Разбиране на гъвкав ротор

Определение: Какво е гъвкав ротор?

A гъвкав ротор е ротор, който се деформира или огъва поради центробежни сили, когато работи на или близо до своята критични скоростиЗа разлика от твърд ротор, който може да бъде балансиран при ниска скорост и ще остане балансиран в целия си работен диапазон на скоростта, разпределението на дисбаланса на гъвкавия ротор се променя с промяната на формата му със скоростта. Това означава, че балансирането на гъвкав ротор е значително по-сложен процес.

Като общо правило, роторът се счита за гъвкав, ако максималната му работна скорост е 70% или повече от първата му критична скорост на огъване.

Защо гъвкавите ротори се държат различно?

Ключът към разбирането на гъвкавия ротор е концепцията за критични скорости и форми на режима.

• Критична скорост: Това е скорост на въртене, която съответства на една от собствените честоти на ротора. При тази скорост роторът изпитва резонанс и всеки малък дисбаланс се усилва значително, което води до огъване на ротора.
• Форма на режима: Това е характерната форма, която роторът приема при преминаване през определена критична скорост. Първата критична скорост има форма на проста полусинусоида, втората има форма на пълна синусоида (с възел в средата) и така нататък.

Когато гъвкав ротор се завърти, местоположението на „тежката точка“ (центърът на масата) се измества поради това огъване. Дисбаланс, който съществува при ниска скорост, може да бъде на съвсем различно ефективно място при висока скорост. Следователно, просто двуравнинно балансиране, извършено при ниска скорост, няма да бъде достатъчно, за да осигури плавна работа при работната скорост или по време на преминаване през критичните скорости.

Балансиране на гъвкави ротори

Балансирането на гъвкави ротори е специализирана задача, която изисква усъвършенствани техники и оборудване, както е посочено в стандарти като ISO 21940-12Целта не е просто да се балансира роторът за една скорост, а да се гарантира, че той работи гладко в целия си работен диапазон, включително преминаването през критичните му скорости.

Често срещани техники включват:

• Модално балансиране: Това е мощна техника, при която всеки режим на огъване се третира като отделен проблем с дисбаланса. Коригиращите тежести се поставят стратегически в множество равнини по протежение на ротора, за да противодействат специфично на силите, генерирани от всяка форма на режима. Например, за да се коригира първият режим, тежестите се поставят в центъра на ротора, където огъването е най-голямо. За да се коригира вторият режим, тежестите се поставят от двете страни на централния възел.
• Метод на коефициента на влияние (многоскоростен, многоравнинен): Това включва въртене на ротора при няколко различни скорости (включително близо до критичните скорости) и използване на пробни тежести в множество корекционни равнини. Данните се използват за изграждане на сложна матрица от коефициенти на влияние, която описва реакцията на ротора. След това компютър решава тази матрица, за да определи оптималния набор от корекционни тежести за множество равнини едновременно.

Този процес обикновено изисква високоскоростна балансираща машина, която може безопасно да управлява ротора през критичните му скорости, и сложен софтуер за извършване на необходимите изчисления.

Примери за гъвкави ротори

Гъвкавите ротори са често срещани във високопроизводителни машини, включително:

• Големи парогенератори и газови турбини
• Високоскоростни турбокомпресори
• Дълги, тънки валове и ролки в машините за хартия
• Високоскоростни шпиндели на машинни инструменти

← Обратно към основния индекс