Mitmetasandilise tasakaalustamise mõistmine

Seadmed

Kandjalik tasakaalustaja ja vibratsioonianalüsaator Balanset-1A

$2,358.31

Osad

Vibratsiooniandur

$107.47

Osad

Optiline andur (lasertakomeeter)

$148.07

Seadmed

Balanset-4

$8,123.32

Osad

Magnetiline stend Insize-60-kgf

$54.93

Osad

Reflektiivne lint

$11.94

Seadmed

Dünaamiline tasakaalustaja "Balanset-1A" OEM

$2,071.73

Definitsioon: Mis on mitmetasandiline tasakaalustamine?

Mitmetasandiline tasakaalustamine on edasijõudnud tasakaalustamine protseduur, mis kasutab kolme või enamat parandustasandid jaotatud piki rootori pikkust, et saavutada vastuvõetav vibratsioonitase. See tehnika on vajalik painduvad rootorid—rootorid, mis töötamise ajal märkimisväärselt painduvad või painduvad, kuna nad töötavad kiirusel, mis on suurem kui üks või mitu kriitilised kiirused.

Samal ajal kui kahe tasapinna tasakaalustamine Kuigi see on enamiku jäikade rootorite jaoks piisav, laiendab mitmetasandiline tasakaalustamine põhimõtet, et see kohanduks keerukate läbipaindekujude (moodikujude) arvestamisega, mida painduvad rootorid suurtel kiirustel ilmutavad.

Millal on vaja mitmetasandilist tasakaalustamist?

Mitme tasapinna tasakaalustamine on vajalik mitmes konkreetses olukorras:

1. Painduvad rootorid, mis töötavad kriitilisest kiirusest kõrgemal

Kõige levinum rakendus on painduvad rootorid—pikad ja peenikesed rootorid, mis töötavad kiirustel, mis on suuremad kui nende esimene (ja mõnikord ka teine või kolmas) kriitiline kiirus. Näited hõlmavad järgmist:

• Auru- ja gaasiturbiinide rootorid
• Kiirete kompressorite võllid
• Paberimasina rullid
• Suured generaatori rootorid
• Tsentrifuugi rootorid
• Kiired spindlid

Need rootorid painduvad töötamise ajal märkimisväärselt ja nende läbipainde kuju muutub sõltuvalt pöörlemiskiirusest ja ergastatud režiimist. Kahest korrektsioonitasandist ei piisa vibratsiooni kontrollimiseks kõigil töökiirustel.

2. Väga pikad jäigad rootorid

Isegi mõned jäigad rootorid, kui nende läbimõõdu suhtes äärmiselt pikad, võivad saada kasu kolmest või enamast korrektsioonitasandist, et minimeerida vibratsiooni mitmes laagri asukohas võllil.

3. Keerulise massijaotusega rootorid

Mitme ketta, ratta või tiivikuga rootorid, millel on erinevates aksiaalsetes asukohtades, võivad vajada iga elemendi eraldi tasakaalustamist, mille tulemuseks on mitme tasapinnaga tasakaalustamisprotseduur.

4. Kui kahe tasapinna tasakaalustamine osutub ebapiisavaks

Kui kahe tasapinnaga tasakaalustamise katse vähendab vibratsiooni mõõdetud laagrite asukohtades, kuid vibratsioon jääb rootori vahepealsetes kohtades (näiteks keskel asuva läbipainde korral) kõrgeks, võib vaja minna täiendavaid korrektsioonitasandeid.

Väljakutse: paindlik rootori dünaamika

Paindlikud rootorid esitavad ainulaadseid väljakutseid, mis muudavad mitme tasapinna tasakaalustamise keeruliseks:

Režiimi kujundid

Kui painduv rootor läbib kriitiline kiirus, vibreerib see kindla mustri järgi, mida nimetatakse moodi kujuks. Esimene režiim näitab tavaliselt võlli paindumist ühe sujuva kaarena, teine režiim näitab S-kõverat, mille keskel on sõlmpunkt, ja kõrgemad režiimid näitavad üha keerukamaid kujundeid. Iga režiim nõuab spetsiifilist korrektsioonikaalu jaotust.

Kiirusest sõltuv käitumine

Painduva rootori tasakaalustamatuse reaktsioon muutub kiirusega dramaatiliselt. Ühel kiirusel hästi toimiv korrektsioon võib teisel kiirusel olla ebaefektiivne või isegi kahjulik. Mitmetasandiline tasakaalustamine peab arvestama kogu töökiiruse vahemikuga.

Ristsidestusefektid

Mitmetasandilise tasakaalustamise puhul mõjutab mis tahes tasapinnal olev korrektsioonkaal vibratsiooni kõigis mõõtmispunktides. Kolme, nelja või enama korrektsioontasandi puhul muutuvad matemaatilised seosed oluliselt keerukamaks kui kahetasandilise tasakaalustamise puhul.

Mitmetasandilise tasakaalustamise protseduur

Protseduur pikendab mõju koefitsiendi meetod kasutatakse kahe tasapinna tasakaalustamisel:

1. samm: esialgsed mõõtmised

Mõõtke vibratsiooni mitmes kohas mööda rootorit (tavaliselt iga laagri juures ja mõnikord ka vahepealsetes kohtades) huvipakkuva töökiiruse juures. Paindlike rootorite puhul võib olla vaja mõõtmisi teha mitmel kiirusel.

