ISO 21940-13: Mekanisk vibration – Rotorbalancering – Del 13: Kriterier og sikkerhedsforanstaltninger for in-situ-balancering af mellemstore og store rotorer

Oversigt

ISO 21940-13 er en specialiseret standard med fokus på de praktiske aspekter ved afbalancering af rotorer i deres egne lejer og støttestruktur, direkte på maskinens driftssted (in situ- eller feltbalancering). Den adresserer de unikke udfordringer og sikkerhedshensyn, der opstår, når afbalancering ikke kan udføres på en dedikeret afbalanceringsmaskineStandarden angiver kriterier for, hvornår in-situ-balancering er passende, og beskriver de nødvendige sikkerhedsforanstaltninger for at udføre proceduren sikkert og effektivt, især for mellemstore og store rotorer, hvor risiciene er højere.

Indholdsfortegnelse (konceptuel struktur)

Standarden er struktureret til at vejlede beslutnings- og udførelsesprocessen for feltbalancering:

1. 1. Anvendelsesområde og anvendelsesområde:

   Dette indledende kapitel definerer standardens specifikke fokus og gør det klart, at den indeholder retningslinjer og sikkerhedsforanstaltninger for processen med in-situ (eller felt) afbalancering af mellemstore og store rotorer. Den fastslår, at denne procedure udføres, mens rotoren er i sine egne lejer og støttestruktur, ofte på sin endelige driftsplacering. Et centralt punkt i dette afsnit er, at principperne gælder for rotorer, der kan opføre sig enten stive eller fleksible i deres endelige installerede tilstand, idet det anerkendes, at systemets dynamik som helhed bestemmer afbalanceringsmetoden. Standarden er beregnet til teknikere, ingeniører og ledere, der skal beslutte, planlægge og sikkert udføre en feltafbalanceringsprocedure.

2. 2. Kriterier for in-situ balancering:

   Dette kapitel giver en afgørende beslutningsramme, der kan hjælpe med at afgøre, om feltbalancering er den mest passende fremgangsmåde. Det er ikke altid standardløsningen ved høje vibrationer. Standarden skitserer flere scenarier, hvor in-situ-balancering er berettiget: 1) Når det er logistisk upraktisk eller uoverkommeligt dyrt at fjerne rotoren til en værkstedsbalancering (f.eks. en stor turbine- eller generatorrotor). 2) Når ubalancen skyldes faktorer, der kun manifesterer sig under normale driftsforhold, såsom termiske forvrængninger, aerodynamiske kræfter eller procesrelateret ophobning (f.eks. snavs på et ventilatorblad). 3) Til endelig trimbalancering, efter at en rotor er blevet geninstalleret efter en værkstedsbalancering. Standarden anbefaler en grundig analyse for at bekræfte, at den høje vibration faktisk skyldes ubalance og ikke andre problemer som f.eks. forskydning, resonans eller løshed, før du fortsætter.

3. 3. Afbalanceringsprocedurer og -metode:

   Dette afsnit indeholder en detaljeret, trinvis vejledning til den praktiske udførelse af feltbalanceringsprocessen. Den begynder med at specificere kravene til den bærbare instrumentering, som skal omfatte en flerkanals vibrationsanalysator i stand til at måle amplitude og fase, en eller flere vibrationssensorer (Accelerometre er mest almindelige), og en fasereferencesensor (f.eks. en fototaker eller lasertaker) for at give et tidsmærke på den roterende aksel. Kapitlets kerne er en detaljeret beskrivelse af de universelt anvendte indflydelseskoefficient metode. Dette involverer registrering af den indledende vibrationsvektor (amplitude og fase), fastgørelse af en kendt prøvevægt i en kendt vinkelposition, måling af den nye "responsvektor" og derefter brug af vektormatematik til at beregne placeringen og massen af den nødvendige korrektionsvægt. Standarden giver vejledning til både enkeltplans- og flerplansbalancering ved hjælp af denne metode.

4. 4. Evaluering af balancekvalitet:

   Dette kapitel skelner kritisk mellem shop balancing og field balancing. Shop balancing sigter mod at opfylde en specifik tolerance for restubalance baseret på en G-klasse, er det primære mål med feltbalancering mere pragmatisk: at reducere maskinens driftsvibrationer til et acceptabelt niveau. Derfor er evalueringskriterierne ikke baseret på resterende ubalance, men på de endelige vibrationsamplituder. Standarden specificerer, at vurderingen af den endelige balancekvalitet skal baseres på de vibrationsgrænser under drift, der er defineret i andre relevante standarder, primært ISO 20816 serie. Det endelige mål er at reducere 1X driftshastighedsvibrationen, så maskinens samlede vibrationsniveau falder inden for en acceptabel zone for langvarig drift (f.eks. Zone A eller B).

5. 5. Sikkerhedsforanstaltninger og sikkerhedsforanstaltninger:

   Dette kapitel er uden tvivl den vigtigste del af standarden, da feltbalancering indebærer betydelige risici, som ikke er til stede i et kontrolleret værkstedsmiljø. Det kræver en streng og dokumenteret tilgang til sikkerhed. Nøglekravene omfatter: 1) En grundig mekanisk inspektion før start, hvor det sikres, at alle fastgørelseselementer er stramme, og at afskærmninger er på plads. 2) En streng protokol for fastgørelse af vægte, der kræver, at de er positivt fastgjort (f.eks. svejset, boltet eller placeret i dedikerede holdere) for at forhindre, at de bliver til farlige projektiler. 3) Etablering af en kontrolleret adgangszone omkring maskinen under testkørsler. 4) Klare, utvetydige kommunikationsprotokoller mellem balanceringsanalytikeren og maskinoperatøren. 5) En foruddefineret nødstopprocedure. Dette fokus på sikkerhed er altafgørende for at forhindre skader og katastrofale udstyrsfejl.

Nøglebegreber

• Feltbalancering vs. butiksbalancering: Standarden fokuserer udelukkende på at afbalancere en rotor *i maskinen* i modsætning til på en dedikeret afbalanceringsmaskine i et værksted. Feltafbalancering korrigerer for hele rotorenheden i dens driftstilstand.
• Vibrationsreduktion som mål: Mens butiksbalancering sigter mod at reducere restubalance til en specifik tolerance (U_om), er det primære mål med feltbalancering at reducere maskinens driftsvibrationer til et acceptabelt niveau som defineret i standarder som ISO 20816.
• Sikkerhed først: På grund af risikoen ved at bruge en maskine med bevidst tilføjede prøvevægte, lægger standarden stor vægt på sikkerhedsprocedurer og beskyttelsesforanstaltninger.
• Indflydelseskoefficientmetode: Dette er den universelle metode til in-situ afbalancering. Den involverer måling af en initial vibrationsvektor, tilføjelse af en kendt prøvevægt, måling af den nye "responsvektor" og brug af vektormatematik til at beregne den nødvendige korrektionsvægt og dens placeringsvinkel.

← Tilbage til hovedindekset