ISO 21940-12: Mechanikai rezgés – Rotorkiegyensúlyozás – 12. rész: Eljárások és tűrések rugalmas viselkedésű rotorokhoz

Összefoglalás

Az ISO 21940-12 szabvány a kiegyensúlyozás összetett kihívásaira ad választ. rugalmas rotorokA rugalmas rotor olyan, amelynek alakja és kiegyensúlyozatlansági eloszlása jelentősen változik a forgási sebességgel, különösen a hajlítási pontjához közeledve és azon áthaladva. kritikus sebességekA merev rotorokkal ellentétben (amelyeket a 11. rész tárgyal), egy rugalmas rotor nem egyensúlyozható ki alacsony sebességen, és nem várható el tőle, hogy nagy üzemi sebességnél is egyensúlyban maradjon. Ez a szabvány leírja azokat a speciális, többsebességes és többsíkú eljárásokat, amelyek szükségesek ezen összetett forgórendszerek megfelelő kiegyensúlyozásához, amelyek gyakoriak a nagy teljesítményű gépekben, például a gázturbinákban, kompresszorokban és hosszú ipari hengerekben.

Tartalomjegyzék (fogalmi szerkezet)

A szabvány keretet biztosít a rugalmas rotorkiegyensúlyozáshoz szükséges fejlett módszerek megértéséhez és végrehajtásához:

1. 1. A rugalmas rotorok hatóköre és osztályozása:

   Ez a bevezető fejezet meghatározza a szabvány hatályát, kimondva, hogy az olyan rotorokra vonatkozik, amelyek rugalmas viselkedést mutatnak, ami azt jelenti, hogy kiegyensúlyozatlanság-eloszlásuk és/vagy eltérített alakjuk a sebességgel változik. Bemutat egy kulcsfontosságú osztályozási rendszert, amely ezeket a rotorokat dinamikus jellemzőik alapján kategorizálja, ami elengedhetetlen a megfelelő kiegyensúlyozási stratégia kiválasztásához. Az osztályok a következőkből állnak:

   • 1. osztály: Merev rotorok (az ISO 21940-11 szabvány hatálya alá tartozik).
   • 2. osztály: Kvázi-merev rotorok, amelyek alacsony fordulatszámon kiegyensúlyozhatók, de üzemi sebességnél trimmelésre lehet szükség.
   • 3. osztály: Több sebességen kiegyensúlyozást igénylő rotorok, gyakran a befolyásolási együttható módszer, jellemzően egy vagy több kritikus sebességen halad át.
   • 4. és 5. osztály: Rendkívül rugalmas rotorok, mint például a nagy turbinagenerátorokban lévők, amelyek fejlett modális kiegyensúlyozási technikákat igényelnek a többszörös hajlítási módok korrigálásához.

   Ez az osztályozás szisztematikus módszert kínál a kiegyensúlyozási feladat összetettségének meghatározására, valamint a sikeres kiegyensúlyozás eléréséhez szükséges eljárások meghatározására a teljes üzemi sebességtartományban.

2. 2. Kiegyensúlyozási eljárások:

   Ez a fejezet alkotja a szabvány műszaki magját, amely részletezi a hajlékony rotorokhoz szükséges fejlett, többlépcsős eljárásokat. Kifejti, hogy egy egyszerű alacsony sebességű kiegyensúlyozás nem elegendő, és azt nagy sebességű technikákkal kell kiegészíteni a rotor görbülésének figyelembevétele érdekében. A szabvány két fő módszertant vázol fel:

