Forståelse af rotoren i roterende maskiner
Bærbar afbalanceringsenhed og vibrationsanalysator Balanset-1A
Balanset-1A er en bærbar, USB-drevet vibrationsanalysator og balanceringsenhed til en- og to-plans afbalancering af rotorer i deres egne lejer. Full Kit indeholder interfaceenheden, to vibrationssensorer, optisk lasertachometer, reflekterende tape, Windows-balanceringssoftware på et USB-drev, magnetisk stativ, digital vægt og transportkasse. Kræver en kompatibel Windows-computer med en ledig USB-port; computer …
Vibrationssensor
Vibrationssensor til Balanset-afbalanceringsanordninger, baseret på ADXL335-accelerometeret. Leveres som standard med et 5 m langt kabel til måling af vibrationer under rotorafbalancering og -analyse. Der findes også et 10 m langt kabel som tilvalg.
Optisk sensor (laser-tachometer)
Optisk lasersensor til Balanset afbalanceringsenheder, baseret på den modificerede HS2234 omdrejningstæller. Måler omdrejningshastigheden berøringsfrit ved hjælp af et reflekterende mærke på rotor. Leveres som standard med et 5 m kabel; en 10 m kabelmulighed er tilgængelig.
Balanset-4
Balanset-4 er en firekanals vibrationsanalysator og afbalanceringssystem til korrektion i et til fire planer. Systemet er udviklet til kardanaksler og rotorer, der er understøttet af fire lejer, og kan også fungere som målesystem til en afbalanceringsmaskine. Sættet indeholder fire vibrationssensorer, et optisk lasertachometer, USB-interface, software, magnetisk stativ, vægt og transportkuffert.
Magnetisk stativ i Insize 60 kgf
Justerbart magnetstativ til placering af laser-RPM-sensoren i Balanset-afbalanceringssæt. Den justerbare magnetfod har en holdekraft på op til 60 kgf på egnede ferromagnetiske overflader. Justerbare arme og led gør det nemmere at rette sensoren ind efter det reflekterende mærke på rotoren.
Reflekterende tape
Sølvfarvet, selvklæbende reflekterende tape til den optiske lasertachometer i Balanset-afbalanceringssæt. Sæt et lille stykke på rotoren for at skabe et reflekterende referencemærke til måling af omdrejningshastigheden. Leveres i en længde på 1 m, så der er nok til flere opsætninger.
Dynamisk afbalancering "Balanset-1A" OEM
Balanset-1A OEM er det grundlæggende målesæt til en- og to-plans rotorafbalancering og vibrationsanalyse. Det indeholder USB-interfaceenheden, to vibrationssensorer, optisk lasertachometer, reflekterende tape og Windows-balanceringssoftware på et USB-drev. Sammenlignet med Full Kit er det magnetiske stativ, den digitale vægt og transportkassen ikke inkluderet. Kræver en kompatibel Windows-computer med …
A rotor er den primære roterende samling inde i et maskinstykke. Det består typisk af en centralaksel, på hvilken andre komponenter – impellere, blade, magneter eller ankere – er monteret, understøttet af lejer og designet til at overføre moment og udføre nyttigt arbejde. Undersøgelsen af, hvordan en rotor opfører sig under rotation, herunder dets vibrationer og deformationer, er rotordynamik, et kritisk felt inden for maskinteknologi. Fordi næsten hver fejl, som en ingeniør jager med Vibrationsanalyse stammer fra eller påvirker rotoren, er forståelse heraf udgangspunktet for både diagnosticering og balancering.
1. Definition: Hvad er en rotor?
I bredeste forstand er rotoren alt, der drejer som én enhed omkring maskinens akse. Det er ikke blot akslen, men hele det roterende system – akslen plus hver del, der er fastgjort, krympet, boltet eller svejst til det – sammen med lejerne og understøtningsstrukturen, der begrænser dets bevægelse, samlet kendt som rotorlejesystem. Hvordan denne masse er fordelt omkring aksen, og hvor stiv akslen er i forhold til dens driftshastighed, bestemmer næsten hele rotorens dynamiske opførsel.
2. Den grundlæggende klassificering: Stive kontra fleksible rotorer
Den vigtigste sondring inden for rotordynamik er, om en rotor opfører sig som en »stiv« eller »fleksibel« krop. Denne klassificering er ikke baseret på materialets stivhed, men på forholdet mellem maskinens driftshastighed og rotorens kritiske hastigheder — dens naturlige bøjningsfrekvenser. Den samme stålaksel kan være rigid i én maskine og fleksibel i en anden, udelukkende på grund af den hastighed, som den kører ved.
