A többsíkú kiegyensúlyozás megértése
Definíció: Mi a többsíkú kiegyensúlyozás?
Többsíkú kiegyensúlyozás egy fejlett kiegyensúlyozás eljárás, amely három vagy több felhasználásával korrekciós síkok a rotor hosszában elosztva az elfogadható rezgési szintek elérése érdekében. Ez a technika szükséges a rugalmas rotorok—olyan rotorok, amelyek működés közben jelentősen meghajlanak vagy meghajlanak, mivel egy vagy több sebességnél nagyobb sebességgel forognak kritikus sebességek.
Míg kétsíkú kiegyensúlyozás Míg a legtöbb merev rotorhoz elegendő, a többsíkú kiegyensúlyozás kiterjeszti az elvet, hogy figyelembe vegye a rugalmas rotorok nagy sebességnél mutatott összetett elhajlási alakjait (módusalakokat).
Mikor van szükség több síkú kiegyensúlyozásra?
A többsíkú kiegyensúlyozás számos konkrét helyzetben szükségessé válik:
1. Kritikus sebesség felett működő rugalmas rotorok
A leggyakoribb alkalmazás a következőre vonatkozik: rugalmas rotorok—hosszú, karcsú rotorok, amelyek az első (és néha a második vagy harmadik) kritikus sebességüknél nagyobb sebességgel működnek. Példák többek között:
- Gőz- és gázturbina rotorok
- Nagy sebességű kompresszortengelyek
- Papírgép tekercsek
- Nagy generátorrotorok
- Centrifuga rotorok
- Nagy sebességű orsók
Ezek a rotorok működés közben jelentős hajláson mennek keresztül, és elhajlási alakjuk a forgási sebességtől és a gerjesztett módustól függően változik. Két korrekciós sík egyszerűen nem elegendő a rezgés szabályozásához minden üzemi sebesség mellett.
2. Nagyon hosszú, merev rotorok
Még néhány merev rotor is, ha rendkívül hosszú az átmérőjükhöz képest, előnyös lehet három vagy több korrekciós síkkal minimalizálni a rezgést a tengely mentén található több csapágyponton.
3. Komplex tömegeloszlású rotorok
A több, különböző tengelyirányú helyeken elhelyezkedő tárcsával, kerékkel vagy járókerékkel rendelkező rotorok esetében szükség lehet az egyes elemek egyedi kiegyensúlyozására, ami több síkban történő kiegyensúlyozási eljárást eredményez.
4. Amikor a kétsíkú kiegyensúlyozás nem bizonyul megfelelőnek
Ha egy kétsíkú kiegyensúlyozási kísérlet csökkenti a rezgést a mért csapágyhelyeken, de a rezgés továbbra is magas marad a rotor mentén található közbenső pontokon (például a középtávú elhajlásnál), további korrekciós síkokra lehet szükség.
A kihívás: Rugalmas rotordinamika
A rugalmas rotorok egyedi kihívásokat jelentenek, amelyek megnehezítik a többsíkú kiegyensúlyozást:
Mód alakzatok
Amikor egy rugalmas rotor áthalad egy kritikus sebesség, egy meghatározott mintázatban rezeg, amelyet módusalaknak nevezünk. Az első módus jellemzően egyetlen sima ívben mutatja a tengely hajlását, a második módus egy S-görbét mutat egy középen lévő csomóponttal, a magasabb módusok pedig egyre összetettebb alakzatokat mutatnak. Minden módushoz speciális korrekciós súlyelosztás szükséges.
Sebességfüggő viselkedés
Egy rugalmas rotor kiegyensúlyozatlansági reakciója drámaian változik a sebességgel. Az egyik sebességnél jól működő korrekció egy másik sebességnél hatástalan, vagy akár kontraproduktív is lehet. A többsíkú kiegyensúlyozásnak a teljes üzemi sebességtartományt figyelembe kell vennie.
Keresztkapcsolási hatások
Többsíkú kiegyensúlyozás esetén egy korrekciós súly bármely síkban befolyásolja a rezgést az összes mérési helyen. Három, négy vagy több korrekciós sík esetén a matematikai összefüggések jelentősen bonyolultabbá válnak, mint a kétsíkú kiegyensúlyozásnál.
A többsíkú kiegyensúlyozási eljárás
Az eljárás kiterjeszti a befolyásolási együttható módszer kétsíkú kiegyensúlyozásban használják:
1. lépés: Kezdeti mérések
A rezgés mérése a rotor több pontján (jellemzően minden csapágynál, és néha a közbenső helyeken) a kérdéses üzemi sebességen. Rugalmas rotorok esetén a méréseket több sebességnél kell elvégezni.
2. lépés: Korrekciós síkok meghatározása
Határozza meg az N korrekciós síkokat, ahová súlyokat lehet hozzáadni. Ezeket a rotor hosszában kell elosztani, könnyen hozzáférhető helyeken, például tengelykapcsoló peremeken, keréktárcsákon vagy speciálisan kialakított kiegyensúlyozó gyűrűkön.
