מהו איזון רב-מישורי? שיטות רוטור גמישות • מאזן נייד, מנתח רעידות "Balanset" לאיזון דינמי של מכונות ריסוק, מאווררים, מקדחות, מקדחות על קומביינים, פירים, צנטריפוגות, טורבינות ורבים אחרים של רוטורים מהו איזון רב-מישורי? שיטות רוטור גמישות • מאזן נייד, מנתח רעידות "Balanset" לאיזון דינמי של מכונות ריסוק, מאווררים, מקדחות, מקדחות על קומביינים, פירים, צנטריפוגות, טורבינות ורבים אחרים של רוטורים

מהו איזון רב-מישורי? שיטות רוטור גמישות

פורסם על ידי admin ב-

הבנת איזון רב-מישורי

הגדרה: מהו איזון רב-מישורי?

איזון רב-מישורי הוא מתקדם מְאַזֵן הליך המשתמש בשלושה או יותר מישורי תיקון מפוזרים לאורך הרוטור כדי להשיג רמות רטט מקובלות. טכניקה זו נחוצה עבור רוטורים גמישים—רוטורים שמתכופפים או מתגמשים באופן משמעותי במהלך הפעולה מכיוון שהם פועלים במהירויות מעל אחת או יותר מהירויות קריטיות.

בְּעוֹד איזון דו-מישורי מספיק עבור רוב הרוטורים הקשיחים, איזון רב-מישורי מרחיב את העיקרון כדי להתאים לצורות הסטייה המורכבות (צורות מצב) שרוטורים גמישים מפגינים במהירויות גבוהות.

מתי נדרש איזון רב-מישורי?

איזון רב-מישורי הופך הכרחי במספר מצבים ספציפיים:

1. רוטורים גמישים הפועלים מעל מהירויות קריטיות

היישום הנפוץ ביותר הוא עבור רוטורים גמישים—רוטורים ארוכים ודקים הפועלים במהירויות גבוהות מהמהירות הקריטית הראשונה (ולפעמים השנייה או השלישית) שלהם. דוגמאות לכך כוללות:

  • רוטורים של טורבינות קיטור וגז
  • פירי מדחס במהירות גבוהה
  • גלילי מכונת נייר
  • רוטורים גדולים של גנרטור
  • רוטורים של צנטריפוגות
  • צירים במהירות גבוהה

רוטורים אלה עוברים כיפוף משמעותי במהלך הפעולה, וצורת הסטייה שלהם משתנה בהתאם למהירות הסיבוב ולאיזה מצב מעורר. שני מישורי תיקון פשוט אינם מספיקים כדי לשלוט ברעידות בכל מהירויות הפעולה.

2. רוטורים קשיחים ארוכים מאוד

אפילו חלק מהרוטורים הקשיחים, אם הם ארוכים במיוחד יחסית לקוטרם, עשויים להפיק תועלת משלושה מישורי תיקון או יותר כדי למזער רעידות במספר מיקומי מיסבים לאורך הציר.

3. רוטורים עם פיזור מסה מורכב

רוטורים עם מספר דיסקים, גלגלים או אימפלרים במיקומים ציריים שונים עשויים לדרוש איזון נפרד של כל רכיב, וכתוצאה מכך הליך איזון רב-מישורי.

4. כאשר איזון דו-מישורי מתגלה כלא מספק

אם ניסיון איזון בשני מישורים מפחית את הרטט במיקומי המיסב הנמדדים אך הרטט נשאר גבוה במיקומים ביניים לאורך הרוטור (כגון סטייה באמצע המוט), ייתכן שיהיה צורך במישורי תיקון נוספים.

האתגר: דינמיקת רוטור גמישה

רוטורים גמישים מציבים אתגרים ייחודיים שהופכים איזון רב-מישורי למורכב:

צורות מצב

כאשר רוטור גמיש עובר דרך מהירות קריטית, הוא רוטט בתבנית ספציפית הנקראת צורת מצב. המצב הראשון בדרך כלל מציג את כיפוף הציר בקשת חלקה אחת, המצב השני מציג עקומה S עם נקודת צומת במרכז, ומצבים גבוהים יותר מציגים צורות מורכבות יותר ויותר. כל מצב דורש חלוקת משקל תיקון ספציפית.

התנהגות תלוית מהירות

תגובת חוסר האיזון של רוטור גמיש משתנה באופן דרמטי עם המהירות. תיקון שעובד היטב במהירות אחת עשוי להיות לא יעיל או אפילו לא יעיל במהירות אחרת. איזון רב-מישורי חייב לקחת בחשבון את כל טווח מהירויות הפעולה.

אפקטים של צימוד צולב

באיזון רב-מישורי, משקולת תיקון בכל מישור משפיעה על הרטט בכל מיקומי המדידה. עם שלושה, ארבעה או יותר מישורי תיקון, הקשרים המתמטיים הופכים מורכבים משמעותית מאשר באיזון דו-מישורי.

הליך האיזון הרב-מישורי

ההליך מאריך את שיטת מקדם ההשפעה משמש באיזון דו-מישורי:

שלב 1: מדידות ראשוניות

מדוד רעידות במספר מיקומים לאורך הרוטור (בדרך כלל בכל מיסב, ולפעמים במקומות ביניים) במהירות הפעולה הרלוונטית. עבור רוטורים גמישים, ייתכן שיהיה צורך לבצע מדידות במספר מהירויות.