2. samm: Määrake parandustasandid

Tuvastage N-korrektsioonitasandid, kuhu saab raskusi lisada. Need tuleks jaotada rootori pikkuse ulatuses ligipääsetavatesse kohtadesse, näiteks siduriäärikutele, rattavelgedele või spetsiaalselt selleks loodud tasakaalustusrõngastele.

3. samm: järjestikused prooviraskuste katsed

Tehke N prooviversiooni, igaüks a proovikaal ühes korrektsioonitasandis. Näiteks nelja korrektsioonitasandiga:

• 1. katse: Prooviraskus ainult 1. tasapinnal
• 2. katse: Prooviraskus ainult 2. tasapinnal
• 3. katse: Prooviraskus ainult 3. tasapinnal
• 4. jooks: Prooviraskus ainult 4. tasapinnal

Iga katse ajal mõõtke vibratsiooni kõigis andurite asukohtades. See loob täieliku mõjuteguri maatriksi, mis kirjeldab, kuidas iga korrektsioonitasand mõjutab iga mõõtepunkti.

4. samm: arvutage paranduskaalud

Tasakaalustustarkvara lahendab N samaaegse võrrandi süsteemi (kus N on korrektsioonitasandite arv), et arvutada optimaalne paranduskaalud iga tasapinna kohta. See arvutus kasutab maatriksalgebrat ja on käsitsi teostamiseks liiga keeruline – spetsiaalne tarkvara on hädavajalik.

5. samm: installimine ja kontrollimine

Paigaldage kõik arvutatud korrektsiooniraskused samaaegselt ja kontrollige vibratsioonitaset. Paindlike rootorite puhul tuleks kontroll läbi viia kogu töökiiruse vahemikus, et tagada vastuvõetav vibratsioon kõigil kiirustel.

Moodne tasakaalustamine: alternatiivne lähenemisviis

Väga painduvate rootorite jaoks kasutatakse täiustatud tehnikat, mida nimetatakse modaalne tasakaalustamine võib olla efektiivsem kui tavapärane mitmetasandiline tasakaalustamine. Modaalne tasakaalustamine on suunatud pigem konkreetsetele vibratsioonirežiimidele kui kindlatele kiirustele. Rootori loomuliku režiimi kujule vastavate korrektsioonikaalude arvutamise abil saab paremaid tulemusi saavutada vähemate katsetega. See meetod nõuab aga keerukaid analüüsivahendeid ja rootori dünaamika sügavat mõistmist.

Keerukus ja praktilised kaalutlused

Mitmetasandiline tasakaalustamine on oluliselt keerulisem kui kahetasandiline tasakaalustamine:

Proovisõitude arv

Vajalike proovikäivituste arv suureneb lineaarselt tasapindade arvuga. Nelja tasapinnaga kaal nõuab nelja proovikäivitust pluss esialgset ja kontrollkäivitust – kokku kuus käivitamist ja seiskamist. See suurendab masina kulusid, aega ja kulumist.

Matemaatiline keerukus

N korrektsioonikaalu leidmine nõuab N×N maatriksi inverteerimist, mis on arvutuslikult mahukas ja võib olla numbriliselt ebastabiilne, kui mõõtmised on mürased või kui korrektsioonitasandid on halvasti paigutatud.

Mõõtmise täpsus

Kuna mitmetasandiline tasakaalustamine tugineb paljude samaaegsete võrrandite lahendamisele, on mõõtmisvigadel ja müral suurem mõju kui kahetasandilisel tasakaalustamisel. Kvaliteetsed andurid ja hoolikas andmete kogumine on hädavajalikud.

Korrektsioonitasandi ligipääsetavus

N ligipääsetava ja efektiivse korrektsioonitasandi asukoha leidmine võib olla keeruline, eriti masinatel, mis ei olnud algselt projekteeritud mitmetasandiliseks tasakaalustamiseks.

Seadmete ja tarkvara nõuded

Mitmetasandiline tasakaalustamine nõuab:

• Täiustatud tasakaalustustarkvara: Suudab käsitleda N×N mõjuteguri maatrikseid ja lahendada keeruliste vektorvõrrandite süsteeme.
• Mitmed vibratsiooniandurid: Soovitatav on kasutada vähemalt N andurit (üks mõõtmiskoha kohta), kuigi mõned seadmed saavad töötada ka väiksema arvu anduritega, kui neid mõõtmiste vahel ümber paigutada.
• Tahhomeeter/klahvifaasor: Täpse tulemuse saavutamiseks hädavajalik faas mõõtmine.
• Kogenud personal: Mitmetasandilise tasakaalustamise keerukus nõuab tehnikuid, kellel on rootori dünaamika ja vibratsioonianalüüsi alane täiendõpe.

Tüüpilised rakendused

Mitmetasandiline tasakaalustamine on kiirete masinatega tööstusharudes standardpraktika:

• Energiatootmine: Suured auru- ja gaasiturbiingeneraatorid
• Naftakeemia: Kiired tsentrifugaalkompressorid ja turboekspanderid
• Tselluloos ja paber: Pikad paberimasina kuivatirullid ja kalendrirullid
• Lennundus: Lennukimootorite rootorid ja turbomootorid
• Tootmine: Kiired tööpinkide spindlid

Nendes rakendustes on mitmetasandilise tasakaalustamise investeering õigustatud seadme kriitilisuse, rikete tagajärgede ja minimaalse vibratsiooniga töötamisest tuleneva tööefektiivsuse kasvu tõttu.

---

← Tagasi põhiindeksi juurde