ISO 21940-13: Mechanische Schwingungen – Rotorauswuchten – Teil 13: Kriterien und Schutzmaßnahmen für das Auswuchten mittlerer und großer Rotoren vor Ort

Zusammenfassung

ISO 21940-13 ist eine spezielle Norm, die sich auf die praktischen Aspekte des Auswuchtens von Rotoren in ihren eigenen Lagern und ihrer Stützstruktur direkt am Einsatzort der Maschine konzentriert (Auswuchten vor Ort oder im Feld). Es befasst sich mit den besonderen Herausforderungen und Sicherheitsaspekten, die entstehen, wenn der Ausgleich nicht auf einem dedizierten AuswuchtmaschineDie Norm liefert Kriterien dafür, wann das Auswuchten vor Ort angebracht ist, und beschreibt die notwendigen Sicherheitsvorkehrungen, um das Verfahren sicher und effektiv durchzuführen, insbesondere bei mittleren und großen Rotoren, bei denen die Risiken höher sind.

Inhaltsverzeichnis (Konzeptionelle Struktur)

Der Standard ist so strukturiert, dass er den Entscheidungs- und Ausführungsprozess für das Auswuchten vor Ort leitet:

1. 1. Geltungsbereich:

   Dieses erste Kapitel definiert den spezifischen Schwerpunkt des Standards und macht deutlich, dass er Richtlinien und Sicherheitsvorkehrungen für den Prozess der Auswuchten vor Ort (oder im Feld) von mittleren und großen Rotoren. Es wird festgelegt, dass dieser Vorgang durchgeführt wird, während sich der Rotor in seinen eigenen Lagern und seiner Stützstruktur befindet, oft an seinem endgültigen Einsatzort. Ein wichtiger Punkt in diesem Abschnitt ist, dass die Prinzipien auf Rotoren anwendbar sind, die sich im endgültigen Einbauzustand entweder starr oder flexibel verhalten können. Dabei wird berücksichtigt, dass die Dynamik des Gesamtsystems das Auswuchtverfahren bestimmt. Die Norm richtet sich an Techniker, Ingenieure und Manager, die ein Auswuchtverfahren vor Ort entscheiden, planen und sicher durchführen müssen.

2. 2. Kriterien für den In-Situ-Ausgleich:

   Dieses Kapitel bietet einen wichtigen Entscheidungsrahmen, um festzustellen, ob das Auswuchten vor Ort die beste Vorgehensweise ist. Es ist nicht immer die Standardlösung bei starken Vibrationen. Die Norm beschreibt mehrere Szenarien, in denen das Auswuchten vor Ort gerechtfertigt ist: 1) Wenn es logistisch unpraktisch oder unerschwinglich ist, den Rotor für ein Werkstattauswuchten auszubauen (z. B. ein großer Turbinen- oder Generatorrotor). 2) Wenn die Unwucht durch Faktoren verursacht wird, die sich nur unter normalen Betriebsbedingungen manifestieren, wie z. B. thermische Verformungen, aerodynamische Kräfte oder prozessbedingte Ablagerungen (z. B. Schmutz auf einem Lüfterblatt). 3) Für das abschließende Auswuchten nach dem Wiedereinbau eines Rotors nach einem Werkstattauswuchten. Die Norm empfiehlt eine gründliche Analyse, um sicherzustellen, dass die starken Vibrationen tatsächlich durch eine Unwucht und nicht durch andere Probleme verursacht werden Fehlausrichtung, Resonanz oder Lockerheit, bevor Sie fortfahren.

3. 3. Abwägungsverfahren und Methodik:

   Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte Schritt-für-Schritt-Anleitung zur praktischen Durchführung des Betriebsauswuchtprozesses. Er beginnt mit der Festlegung der Anforderungen an die tragbare Instrumentierung, die einen Mehrkanal- Schwingungsanalysator in der Lage, Amplitude und Phase zu messen, ein oder mehrere Vibrationssensoren (Beschleunigungsaufnehmer sind am häufigsten), und eine Phasenreferenzsensor (z. B. ein Fototachometer oder ein Lasertachometer), um eine Zeitmarkierung auf der rotierenden Welle anzubringen. Der Kern des Kapitels ist eine detaillierte Beschreibung der universell verwendeten Einflusskoeffizient Methode. Dabei wird der anfängliche Schwingungsvektor (Amplitude und Phase) aufgezeichnet, ein bekanntes Testgewicht in einer bekannten Winkelposition angebracht, der neue „Antwort“-Vektor gemessen und anschließend mithilfe der Vektormathematik die Position und Masse des erforderlichen Korrekturgewichts berechnet. Die Norm bietet Anleitungen für das Auswuchten in einer und mehreren Ebenen mit dieser Methode.

