Forståelse af en fleksibel rotor

Definition: Hvad er en fleksibel rotor?

A fleksibel rotor er en rotor, der deformeres eller bøjes på grund af centrifugalkræfter, når den arbejder ved eller nær dens kritiske hastighederI modsætning til en stiv rotor, som kan afbalanceres ved lav hastighed og vil forblive afbalanceret i hele sit driftshastighedsområde, ændrer en fleksibel rotors ubalancefordeling sig, når dens form ændrer sig med hastigheden. Det betyder, at afbalancering af en fleksibel rotor er en betydeligt mere kompleks proces.

Som en generel tommelfingerregel betragtes en rotor som fleksibel, hvis dens maksimale driftshastighed er 70% eller mere af dens første kritiske bøjningshastighed.

Hvorfor opfører fleksible rotorer sig anderledes?

Nøglen til at forstå en fleksibel rotor er konceptet med kritiske hastigheder og tilstandsformer.

• Kritisk hastighed: Dette er en rotationshastighed, der matcher en af rotorens naturlige frekvenser. Ved denne hastighed oplever rotoren resonans, og enhver lille mængde ubalance forstærkes kraftigt, hvilket får rotoren til at bøje.
• Tilstandsform: Dette er den karakteristiske form, som rotoren bøjer ind i, når den passerer gennem en bestemt kritisk hastighed. Den første kritiske hastighed har en simpel halvsinusbølgeform, den anden har en fuld sinusbølgeform (med en knude i midten) og så videre.

Når en fleksibel rotor drejer op, forskydes placeringen af det "tunge punkt" (massemidtpunkt) på grund af denne bøjning. En ubalance, der eksisterer ved lav hastighed, kan være på et helt andet effektivt sted ved høj hastighed. Derfor vil en simpel toplansbalance udført ved lav hastighed ikke være tilstrækkelig til at sikre jævn drift ved driftshastighed eller under passage gennem de kritiske hastigheder.

Afbalancering af fleksible rotorer

Afbalancering af fleksible rotorer er en specialiseret opgave, der kræver avancerede teknikker og udstyr, som beskrevet i standarder som ISO 21940-12Målet er ikke blot at afbalancere rotoren for én hastighed, men at sikre, at den kører jævnt i hele sit driftsområde, inklusive at passere gennem sine kritiske hastigheder.

Almindelige teknikker omfatter:

• Modal balancering: Dette er en effektiv teknik, hvor hver bøjningstilstand behandles som et separat ubalanceproblem. Korrektionsvægte placeres strategisk i flere planer langs rotoren for specifikt at modvirke de kræfter, der genereres af hver tilstandsform. For eksempel, for at korrigere den første tilstand, placeres vægte i midten af rotoren, hvor bøjningen er størst. For at korrigere den anden tilstand placeres vægte på hver side af den centrale knude.
• Indflydelseskoefficientmetode (flerhastighed, flerplan): Dette involverer at køre rotoren ved flere forskellige hastigheder (herunder nær de kritiske hastigheder) og bruge prøvelodder i flere korrektionsplaner. Dataene bruges til at opbygge en kompleks matrix af påvirkningskoefficienter, der beskriver rotorens respons. En computer løser derefter denne matrix for at bestemme det optimale sæt korrektionsvægte for flere planer samtidigt.

Denne proces kræver typisk en højhastighedsafbalanceringsmaskine, der sikkert kan betjene rotoren gennem dens kritiske hastigheder, og sofistikeret software til at udføre de nødvendige beregninger.

Eksempler på fleksible rotorer

Fleksible rotorer er almindelige i højtydende maskiner, herunder:

• Store damp- og gasturbinegeneratorer
• Højhastighedsturbokompressorer
• Lange, slanke aksler og ruller i papirmaskiner
• Højhastigheds-maskinværktøjsspindler

← Tilbage til hovedindekset