Stive rotorer
En rotor betragtes som stiv når dens driftshastighed ligger godt under den første bøjningskritisk hastighed — typisk under omkring 70 % af den første kritisk. Ved disse hastigheder bøjer akslen sig ikke væsentligt under dynamisk belastning, og hele rotoren kan behandles som en enkelt rigid masse.
- Karakteristika: har tendens til at være kortere, mere kompakte og køre ved lavere hastigheder.
- Afbalancering: kan korrigeres fuldt ud med to-plan dynamisk afbalancering under principperne for rigid-body mekanik.
- Eksempler: de fleste standardelektriske motorer, lavhastighedsventilatorer, slibeskiver og mange pumpehjul.
Fleksible rotorer
En rotor er fleksibel når den er designet til at drive tæt på, ved eller over en eller flere af dens bøjningskritisk hastigheder. Når den nærmer sig en kritisk hastighed, bøjer akslen sig og krummer betydeligt og antager en karakteristisk bøjet form — dens tilstandsform.
- Karakteristika: har tendens til at være lange, slunke og køre ved høje hastigheder.
- Afbalancering: toplan-balancering er utilstrækkelig. Fleksible rotorer kræver multiplan-metoder der tager højde for akselbøjning, herunder modal afbalancering (korrigering af hver modeform individuelt) eller multihastighed indflydelseskoefficient afbalancering.
- Eksempler: store damp- og gasturbiner, højhastighedskompressorer, lange drivaksler og generatorrotorer.
Design og analyse af fleksible rotorer er langt mere kompleks, fordi deres dynamiske opførsel ændrer sig med hastighed. At forudsige, hvor disse kritiske hastigheder ligger, er i sig selv en designopgave; en Beregner til rotorens kritiske hastighed giver et hurtigt første estimat af den første bøjningsegenfrekvens ud fra aksel- og lagerspændingsdata.
3. Almindelige komponenter i en rotoropstilling
En rotor er mere end blot en aksel. En typisk enhed kan omfatte:
- Aksel: det centrale medlem, der transmitterer drejningsmoment.
- Pumpehjul, blade eller vinger: komponenter, der udfører arbejde på en væske i pumper, ventilatorer og turbiner.
- Anker / vikslinger: den roterende del af en elektrisk motor eller generator.
- Lejetapper: de meget polerede akselpartier, der kører indeni en journalleje.
- Koblinger: hubene, der forbinder rotoren til den tilstødende maskine, selv en kilde til problemer gennem koblingsfejl.
- Trykringe: komponenter, der overfører aksial kraft til en trykleje.
- Balancerings-ringe eller -planer: de udpegede korrektionsplaner hvor en korrektionsvægt tilføjes under balancering.
4. Almindelige problemer forbundet med rotorer
Vibrations-analyse bruges til at opdage en bred vifte af fejl, der stammer fra rotor-samlingen:
- Ubalance: det mest almindelige problem, forårsaget af uensartet massefordeling omkring aksen.
- Bøjet skaft: en fysisk bøjning eller pilbue i akslen.
- Akselrevne: en begyndende udmattelsesrevne, der kan føre til katastrofal fejl.
- Fejljustering: selvom det strengt taget er et problem mellem rotorer, påfører det høje spændinger inden for rotor-samlingen.
- Gnidning mellem rotor og stator: kontakt mellem de roterende og stationære dele af maskinen.
- Løshed: en løs montering af en komponent som f.eks. et pumphjul på akslen.
De fleste af disse afslører sig selv som distinkte frekvenssignaturer — ubalance ved 1× driftsomdrejningstal, opretningsfejl ved 2×, mekanisk løshed som en lang række harmoniske — hvilket gør det muligt for en analytiker at adskille den ene fra den anden uden demontering.
5. Balancering af rotoren på stedet
Den klart hyppigste rotor-fejl, ubalance, korrigeres ved afbalancering: at tilføje eller fjerne små masser, så masseaksen trækkes tilbage mod den geometriske akse. For en samlet maskine udføres dette på stedet i stedet for på en balanceringsmaskine. Et bærbart to-kanals instrument som f.eks. Balanset-1A måler 1× amplitude og fase i rotorens egne lejer ved driftshastighed, beregner påvirkningskoefficienter og beregner massen og vinklen, der skal tilføjes i hver korrektionsplan — idet den fanger rotorens sande kørselsadfærd, herunder monterings- og termiske effekter, som en balanceringsmaskine aldrig ser.
