Pochopení flexibilního rotoru

Definice: Co je to flexibilní rotor?

A flexibilní rotor je rotor, který se deformuje nebo ohýbá v důsledku odstředivých sil při provozu na své úrovni nebo v její blízkosti kritické rychlostiNa rozdíl od pevný rotor, který lze vyvážit při nízkých otáčkách a zůstane vyvážený v celém rozsahu provozních otáček, se rozložení nevyváženosti flexibilního rotoru mění s tím, jak se mění jeho tvar s rychlostí. To znamená, že vyvažování flexibilního rotoru je podstatně složitější proces.

Obecně platí, že rotor se považuje za pružný, pokud je jeho maximální provozní rychlost 70% nebo více jeho první kritické rychlosti ohybu.

Proč se flexibilní rotory chovají odlišně?

Klíčem k pochopení flexibilního rotoru je koncept kritické rychlosti a tvary módu.

• Kritická rychlost: Jedná se o rychlost otáčení, která odpovídá jedné z vlastních frekvencí rotoru. Při této rychlosti rotor rezonuje a jakákoli malá nevyváženost se značně zesílí, což způsobí jeho ohnutí.
• Tvar režimu: Toto je charakteristický tvar, do kterého se rotor ohýbá při průchodu specifickou kritickou rychlostí. První kritická rychlost má jednoduchý tvar půlsinusové vlny, druhá má tvar plné sinusové vlny (s uzlem uprostřed) a tak dále.

Když se pružný rotor roztočí, v důsledku tohoto ohybu se posouvá poloha „těžkého místa“ (těžiště). Nevyváženost, která existuje při nízkých otáčkách, se může nacházet při vysokých otáčkách na zcela jiném efektivním místě. Proto jednoduché dvourovinné vyvážení provedené při nízkých otáčkách nebude dostatečné k zajištění plynulého provozu při provozních otáčkách nebo během přechodu kritickými otáčkami.

Vyvažování flexibilních rotorů

Vyvažování flexibilních rotorů je specializovaný úkol, který vyžaduje pokročilé techniky a vybavení, jak je uvedeno v normách, jako je ISO 21940-12Cílem není pouze vyvážit rotor pro jednu rychlost, ale zajistit jeho plynulý chod v celém provozním rozsahu, včetně průchodu kritickými otáčkami.

Mezi běžné techniky patří:

• Vyvažování modálních režimů: Jedná se o účinnou techniku, kde se každý ohybový režim řeší jako samostatný problém s nevyvážeností. Korekční závaží jsou strategicky umístěna ve více rovinách podél rotoru, aby cíleně působila proti silám generovaným jednotlivými tvary režimu. Například pro korekci prvního režimu se závaží umístí do středu rotoru, kde je ohyb největší. Pro korekci druhého režimu se závaží umístí na obě strany centrálního uzlu.
• Metoda koeficientu vlivu (vícerychlostní, vícerovinná): To zahrnuje provoz rotoru při několika různých rychlostech (včetně rychlostí blízkých kritickým) a použití zkušebních závaží v několika korekčních rovinách. Data se používají k vytvoření komplexní matice koeficientů vlivu, která popisuje odezvu rotoru. Počítač poté tuto matici řeší a určuje optimální sadu korekčních závaží pro více rovin současně.

Tento proces obvykle vyžaduje vysokorychlostní vyvažovací stroj, který dokáže bezpečně ovládat rotor v kritických otáčkách, a sofistikovaný software pro provádění potřebných výpočtů.

Příklady flexibilních rotorů

Flexibilní rotory jsou běžné u vysoce výkonných strojů, včetně:

• Velké parní a plynové turbínové generátory
• Vysokorychlostní turbokompresory
• Dlouhé, štíhlé hřídele a válce v papírenských strojích
• Vřetena vysokorychlostních obráběcích strojů

← Zpět na hlavní index