثر وكذلك قوة الطرد المركزية . وتدل النتائج أن أقصى إجهاد يحدث عند جذر الريشة على سطح الامتصاص و قيمتها تتقارب مع اجهادات التحميل للمادة . كما تم حساب الاجهادات الناتجة عن الاهتزازات الحرجة ووجد أن هذه الاجهادات وفي الاتجاهات X , Y, Z كبيرة جدا وقد تصل إلى أضعاف أقصى قوة تحمل لمادة الريشة .