ISO 21940-12: Механични вибрации – Балансиране на ротори – Част 12: Процедури и допустими отклонения за ротори с гъвкаво поведение

Обобщение

ISO 21940-12 разглежда сложното предизвикателство на балансирането гъвкави роториГъвкавият ротор е такъв, чиято форма и разпределение на дисбаланса се променят значително със скоростта на въртене, особено когато се приближава и преминава през своята огъваща точка. критични скоростиЗа разлика от твърдите ротори (разгледани в Част 11), гъвкавият ротор не може да бъде балансиран при ниска скорост и да се очаква да остане балансиран при високата си работна скорост. Този стандарт предоставя специализирани, многоскоростни и многоплоскостни процедури, необходими за правилно балансиране на тези сложни въртящи се системи, които са често срещани във високопроизводителни машини като газови турбини, компресори и дълги промишлени ролки.

Съдържание (Концептуална структура)

Стандартът предоставя рамка за разбиране и прилагане на усъвършенстваните методи, необходими за балансиране на гъвкави ротори:

1. 1. Обхват и класификация на гъвкавите ротори:

   Тази начална глава определя обхвата на стандарта, като посочва, че той се прилага за ротори, които проявяват гъвкаво поведение, което означава, че разпределението на дисбаланса и/или отклонената им форма се променят със скоростта. Тя въвежда ключова система за класификация за категоризиране на тези ротори въз основа на техните динамични характеристики, което е от съществено значение за избора на подходяща стратегия за балансиране. Класовете варират от:

   • Клас 1: Твърди ротори (обхванато от ISO 21940-11).
   • Клас 2: Квазитвърди ротори, които могат да бъдат балансирани при ниска скорост, но може да изискват балансиране при работна скорост.
   • Клас 3: Ротори, изискващи балансиране при различни скорости, често използващи коефициент на влияние метод, обикновено преминаващ през една или повече критични скорости.
   • Клас 4 и 5: Високогъвкави ротори, като тези в големи турбогенератори, които изискват усъвършенствани техники за балансиране на модовете, за да се коригират множество режими на огъване.

   Тази класификация предоставя систематичен начин за определяне на сложността на задачата за балансиране и необходимите процедури за постигане на успешен баланс в целия диапазон на работните скорости.

2. 2. Процедури за балансиране:

   Тази глава представлява техническото ядро на стандарта, като подробно описва усъвършенстваните, многоетапни процедури, необходими за гъвкави ротори. В нея се обяснява, че простото балансиране при ниска скорост е недостатъчно и трябва да бъде допълнено с високоскоростни техники, за да се отчете огъването на ротора. Стандартът очертава две основни методологии:

   • Сайтът Коефициент на влияние Метод: Това е универсална и широко използвана техника. Тя включва систематичен процес на поставяне на известна пробна тежест в една корекционна равнина в даден момент и измерване на получения вибрационен отговор (амплитуда и фаза) на множество места и при множество скорости. Този процес се повтаря за всяка корекционна равнина. Събраните данни се използват за изчисляване на матрица от „коефициенти на влияние“, която математически определя как дисбаланс във всяка равнина влияе върху вибрациите във всяка точка на измерване и скорост. След това компютър използва тази матрица, за да реши задачата за набора от корекционни тежести и техните ъглови разположения, необходими във всички равнини, за едновременно минимизиране на вибрациите в целия диапазон на скоростта.
   • Модално балансиране: Това е по-физически интуитивен метод, който третира всеки режим на огъване на ротора като отделен проблем с дисбаланса. Процедурата включва работа на ротора на или близо до определена критична скорост, за да се възбуди максимално съответната форма на режима. Измерванията на вибрациите се правят, за да се определи местоположението на „тежкото място“ за този режим, и коригиращи тежести се поставят в точките на максимално отклонение (антивъзли) за тази форма на режима, за да му противодействат. След това този процес се повтаря последователно за всеки значителен режим на огъване в рамките на работния диапазон на скоростта на ротора, като ефективно балансира ротора по един режим.
3. 3. Спецификация на допустимите отклонения на баланса:

   Тази глава обяснява, че простите допустими отклонения от клас G, използвани за твърди ротори, често са недостатъчни за гъвкави ротори. Вместо това, тя въвежда по-подробни критерии за допустимост, които могат да се основават на няколко фактора, включително:

   • Ограничения на остатъчния модален дисбаланс за всеки значителен режим на огъване.
   • Ограничения на абсолютните амплитуди на вибрациите на вала при определени местоположения и скорости (особено при работната скорост).
   • Ограничения на предаваните сили към лагерите.
4. 4. Проверка на състоянието на крайния баланс:

   Този последен раздел описва критериите за приемане на успешно балансиран гъвкав ротор. За разлика от твърдия ротор, който се нуждае от проверка само при една скорост, гъвкавият ротор трябва да бъде потвърден, че е в баланс в целия си работен диапазон на скоростта. След прилагане на крайните корекционни тежести, роторът се подлага на окончателно изпитване за разработка. По време на това разработване вибрациите се следят непрекъснато на ключови места (като лагери и точки на максимално отклонение). Стандартът уточнява, че роторът се счита за приемливо балансиран само ако измерените вибрации остават под предварително определените граници на допустимост при всички скорости, особено при преминаване през критичните си скорости и при задържане на максималната непрекъсната работна скорост. Тази всеобхватна проверка гарантира, че сложното динамично поведение на ротора е ефективно контролирано.

Ключови понятия

• Гъвкаво срещу твърдо поведение: Основното разграничение. Роторът е гъвкав, ако работната му скорост е значителна част (обикновено >70%) от първоначалната му собствена честота на огъване (критична скорост). С по-бързото въртене на ротора, центробежните сили го карат да се огъва, променяйки неговия дисбаланс.
• Критични скорости и форми на режимите: Разбирането на критичните скорости на ротора и свързаните с тях „форми на режимите“ (формата, в която роторът се огъва при тази скорост) е от съществено значение за гъвкавото балансиране на ротора. Всеки режим трябва да се третира като отделен проблем с балансирането.
• Многоплоскостно, многоскоростно балансиране: Основната методология. За разлика от твърдите ротори, които могат да бъдат балансирани в две равнини при една ниска скорост, гъвкавите ротори изискват корекции в множество равнини и измервания при множество скорости, за да се осигури плавна работа в целия диапазон на скоростта.
• Модално балансиране: Мощна техника, при която се добавят тежести, за да се противодейства целенасочено на дисбаланса, свързан с всеки режим на огъване. Например, за да се балансира първият режим на огъване, тежестите се поставят в точката на максимално отклонение за този режим.

← Обратно към основния индекс