שלב 2: הגדרת מישורי תיקון

זהה את מישורי תיקון ה-N שבהם ניתן להוסיף משקולות. יש לפזר אותן לאורך הרוטור במקומות נגישים כגון אוגני צימוד, חישוקי גלגלים או טבעות איזון שתוכננו במיוחד.

שלב 3: ריצות משקל ניסיון עוקבות

בצעו N ריצות ניסיון, כל אחת עם משקל ניסיון במישור תיקון אחד. לדוגמה, עם ארבעה מישורי תיקון:

  • ריצה 1: משקל ניסיון במישור 1 בלבד
  • ריצה 2: משקל ניסיון במישור 2 בלבד
  • ריצה 3: משקל ניסיון במישור 3 בלבד
  • ריצה 4: משקל ניסיון במישור 4 בלבד

במהלך כל ריצה, מדדו את הרטט בכל מיקומי החיישן. פעולה זו בונה מטריצת מקדמי השפעה מלאה המתארת כיצד כל מישור תיקון משפיע על כל נקודת מדידה.

שלב 4: חישוב משקלי תיקון

תוכנת האיזון פותרת מערכת של N משוואות סימולטניות (כאשר N הוא מספר מישורי התיקון) כדי לחשב את האופטימלי משקולות תיקון עבור כל מישור. חישוב זה משתמש באלגברה של מטריצות והוא מורכב מדי לביצוע ידני - תוכנה מיוחדת היא חיונית.

שלב 5: התקנה ואימות

התקן את כל משקולות התיקון המחושבות בו זמנית וודא את רמות הרטט. עבור רוטורים גמישים, יש לבצע אימות על פני כל טווח מהירויות הפעולה כדי להבטיח רעידות מקובלות בכל המהירויות.

איזון מודאלי: גישה חלופית

עבור רוטורים גמישים במיוחד, טכניקה מתקדמת הנקראת איזון מודאלי יכול להיות יעיל יותר מאשר איזון רב-מישורי קונבנציונלי. איזון מודאלי מכוון למצבי רטט ספציפיים ולא למהירויות ספציפיות. על ידי חישוב משקולות תיקון התואמות את צורות המצב הטבעיות של הרוטור, ניתן להשיג תוצאות טובות יותר עם פחות ריצות ניסיון. עם זאת, שיטה זו דורשת כלי ניתוח מתוחכמים והבנה מעמיקה של הדינמיקה של הרוטור.

מורכבות ושיקולים מעשיים

איזון רב-מישורי מורכב משמעותית מאשר איזון דו-מישורי:

מספר ריצות ניסיון

מספר הניסויים הנדרשים עולה באופן ליניארי עם מספר המישורים. איזון בעל ארבעה מישורים דורש ארבע ניסויים בתוספת הניסויים הראשוניים והניסויים לאימות - סך הכל שש התחלות ועצירות. זה מגדיל את העלות, הזמן והבלאי של המכונה.

מורכבות מתמטית

פתרון עבור N משקלי תיקון דורש היפוך של מטריצה N×N, שהיא אינטנסיבית מבחינה חישובית ויכולה להיות לא יציבה מבחינה מספרית אם המדידות רועשות או אם מישורי התיקון ממוקמים בצורה גרועה.

דיוק המדידה

מכיוון שאיזון רב-מישורי מסתמך על פתרון משוואות רבות בו זמנית, שגיאות מדידה ורעש משפיעות יותר מאשר באיזון דו-מישורי. חיישנים איכותיים ואיסוף נתונים קפדני הם חיוניים.

נגישות למישור תיקון

מציאת מיקומי מישור תיקון נגישים ויעילים של N יכולה להיות מאתגרת, במיוחד במכונות שלא תוכננו במקור לאיזון רב-מישורי.

דרישות ציוד ותוכנה

איזון רב-מישורי דורש:

  • תוכנת איזון מתקדמת: מסוגל לטפל במטריצות מקדמי השפעה של N×N ולפתור מערכות של משוואות וקטוריות מורכבות.
  • חיישני רטט מרובים: מומלץ להשתמש לפחות N חיישנים (אחד לכל מיקום מדידה), אם כי חלק מהמכשירים יכולים לעבוד עם פחות חיישנים על ידי מיקומם מחדש בין ריצות.
  • מד מהירות/מקש: חיוני לדיוק שָׁלָב מְדִידָה.
  • כוח אדם מנוסה: המורכבות של איזון רב-מישורי דורשת טכנאים בעלי הכשרה מתקדמת בדינמיקת רוטורים וניתוח רעידות.

יישומים אופייניים

איזון רב-מישורי הוא נוהג סטנדרטי בתעשיות עם מכונות במהירות גבוהה:

  • ייצור חשמל: ערכות טורבינות קיטור וגז גדולות-גנרטורים
  • פטרוכימיה: מדחסים צנטריפוגליים במהירות גבוהה ומדחסי טורבו-מרחיבים
  • עיסת נייר: גלילי ייבוש למכונת נייר ארוכה וגלילי לוח שנה
  • תעופה וחלל: רוטורים ומכונות טורבו של מנועי מטוסים
  • ייצור: צירים למכונות במהירות גבוהה

ביישומים אלה, ההשקעה באיזון רב-מישורי מוצדקת בשל קריטיות הציוד, השלכות הכשל ורווחי היעילות התפעולית הנובעים מהפעלה עם רעידות מינימליות.

← חזרה לאינדקס הראשי

קטגוריות:
וואטסאפ