Какво е многоплоскостно балансиране? Методи за гъвкави ротори • Преносим балансьор, вибрационен анализатор "Balanset" за динамично балансиране на трошачки, вентилатори, мулчери, шнекове на комбайни, валове, центрофуги, турбини и много други ротори Какво е многоплоскостно балансиране? Методи за гъвкави ротори • Преносим балансьор, вибрационен анализатор "Balanset" за динамично балансиране на трошачки, вентилатори, мулчери, шнекове на комбайни, валове, центрофуги, турбини и много други ротори

Какво е многоплоскостно балансиране? Методи с гъвкави ротори

Публикувано от admin на

Разбиране на многоравнинното балансиране

Определение: Какво е многоплоскостно балансиране?

Многоплоскостно балансиране е напреднал балансиране процедура, която използва три или повече корекционни равнини разпределени по дължината на ротора, за да се постигнат приемливи нива на вибрации. Тази техника е необходима за гъвкави ротори—ротори, които се огъват или прегъват значително по време на работа, защото работят със скорости над една или повече критични скорости.

Докато балансиране в две равнини е достатъчно за повечето твърди ротори, многоплощното балансиране разширява принципа, за да се съобрази със сложните форми на отклонение (форми на режима), които гъвкавите ротори проявяват при високи скорости.

Кога е необходимо многоплоскостно балансиране?

Многоплоскостното балансиране става необходимо в няколко специфични ситуации:

1. Гъвкави ротори, работещи над критичните скорости

Най-честото приложение е за гъвкави ротори—дълги, тънки ротори, които работят със скорости, по-високи от първата (а понякога и втората или третата) им критична скорост. Примерите включват:

  • Ротори на парни и газови турбини
  • Високоскоростни компресорни валове
  • Ролки от хартиена машина
  • Големи ротори на генератора
  • Ротори на центрофуги
  • Високоскоростни шпиндели

Тези ротори претърпяват значително огъване по време на работа и формата на отклонението им се променя в зависимост от скоростта на въртене и кой режим е възбуден. Две корекционни равнини са просто недостатъчни за контролиране на вибрациите при всички работни скорости.

2. Много дълги твърди ротори

Дори някои твърди ротори, ако са изключително дълги спрямо диаметъра си, могат да се възползват от три или повече корекционни равнини, за да се минимизират вибрациите на множество места на лагерите по протежение на вала.

3. Ротори със сложно разпределение на масата

Ротори с множество дискове, колела или работни колела на различни аксиални места може да изискват индивидуално балансиране на всеки елемент, което води до процедура за многоравнинно балансиране.

4. Когато двуравнинното балансиране се окаже неадекватно

Ако опитът за балансиране в две равнини намали вибрациите в измерените места на лагерите, но вибрациите останат високи в междинни места по ротора (като например отклонение в средата на обхвата), може да са необходими допълнителни коригиращи равнини.

Предизвикателството: Динамика на гъвкавия ротор

Гъвкавите ротори представляват уникални предизвикателства, които правят многоплоскостното балансиране сложно:

Форми на режима

Когато гъвкав ротор преминава през критична скорост, той вибрира по специфичен модел, наречен форма на режима. Първият режим обикновено показва огъване на вала в една гладка дъга, вторият режим показва S-образна крива с възлова точка в средата, а по-високите режими показват все по-сложни форми. Всеки режим изисква специфично разпределение на корекционното тегло.

Поведение, зависимо от скоростта

Дисбалансът на гъвкавия ротор се променя драстично със скоростта. Корекцията, която работи добре при една скорост, може да бъде неефективна или дори контрапродуктивна при друга скорост. Многоплоскостното балансиране трябва да отчита целия работен диапазон на скоростта.

Ефекти на кръстосано свързване

При многоплоскостно балансиране, коригираща тежест във всяка една равнина влияе върху вибрациите във всички точки на измерване. При три, четири или повече корекционни равнини математическите зависимости стават значително по-сложни, отколкото при двуплоскостно балансиране.

Процедурата за многоплоскостно балансиране

Процедурата удължава метод на коефициента на влияние използва се при балансиране в две равнини:

Стъпка 1: Първоначални измервания

Измерете вибрациите на множество места по ротора (обикновено на всеки лагер, а понякога и на междинни места) при интересуващата ви работна скорост. За гъвкави ротори може да се наложи да се правят измервания при множество скорости.

