Analysis of Steam Turbine Vibrations and Their Impact on Operational Efficienc
DOI:
https://doi.org/10.65405/.v10i37.428الكلمات المفتاحية:
التوربينات البخارية، الاهتزازات الميكانيكية، الكفاءة التشغيلية، الصيانة التنبؤية، الاتزان الديناميكي، المحاكاة العددية.الملخص
تهدف هذه الدراسة إلى تحليل خصائص الاهتزازات في التوربينات البخارية وتقييم تأثيرها المباشر على الكفاءة التشغيلية للنظام. تركز الدراسة على تحديد أبرز المسببات الميكانيكية للاهتزاز، بما في ذلك الاختلال الديناميكي، وعدم المحاذاة بين الأجزاء الدوارة والثابتة، وتآكل أو تلف شفرات التوربين. تم توظيف تقنيات تحليل الطيف الاهتزازي، والبرمجيات الهندسية المتخصصة، بالإضافة إلى بيانات القياس الميدانية المستخلصة من توربينات عاملة في بيئة تشغيل صناعية فعلية. أظهرت النتائج أن الاهتزازات الميكانيكية تمثل أحد العوامل الرئيسة في انخفاض الكفاءة التشغيلية وتقليص العمر الافتراضي للمعدات، مما ينعكس سلباً على الأداء العام للتوربين. كما أوصت الدراسة باعتماد استراتيجيات الصيانة التنبؤية القائمة على أنظمة الاستشعار الذكية، وتحسين تصميم الهياكل الداعمة، وتنفيذ عمليات إعادة الاتزان الديناميكي بدقة عالية. تمت مقارنة النتائج المستخلصة مع عدد من الدراسات السابقة للتأكد من موثوقيتها وإبراز أوجه الاتفاق والاختلاف. اعتمدت الدراسة منهجية تجريبية مدعومة بالمحاكاة العددية لاختبار الفرضيات والوصول إلى حلول هندسية عملية تسهم في رفع كفاءة التشغيل وتقليل الأعطال الميكانيكية.
التنزيلات
المراجع
[1] Hughes, T., Johnson, M., Patel, R., & Lee, S. (2019). Predictive maintenance of rotating machinery using vibration spectrum analysis. Journal of Mechanical Systems, 45(3), 215–229.
[ 2] Kumar, R., & Patel, S. (2021). Root cause analysis of turbine failures: The role of misalignment and bearing wear. International Journal of Rotating Machinery. ISO 10816-1:2015. Mechanical vibration Evaluation of machine vibration by measurements on non-rotating parts.
[ 3] Khan, M., Ahmed, R., & Zhao, L. (2021). Training programs for vibration analysis in rotating machinery maintenance. Journal of Maintenance Engineering, 15(3), 145–157.
[ 4] Li, H., & Wang, Y. (2021). Deep learning-based fault diagnosis of turbines using vibration signal analysis. Mechanical Systems and Signal Processing, 154, 107–121.
[5] Martinez, J., López, A., & Torres, D. (2020). Effectiveness of precision alignment in reducing turbine vibration. International Journal of Rotating Machinery, 2020, 1–12.
[ 6] Rahman, M., Chowdhury, S., & Islam, T. (2023). Predictive maintenance strategies for industrial turbines: A case study. Energy Equipment and Systems, 11(2), 211–225.
[ 7] Singh, P., & Gupta, R. (2022). Thermal-mechanical coupled vibration analysis in steam turbines. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science, 236, 4511–4525.
[ 8] Zhao, Y., Chen, X., & Zhou, H. (2022). Real-time condition monitoring of steam turbines using IoT-based vibration systems. IEEE Access, 10, 24567–24578.
[ 9] Abdullah, M., & Ahmed, H. (2020). Simulation-based analysis of vibration effects in industrial turbines using ANSYS. Mechanical Systems and Signal Processing.
[10] Chen, R., Liu, Y., & Wang, T. (2018). Condition monitoring of rotating machinery through vibration analysis [Grey literature / unpublished manuscript]. Retrieved from https://www.researchgate.net/
[11] Hughes, J., Smith, A., & Clarke, D. (2019). Early fault detection in turbines using FFT spectrum analysis. Engineering Failure Analysis. (No official DOI or matching record found; source not verified).
[12] Mobley, R. K. (2002). An introduction to predictive maintenance (2nd ed.). Butterworth-Heinemann. https://doi.org/10.1016/B978-075067531-4/50006-3
[13] Randall, R. B. (2011). Vibration-based condition monitoring: Industrial, automotive and aerospace applications. John Wiley & Sons. https://doi.org/10.1002/9780470977668
[ 14] Wang, T., & Li, F. (2023). Modal analysis and structural vibration control in energy systems. Engineering Structures, 287, 115049. https://doi.org/10.1016/j.engstruc
[15] Ahmad, M., & Al-Khudair, M. (2022). Vibration diagnostics for industrial steam turbines using FFT and modal analysis. Journal of Mechanical Systems, 46(3), 211–225
[16] Goyal, P., & Verma, D. (2020). Correlation between vibration amplitude and thermal efficiency degradation in rotating machinery. Mechanical Engineering Review, 78(6), 334–345.
[17] Chen, Z., Zhang, H., & Luo, Y. (2020). Design optimization of support structures to reduce vibration transmission in rotating equipment. International Journal of Mechanical Sciences, 170, 105351. https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2019.105351
[18] Samir, H., & El-Zein, M. (2024). Operational efficiency optimization under vibration constraints in power generation turbines. Journal of Thermal Science and Engineering, 51(2), 145–159
[19] Chen, R., & Zhang, Y. (2021). Impact of rotor imbalance on steam turbine efficiency. Energy Conversion and Management, 250, 114–127.
[20] ISO 10816-3. (2019). Mechanical vibration — Evaluation of machine vibration by measurements on non-rotating parts — Part 3: Industrial machines with nominal power above 15 kW
[21] Lin, X., & Hu, C. (2023). A hybrid model for predicting turbine vibration using data-driven and physics-based methods. Applied Energy, 348, 120–142.
التنزيلات
منشور
إصدار
القسم
الرخصة
هذا العمل مرخص بموجب Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.
