ISO 21940-12: Eljárások és tűrések rugalmas viselkedésű rotorokhoz
ISO 21940-12 az a nemzetközi szabvány, amely az egyensúlyozás nehezebb problémájával foglalkozik. rugalmas rotorok - olyan rotorok, amelyek alakja és kiegyensúlyozatlansági eloszlása jelentősen változik a sebességgel, különösen a hajlítási tartományukhoz közeledve és azon áthaladva. kritikus sebességek. Teljes címe “Mechanikai rezgés - Rotor kiegyensúlyozása - 12. rész: Eljárások és tűrések rugalmas viselkedésű rotorok esetén.” Ellentétben a merev rotor, amelyet alacsony fordulatszámon egyszer ki lehet egyensúlyozni, és bízni lehet abban, hogy egyensúlyban marad, egy nyugalomban kiegyensúlyozott rugalmas rotor az üzemi fordulatszámon hevesen rezeghet. Ez a szabvány biztosítja az ilyen rotorok által megkövetelt, több sebességű, több síkban történő speciális eljárásokat, és ez a természetes párja a következőknek ISO 21940-11, amely a merev rotorokat szabályozza.
1. A rotorok alkalmazási köre és osztályozása
A szabvány minden olyan rotorra vonatkozik, amelynek kiegyensúlyozatlansági eloszlása és/vagy elhajlási alakja a sebességgel változik. Az ISO 21940-12 szabvány a tipikusan a következőkre vonatkozó munkákat veszi körül rotor konfigurációk rugalmas viselkedéssel és a hozzájuk illeszkedő kiegyenlítő eljárásokkal, nem pedig számozott osztályrendszerrel. Az alábbi, széles körben idézett öt kategóriás rendszer valójában az időközben hatályon kívül helyezett ISO 11342:1998 szabványból származik, és továbbra is hasznos útmutató a munkák összetettségéhez; a rotorok a közel merevtől a nagyon rugalmasig terjednek:
- 1. osztály - Merev rotorok: a teljes sebességtartományban mereven viselkednek, és az ISO 21940-11 szabvány szerint kezelik őket.
- osztály - Kvázi-merev rotorok: alacsony fordulatszámon kiegyensúlyozható, de szükség lehet egy egyensúlyozás üzemi sebességgel a maradék hajlítás eltüntetése érdekében.
- 3. osztály - több sebességen kiegyensúlyozást igénylő rotorok: jellemzően egy vagy több kritikus sebességen haladnak át, leggyakrabban egyensúlyban a befolyásossági együttható módszer.
- 4. és 5. osztály - Nagy rugalmasságú rotorok: mint például a nagy turbinagenerátorok tengelyei, amelyek többféle hajlítási módot gerjesztenek, és amelyeknek fejlett modális kiegyensúlyozás az egyes üzemmódok korrigálásához.
A rotor megfelelő osztályba sorolása előre megmondja az elemzőnek, hogy milyen összetett lesz a feladat, és hogy melyik eljáráshoz kell nyúlnia.
2. Kiegyensúlyozási eljárások: Két alapvető módszer
Ez a fejezet a szabvány technikai magja. Központi üzenete az, hogy a kis sebességű kiegyensúlyozás önmagában nem elegendő a hajlékony rotorhoz, és azt ki kell egészíteni a tengely hajlítását figyelembe vevő nagy sebességű munkával. Az ISO 21940-12 ezt a munkát a kiegyensúlyozási eljárások családjába szervezi - a kis sebességű eljárások (A-tól F-ig, mint például az egysíkú, a kétsíkú és az összeszerelés során szakaszosan végzett kiegyensúlyozás) és a nagy sebességű eljárások (G-től I-ig, amelyeket egy vagy több megemelt sebességgel végeznek). A nagy sebességű eljárások két fő technikán alapulnak:
A befolyásolási együttható módszere
Ez a sokoldalú, széles körben használt technika egy ismert próbasúly egyszerre egy korrekciós síkban, és rögzíti az így kapott rezgés válasz - mindkettő amplitúdó és fázis - több mérési ponton és több sebességen keresztül. Ha ezt minden sík esetében megismételjük, akkor egy olyan befolyásoló együtthatókból álló mátrixot kapunk, amely matematikailag leírja, hogy a kiegyensúlyozatlanság bármely síkban hogyan befolyásolja a rezgést bármely ponton és sebességnél. Ezután a számítógép invertálja ezt a mátrixot, hogy megoldja a korrekciós tömegek és szögek azon halmazát, amelyek egyszerre minimalizálják a rezgést a teljes üzemi tartományban. Ugyanez a matematika áll az egysíkú munka hátterében; ezt interaktív módon vizsgálhatja meg a Befolyásolási együttható kalkulátor.