   • A Befolyásolási együttható Módszer: Ez egy sokoldalú és széles körben alkalmazott technika. Egy ismert próbasúly szisztematikus elhelyezésének folyamatát foglalja magában, amely során egyszerre egy korrekciós síkban elhelyeznek egy ismert próbasúlyt, és mérik a kapott rezgésválaszt (amplitúdó és fázis) több helyen és több sebességen. Ez a folyamat minden korrekciós síkra megismétlődik. A gyűjtött adatokat egy „befolyásolási együtthatók” mátrixának kiszámítására használják, amely matematikailag meghatározza, hogy egy kiegyensúlyozatlanság bármely síkban hogyan befolyásolja a rezgést bármely mérési ponton és sebességen. Egy számítógép ezután ezt a mátrixot használja a korrekciós súlyok halmazának és azok szögelhelyezésének meghatározásához, amelyek az összes síkon szükségesek a rezgés egyidejű minimalizálásához a teljes sebességtartományban.
   • Modális kiegyensúlyozás: Ez egy fizikailag intuitívabb módszer, amely a rotor minden egyes hajlítási módját különálló kiegyensúlyozatlansági problémaként kezeli. Az eljárás során a rotort egy adott kritikus sebességgel vagy ahhoz közeli sebességgel járatják, hogy maximálisan gerjesztsék a megfelelő módus alakját. Rezgésmérésekkel azonosítják az adott módus „nehéz pontjának” helyét, és korrekciós súlyokat helyeznek el az adott módus alakjának maximális elhajlási pontjain (anti-csomópontokon), hogy ellensúlyozzák azt. Ezt a folyamatot ezután egymás után megismétlik a rotor üzemi sebességtartományán belüli minden egyes jelentős hajlítási módra, így a rotort hatékonyan kiegyensúlyozzák egy módusonként egyszerre.
3. 3. Az egyensúlyi tűrések specifikációja:

   Ez a fejezet elmagyarázza, hogy a merev rotorokhoz használt egyszerű G-minőségű tűrések gyakran nem elegendőek a rugalmas rotorokhoz. Ehelyett átfogóbb tűréshatárokat mutat be, amelyek számos tényezőn alapulhatnak, beleértve a következőket:

   • A reziduális modális kiegyensúlyozatlanság határértékei minden jelentős hajlítási módra.
   • A tengely abszolút rezgési amplitúdóinak korlátai meghatározott helyeken és sebességeken (különösen üzemi sebességnél).
   • A csapágyakra átvitt erők korlátai.
4. 4. A végső egyenleg állapotának ellenőrzése:

   Ez az utolsó szakasz részletezi a sikeresen kiegyensúlyozott hajlékony rotor elfogadási kritériumait. Egy merev rotorral ellentétben, amelyet csak egy sebességnél kell ellenőrizni, a hajlékony rotor esetében a teljes üzemi sebességtartományban meg kell erősíteni, hogy kiegyensúlyozott. A végső korrekciós súlyok felvitele után a rotort egy végső bemelegítési tesztnek vetik alá. E bemelegítés során a rezgést folyamatosan figyelik a kulcsfontosságú pontokon (például csapágyakon és a maximális elhajlás pontjain). A szabvány előírja, hogy a rotort csak akkor tekintik elfogadhatóan kiegyensúlyozottnak, ha a mért rezgés minden sebességnél az előre meghatározott tűréshatárok alatt marad, különösen a kritikus sebességeken való áthaladáskor és a maximális folyamatos üzemi sebességen való tartózkodáskor. Ez az átfogó ellenőrzés biztosítja, hogy a rotor összetett dinamikus viselkedését hatékonyan szabályozzák.

Kulcsfogalmak

• Rugalmas vs. merev viselkedés: Az alapvető különbség. Egy rotor hajlékony, ha üzemi sebessége az első hajlítási természetes frekvenciájának (kritikus sebesség) jelentős hányada (jellemzően >70%). Ahogy a rotor gyorsabban forog, a centrifugális erők görbületet okoznak, megváltoztatva az egyensúlyhiányát.
• Kritikus sebességek és módformák: A forgórész kritikus sebességeinek és a hozzájuk tartozó „módusalakoknak” (a rotor ezen a sebességen felvett hajlási alakjának) megértése elengedhetetlen a forgórész rugalmas kiegyensúlyozásához. Minden módust különálló kiegyensúlyozási problémaként kell kezelni.
• Többsíkú, többsebességes kiegyensúlyozás: Az alapvető módszertan. A merev rotorokkal ellentétben, amelyek két síkban, egyetlen alacsony sebességgel kiegyensúlyozhatók, a rugalmas rotorok több síkban korrekciót és több sebességen történő méréseket igényelnek a teljes sebességtartományban történő zökkenőmentes működés biztosítása érdekében.
• Modális kiegyensúlyozás: Egy hatékony technika, ahol súlyokat adnak hozzá, hogy kifejezetten ellensúlyozzák az egyes hajlítási módokhoz kapcsolódó kiegyensúlyozatlanságot. Például az első hajlítási mód kiegyensúlyozásához súlyokat helyeznek az adott módhoz tartozó maximális elhajlás pontjára.

← Vissza a fő tartalomjegyzékhez