ISO 21940-12: Mehaničke vibracije – Balansiranje rotora – Dio 12: Postupci i tolerancije za rotore s fleksibilnim ponašanjem

Sažetak

ISO 21940-12 se bavi složenim izazovom uravnoteženja fleksibilni rotoriFleksibilni rotor je onaj čiji se oblik i raspodjela neravnoteže značajno mijenjaju s brzinom vrtnje, posebno kako se približava i prolazi kroz svoje savijanje. kritične brzineZa razliku od krutih rotora (obuhvatanih u 11. dijelu), fleksibilni rotor ne može se balansirati pri maloj brzini i ne može se očekivati da će ostati u ravnoteži pri velikoj radnoj brzini. Ovaj standard pruža specijalizirane, višebrzinske i višeravninske postupke potrebne za pravilno balansiranje ovih složenih rotirajućih sustava, koji su uobičajeni u visokoučinkovitim strojevima poput plinskih turbina, kompresora i dugih industrijskih valjaka.

Sadržaj (Konceptualna struktura)

Standard pruža okvir za razumijevanje i izvršavanje naprednih metoda potrebnih za fleksibilno balansiranje rotora:

1. 1. Opseg i klasifikacija fleksibilnih rotora:

   Ovo početno poglavlje definira opseg norme, navodeći da se primjenjuje na rotore koji pokazuju fleksibilno ponašanje, što znači da se njihova raspodjela neuravnoteženosti i/ili otklonjeni oblik mijenjaju s brzinom. Uvodi ključni klasifikacijski sustav za kategorizaciju ovih rotora na temelju njihovih dinamičkih karakteristika, što je bitno za odabir odgovarajuće strategije balansiranja. Klase se kreću od:

   • Razred 1: Kruti rotori (obuhvata normu ISO 21940-11).
   • Razred 2: Kvazi-kruti rotori, koji se mogu balansirati pri maloj brzini, ali mogu zahtijevati balansiranje pri radnoj brzini.
   • Razred 3: Rotori koji zahtijevaju balansiranje pri više brzina, često korištenjem koeficijent utjecaja metoda, obično prolazeći kroz jednu ili više kritičnih brzina.
   • Razred 4 i 5: Vrlo fleksibilni rotori, poput onih u velikim turbogeneratorima, koji zahtijevaju napredne tehnike modalnog balansiranja za ispravljanje višestrukih načina savijanja.

   Ova klasifikacija pruža sustavan način određivanja složenosti zadatka balansiranja i potrebnih postupaka za postizanje uspješnog balansiranja u cijelom rasponu radnih brzina.

2. 2. Postupci uravnoteženja:

   Ovo poglavlje čini tehničku jezgru standarda, detaljno opisujući napredne, višestupanjske postupke potrebne za fleksibilne rotore. Objašnjava da jednostavna ravnoteža pri malim brzinama nije dovoljna i da se mora nadopuniti tehnikama velike brzine kako bi se uzelo u obzir savijanje rotora. Standard ocrtava dvije primarne metodologije:

   • The Koeficijent utjecaja Metoda: Ovo je svestrana i široko korištena tehnika. Uključuje sustavni proces postavljanja poznatog probnog utega u jednu korekcijsku ravninu istovremeno i mjerenje rezultirajućeg vibracijskog odziva (amplitude i faze) na više lokacija i pri više brzina. Ovaj se proces ponavlja za svaku korekcijsku ravninu. Prikupljeni podaci koriste se za izračun matrice "koeficijenata utjecaja", koja matematički definira kako neravnoteža u bilo kojoj ravnini utječe na vibracije u bilo kojoj točki mjerenja i brzini. Računalo zatim koristi ovu matricu za rješavanje skupa korekcijskih utega i njihovih kutnih položaja potrebnih u svim ravninama kako bi se istovremeno minimizirale vibracije u cijelom rasponu brzina.
   • Modalno uravnoteženje: Ovo je fizički intuitivnija metoda koja svaki način savijanja rotora tretira kao zaseban problem neuravnoteženosti. Postupak uključuje pokretanje rotora na ili blizu određene kritične brzine kako bi se maksimalno pobudio odgovarajući oblik načina rada. Mjerenja vibracija se provode kako bi se identificirala lokacija „teške točke“ za taj način rada, a korekcijski utezi se postavljaju na točke maksimalnog otklona (antičvorovi) za taj oblik načina rada kako bi se to suzbilo. Ovaj se postupak zatim ponavlja sekvencijalno za svaki značajan način savijanja unutar raspona radne brzine rotora, učinkovito uravnotežujući rotor jedan način rada istovremeno.
3. 3. Specifikacija tolerancija ravnoteže:

   Ovo poglavlje objašnjava da jednostavne tolerancije G-razreda koje se koriste za krute rotore često nisu dovoljne za fleksibilne rotore. Umjesto toga, uvodi sveobuhvatnije kriterije tolerancije, koji se mogu temeljiti na nekoliko čimbenika, uključujući:

   • Ograničenja preostale modalne neravnoteže za svaki značajni mod savijanja.
   • Ograničenja apsolutnih amplituda vibracija osovine na određenim mjestima i brzinama (posebno pri radnoj brzini).
   • Ograničenja prenesenih sila na ležajeve.
4. 4. Provjera stanja konačnog stanja:

   Ovaj posljednji odjeljak detaljno opisuje kriterije prihvatljivosti za uspješno uravnotežen fleksibilni rotor. Za razliku od krutog rotora, kojem je potrebna provjera samo pri jednoj brzini, kod fleksibilnog rotora mora se potvrditi da je u ravnoteži u cijelom rasponu radnih brzina. Nakon primjene konačnih korekcijskih utega, rotor se podvrgava završnom ispitivanju. Tijekom ovog ispitivanja, vibracije se kontinuirano prate na ključnim mjestima (kao što su ležajevi i točke maksimalnog otklona). Standard specificira da se rotor smatra prihvatljivo uravnoteženim samo ako izmjerene vibracije ostanu ispod unaprijed definiranih granica tolerancije pri svim brzinama, posebno pri prolasku kroz kritične brzine i pri zadržavanju na maksimalnoj kontinuiranoj radnoj brzini. Ova sveobuhvatna provjera osigurava da je složeno dinamičko ponašanje rotora učinkovito kontrolirano.

Ključni koncepti

• Fleksibilno naspram rigidnog ponašanja: Temeljna razlika. Rotor je fleksibilan ako je njegova radna brzina značajan dio (obično >70%) njegove prve prirodne frekvencije savijanja (kritične brzine). Kako se rotor brže okreće, centrifugalne sile uzrokuju njegovo savijanje, mijenjajući njegovu neuravnoteženost.
• Kritične brzine i oblici modova: Razumijevanje kritičnih brzina rotora i pridruženih "oblika moda" (oblika u koji se rotor savija pri toj brzini) ključno je za fleksibilno balansiranje rotora. Svaki mod mora se tretirati kao zaseban problem balansiranja.
• Višeravninsko, višebrzinsko balansiranje: Osnovna metodologija. Za razliku od krutih rotora, koji se mogu balansirati u dvije ravnine pri jednoj maloj brzini, fleksibilni rotori zahtijevaju korekcije u više ravnina i mjerenja pri više brzina kako bi se osigurao nesmetan rad u cijelom rasponu brzina.
• Modalno uravnoteženje: Moćna tehnika u kojoj se utezi dodaju kako bi se specifično suzbila neravnoteža povezana sa svakim načinom savijanja. Na primjer, za uravnoteženje prvog načina savijanja, utezi se postavljaju na mjesto maksimalnog otklona za taj način.

← Natrag na glavni indeks