Стъпка 2: Дефиниране на корекционни равнини

Определете N корекционни равнини, където могат да се добавят тежести. Те трябва да бъдат разпределени по дължината на ротора на достъпни места, като например съединителни фланци, джанти на колела или специално проектирани балансиращи пръстени.

Стъпка 3: Последователни пробни тегления

Извършете N пробни пускания, всяко с пробно тегло в една корекционна равнина. Например с четири корекционни равнини:

  • Изпълнение 1: Пробно тегло само в равнина 1
  • Изпълнение 2: Пробно тегло само в равнина 2
  • Изпълнение 3: Пробно тегло само в равнина 3
  • Изпълнение 4: Пробно тегло само в равнина 4

По време на всяко изпълнение, измервайте вибрациите на всички места на сензорите. Това изгражда пълна матрица на коефициентите на влияние, описваща как всяка корекционна равнина влияе на всяка точка на измерване.

Стъпка 4: Изчисляване на корекционните тегла

Софтуерът за балансиране решава система от N едновременни уравнения (където N е броят на корекционните равнини), за да изчисли оптималното корекционни тежести за всяка равнина. Това изчисление използва матрична алгебра и е твърде сложно за ръчно изпълнение – специализиран софтуер е от съществено значение.

Стъпка 5: Инсталиране и проверка

Монтирайте всички изчислени коригиращи тежести едновременно и проверете нивата на вибрации. За гъвкави ротори проверката трябва да се извърши в целия работен диапазон на скоростта, за да се осигури приемлива вибрация при всички скорости.

Модално балансиране: Алтернативен подход

За високогъвкави ротори се използва усъвършенствана техника, наречена балансиране на видовете транспорт може да бъде по-ефективно от конвенционалното многоплоскостно балансиране. Модалното балансиране е насочено към специфични вибрационни режими, а не към специфични скорости. Чрез изчисляване на корекционни тегла, които съответстват на естествените форми на ротора, може да се постигнат по-добри резултати с по-малко пробни пускания. Този метод обаче изисква сложни инструменти за анализ и задълбочено разбиране на динамиката на ротора.

Сложност и практически съображения

Многоплоскостното балансиране е значително по-сложно от двуплоскостното балансиране:

Брой пробни изпълнения

Броят на необходимите пробни пускания се увеличава линейно с броя на равнините. Балансирането с четири равнини изисква четири пробни пускания плюс първоначалните и контролните пускания - общо шест пускания и спирания. Това увеличава разходите, времето и износването на машината.

Математическата сложност

Решаването на N корекционни тегла изисква обръщане на матрица N×N, което е изчислително интензивно и може да бъде числено нестабилно, ако измерванията са шумни или ако корекционните равнини са лошо позиционирани.

Точност на измерването

Тъй като многоплоскостното балансиране разчита на решаването на много едновременни уравнения, грешките в измерването и шумът имат по-голямо влияние, отколкото при двуплоскостното балансиране. Висококачествените сензори и внимателното събиране на данни са от съществено значение.

Достъпност на корекционната равнина

Намирането на N достъпни и ефективни местоположения на корекционните равнини може да бъде предизвикателство, особено при машини, които първоначално не са били проектирани за балансиране в множество равнини.

Изисквания за оборудване и софтуер

Многоплоскостното балансиране изисква:

  • Софтуер за усъвършенствано балансиране: Способен да борави с матрици на коефициенти на влияние от N×N и да решава системи от сложни векторни уравнения.
  • Множество сензори за вибрации: Препоръчват се поне N сензора (по един на място на измерване), въпреки че някои инструменти могат да работят с по-малко сензори, като ги препозиционират между изпълненията.
  • Тахометър/Ключов фазор: От съществено значение за точността фаза измерване.
  • Опитен персонал: Сложността на многоплоскостното балансиране изисква техници с напреднало обучение по динамика на ротора и анализ на вибрациите.

Типични приложения

Многоплоскостното балансиране е стандартна практика в индустрии с високоскоростни машини:

  • Производство на енергия: Големи парни и газови турбогенераторни агрегати
  • Нефтохимически продукти: Високоскоростни центробежни компресори и турбодетандери
  • Целулоза и хартия: Дълги ролки за сушене на хартия и календарни ролки
  • Аерокосмическа индустрия: Ротори на авиационни двигатели и турбомашини
  • Производство: Високоскоростни шпиндели на машинни инструменти

В тези приложения инвестицията в многоплоскостно балансиране е оправдана от критичността на оборудването, последствията от повреда и подобренията в оперативната ефективност от работа с минимални вибрации.

← Обратно към основния индекс

Категории:
WhatsApp