4. 4. Bewertung der Balance-Qualität:

   In diesem Kapitel wird zwischen Werkstattauswuchten und Betriebsauswuchten unterschieden. Beim Werkstattauswuchten wird eine bestimmte Restunwuchttoleranz basierend auf einer G-KlasseDas Hauptziel des Betriebsauswuchtens ist pragmatischer: die Reduzierung der Betriebsschwingungen der Maschine auf ein akzeptables Niveau. Daher basieren die Bewertungskriterien nicht auf der Restunwucht, sondern auf den endgültigen Schwingungsamplituden. Die Norm legt fest, dass die Beurteilung der endgültigen Auswuchtqualität auf den in anderen relevanten Normen festgelegten Betriebsschwingungsgrenzwerten basieren sollte, vor allem auf der ISO 20816 Das ultimative Ziel besteht darin, die Vibrationen bei einfacher Laufgeschwindigkeit zu reduzieren, sodass der Gesamtvibrationspegel der Maschine in einen für den Langzeitbetrieb akzeptablen Bereich fällt (z. B. Zone A oder B).

5. 5. Schutzmaßnahmen und Sicherheitsvorkehrungen:

   Dieses Kapitel ist wohl der wichtigste Teil der Norm, da das Auswuchten vor Ort erhebliche Risiken birgt, die in einer kontrollierten Werkstattumgebung nicht vorhanden sind. Es schreibt einen rigorosen und dokumentierten Sicherheitsansatz vor. Zu den wichtigsten Anforderungen gehören: 1) Eine gründliche mechanische Inspektion vor Beginn, bei der sichergestellt wird, dass alle Befestigungselemente fest angezogen und Schutzvorrichtungen angebracht sind. 2) Ein strenges Protokoll für die Befestigung von Gewichten, das vorschreibt, dass diese positiv gesichert werden (z. B. geschweißt, geschraubt oder in speziellen Halterungen platziert), um zu verhindern, dass sie zu gefährlichen Geschossen werden. 3) Die Einrichtung einer kontrollierten Zugangszone um die Maschine während der Testläufe. 4) Klare, eindeutige Kommunikationsprotokolle zwischen dem Auswuchttechniker und dem Maschinenbediener. 5) Ein vordefiniertes Not-Aus-Verfahren. Dieser Fokus auf Sicherheit ist von größter Bedeutung, um Verletzungen und katastrophale Geräteausfälle zu verhindern.

Schlüsselkonzepte

• Auswuchten vor Ort vs. Auswuchten in der Werkstatt: Der Standard konzentriert sich ausschließlich auf das Auswuchten eines Rotors *in der Maschine* und nicht auf einer speziellen Auswuchtmaschine in einer Werkstatt. Beim Auswuchten vor Ort wird die gesamte Rotorbaugruppe im Betriebszustand korrigiert.
• Vibrationsreduzierung als Ziel: Während das Auswuchten in der Werkstatt darauf abzielt, die Restunwucht auf eine bestimmte Toleranz (U_pro) besteht das Hauptziel des Betriebsauswuchtens darin, die Betriebsvibration der Maschine auf ein akzeptables Niveau zu reduzieren, wie es in Normen wie ISO 20816 definiert ist.
• Sicherheit geht vor: Aufgrund der Risiken, die mit dem Betrieb einer Maschine mit absichtlich hinzugefügten Testgewichten verbunden sind, legt die Norm großen Wert auf Sicherheitsverfahren und Schutzmaßnahmen.
• Einflusskoeffizientenmethode: Dies ist die universelle Methode zum Auswuchten vor Ort. Dabei wird ein anfänglicher Schwingungsvektor gemessen, ein bekanntes Testgewicht hinzugefügt, der neue „Reaktionsvektor“ gemessen und mithilfe der Vektormathematik das erforderliche Korrekturgewicht und dessen Platzierungswinkel berechnet.

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