Modális kiegyensúlyozás
A modális kiegyensúlyozás a fizikailag intuitívabb megközelítés: minden egyes hajlítást mód a rotor különálló kiegyensúlyozatlansági problémaként. A forgórészt egy kiválasztott kritikus fordulatszámon vagy annak közelében működtetik, hogy a megfelelő módusforma maximálisan gerjesztődjön; a rezgésmérések ezután meghatározzák az adott módus tényleges “nehéz pontját”, és korrekciós súlyokat helyeznek el a maximális elhajlás pontjain - az ellencsomópontokon -, hogy ellensúlyozzák azt. A folyamatot módusról módusra megismételjük a működési tartományon belüli minden jelentős hajlítási módus esetében, a rotor kiegyensúlyozását módusonként elvégezve. A két módszer nem rivalizál egymással; a nagy gépeket gyakran hibrid módszerrel egyensúlyozzák ki, amely a síkok kiválasztásához modális betekintést, a súlyok finomításához pedig befolyásolási együtthatókat használ.
3. Egyensúlyi tűréshatárok meghatározása
Az egyszerű G-osztályú tolerancia, amely a merev forgórészeknél olyan jól működik, általában nem megfelelő a hajlékony forgórészeknél, mivel egyetlen excentricitási értékkel nem lehet a sebességfüggő hajlítást megragadni. Az ISO 21940-12 ezért szélesebb tűrési kritériumokat vezet be, amelyek a következőkön alapulhatnak:
- Korlátok a maradék modális kiegyensúlyozatlanság minden egyes jelentős hajlítási módra.
- Korlátok a abszolút tengelyrezgés amplitúdók meghatározott helyeken és sebességgel, különösen üzemi sebességnél.
- Korlátok a a csapágyakra ható erők.
Ezek a rezgés- és erőalapú határértékek az elfogadási kritériumokat olyan üzemi súlyossági szabványokhoz kötik, mint például a ISO 20816 sorozatokra, nem pedig egyetlen maradékegyenleg-egyenlőtlenségi számra.
4. A végső egyenlegállapot ellenőrzése
A rugalmas rotor elfogadása alapvetően különbözik a merev rotorétól. A merev rotor ellenőrzése egyetlen fordulatszámon történik; a rugalmas rotor egyensúlyát a teljes élettartama alatt meg kell erősíteni. teljes működési tartomány. Az utolsó korrekciók után a rotor egy run-up, a rezgés folyamatos ellenőrzésével a kulcsfontosságú helyeken, például a csapágyaknál és a maximális lehajlás pontjain. A rotor csak akkor fogadható el, ha a mért rezgés minden fordulatszámon az előre meghatározott határértékek alatt marad - különösen az egyes kritikus fordulatszámok áthaladása és a maximális folyamatos üzemi fordulatszámon való tartózkodás közben. Ez az átfogó ellenőrzés megerősíti, hogy a rotor teljes dinamikus viselkedése ellenőrzés alatt áll.
5. A terepi dimenzió és gyakorlati eszközök
Míg a rugalmas rotorokkal végzett munka nagy sebességű kiegyensúlyozó berendezéseken történik, ugyanazok az amplitúdó- és fázismérési ismeretek vonatkoznak a következőkre is helyszíni kiegyensúlyozás és a trimm kiegyensúlyozását, miután a gépet üzembe helyezték. Egy hordozható kétcsatornás analizátor, mint például a Balanset-1A 1× amplitúdót és fázist rögzít a gép saját csapágyaiban, kiszámítja a befolyásoló együtthatókat, és lehetővé teszi a mérnök számára, hogy üzemi sebességnél, szétszerelés nélkül alkalmazza és ellenőrizze a trimmkorrekciót - erre gyakran van szükség a 2. osztályú, kvázi-merev rotorok esetében, amelyek átmennek a műhelyi mérlegen, de üzem közben mégis kissé elhajlanak. A telepített közepes és nagy gépek esetében a speciális helyszíni eljárások és biztosítékok a ISO 21940-13 e rész mellett alkalmazandó.
6. Kulcsfogalmak, amelyeket magunkkal vihetünk
- Rugalmas vs. merev viselkedés: a rotor rugalmasnak minősül, amint üzemi sebessége eléri az első hajlítási sebességének jelentős részét - jellemzően 70% felett -. sajátfrekvencia. Ahogy gyorsabban forog, a centrifugális erők meghajlítják és megváltoztatják az egyensúlyát.
- Kritikus sebességek és üzemmódok: A rotor kritikus fordulatszámainak és az egyes fordulatszámoknál kialakuló alakzatoknak az ismerete alapvető fontosságú; minden üzemmód külön kiegyensúlyozási problémát jelent.
- Többsíkú, többsebességes: a több síkban végzett korrekciók, amelyekhez több sebességen végzett mérések szolgáltatnak információt, inkább a szabály, mint a kivétel.
- Modális kiegyensúlyozás: egy erőteljes stratégia, amelyben súlyokat adnak hozzá, hogy ellensúlyozzák az egyes hajlítási módok kiegyensúlyozatlanságát az ellencsomópontokban.