3. lépés: Szekvenciális próbasúlyozások
Végezzen el N próbafuttatást, mindegyiket egy próbasúly egy korrekciós síkban. Például négy korrekciós síkkal:
- 1. futtatás: Próbasúly csak az 1. síkban
- 2. futtatás: Próbasúly csak a 2. síkban
- 3. futtatás: Próbasúly csak a 3. síkban
- 4. futtatás: Próbasúly csak a 4. síkban
Minden futtatás során mérje meg a rezgést az összes érzékelőhelyen. Ez egy teljes befolyásolási együttható mátrixot hoz létre, amely leírja, hogy az egyes korrekciós síkok hogyan befolyásolják az egyes mérési pontokat.
4. lépés: Korrekciós súlyok kiszámítása
A kiegyensúlyozó szoftver N egyidejű egyenletből álló rendszert old meg (ahol N a korrekciós síkok száma) az optimális érték kiszámításához. korrekciós súlyok minden síkra. Ez a számítás mátrixalgebrát használ, és túl bonyolult ahhoz, hogy manuálisan elvégezzük – speciális szoftverre van szükség.
5. lépés: Telepítés és ellenőrzés
Szerelje fel egyszerre az összes kiszámított korrekciós súlyt, és ellenőrizze a rezgési szinteket. Rugalmas rotorok esetén az ellenőrzést a teljes üzemi sebességtartományban el kell végezni, hogy minden sebességnél elfogadható rezgést lehessen biztosítani.
Modális kiegyensúlyozás: alternatív megközelítés
A rendkívül rugalmas rotorokhoz egy fejlett technika, az ún. modális kiegyensúlyozás hatékonyabb lehet, mint a hagyományos többsíkú kiegyensúlyozás. A modális kiegyensúlyozás specifikus rezgési módokat céloz meg, nem pedig specifikus sebességeket. A rotor természetes módusának alakjához illeszkedő korrekciós súlyok kiszámításával jobb eredményeket lehet elérni kevesebb próbaüzemmel. Ez a módszer azonban kifinomult elemző eszközöket és a rotor dinamikájának mélyreható ismeretét igényli.
Komplexitás és gyakorlati megfontolások
A többsíkú kiegyensúlyozás lényegesen összetettebb, mint a kétsíkú kiegyensúlyozás:
Próbafuttatások száma
A szükséges próbafutások száma lineárisan növekszik a síkok számával. Egy négysíkú mérleg négy próbafutást igényel, plusz a kezdeti és ellenőrző futtatásokat – összesen hat indítást és leállítást. Ez növeli a költségeket, az időt és a gép kopását.
Matematikai komplexitás
Az N korrekciós súly megoldása egy N×N mátrix invertálását igényli, ami számításigényes, és numerikusan instabil lehet, ha a mérések zajosak, vagy ha a korrekciós síkok rosszul vannak elhelyezve.
Mérési pontosság
Mivel a többsíkú kiegyensúlyozás számos egyidejű egyenlet megoldásán alapul, a mérési hibák és a zaj nagyobb hatással bírnak, mint a kétsíkú kiegyensúlyozásnál. A kiváló minőségű érzékelők és a gondos adatgyűjtés elengedhetetlen.
Korrekciós sík akadálymentesítése
N db könnyen hozzáférhető és hatékony korrekciós síkhely megtalálása kihívást jelenthet, különösen azokon a gépeken, amelyeket eredetileg nem többsíkú kiegyensúlyozásra terveztek.
Berendezési és szoftverkövetelmények
A többsíkú kiegyensúlyozáshoz a következők szükségesek:
- Fejlett kiegyensúlyozó szoftver: Képes N×N befolyásolási együttható mátrixok kezelésére és komplex vektoregyenlet-rendszerek megoldására.
- Több rezgésérzékelő: Legalább N érzékelő (mérési helyenként egy) használata ajánlott, bár egyes műszerek kevesebb érzékelővel is működnek, ha a mérések között áthelyezik azokat.
- Fordulatszámmérő/Keyphasor: Alapvető a pontos fázis mérés.
- Tapasztalt személyzet: A többsíkú kiegyensúlyozás összetettsége olyan technikusokat igényel, akik haladó szintű képzettséggel rendelkeznek a rotordinamika és a rezgéselemzés területén.
Tipikus alkalmazások
A többsíkú kiegyensúlyozás bevett gyakorlat a nagy sebességű gépekkel működő iparágakban:
- Energiatermelés: Nagy gőz- és gázturbina-generátorok
- Petrolkémia: Nagy sebességű centrifugális kompresszorok és turbóexpanderek
- Cellulóz és papír: Hosszú papírgép szárítóhengerek és naptárhengerek
- Repülőgépipar: Repülőgép-hajtómű rotorok és turbógépek
- Gyártás: Nagy sebességű szerszámgép-orsók
Ezekben az alkalmazásokban a többsíkú kiegyensúlyozásba való befektetést a berendezés kritikussága, a meghibásodás következményei és a minimális rezgéssel történő működésből adódó működési hatékonyságnövekedés indokolja.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 