بررسی رفتار ارتعاشی و شکست خستگی پره توربین گاز تحت اثر آسیب ناشی از برخورد جسم خارجی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک و انرژی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

2 دانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک و انرژی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

3 استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک و انرژی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

doi
10.22034/jmeut.2024.61224.3400
چکیده

آسیب مکانیکی ناشی از برخورد جسم خارجی (FOD) باعث کاهش عمر خستگی پره توربین تحت کارکرد در شرایط تشدید می‌شود. در این مقاله نتایج بررسی‌های انجام شده به منظور تعیین علل شکست پره ردیف اول کمپرسور یک نمونه توربین گاز صنعتی مورد استفاده در شرکت نفت فلات قاره ارائه شده است. در ابتدا تصاویر بازرسی چشمی و بوروسکوپی مورد بررسی قرار می گیرد که وجود شن و سنگ ریزه در توربین و مشاهده حفره روی لبه حمله پره‌های مجاور پره شکسته شده گویای پدیده برخورد جسم خارجی می‌باشد. از بررسی مقطع شکست پره، آثار خستگی و رشد ترک نمایان است. در ادامه تحلیل اجزاء محدود تنش و ارتعاشات با در نظر گرفتن اثرات FOD انجام می شود. به منظور راستی آزمایی مدل اجزاء محدود، آزمون مودال در حالت آزاد انجام می‌شود. در نهایت نمودار کمپل استخراج و فرکانس‌های طبیعی و تنش‌های دینامیکی بحرانی به دست می‌آیند. نتایج نشان می‌دهد که محل تمرکز تنش دینامیکی مود پنجم پره همخوانی زیادی با محل رشد ترک و شکست پره دارد.