ISO 21940-12: Getaran mekanis – Penyeimbangan rotor – Bagian 12: Prosedur dan toleransi untuk rotor dengan perilaku fleksibel

Ringkasan

ISO 21940-12 membahas tantangan kompleks dalam menyeimbangkan rotor fleksibelRotor fleksibel adalah rotor yang bentuk dan distribusi ketidakseimbangannya berubah secara signifikan terhadap kecepatan putaran, terutama saat mendekati dan melewati titik tekuknya. kecepatan kritisTidak seperti rotor kaku (dibahas di Bagian 11), rotor fleksibel tidak dapat diseimbangkan pada kecepatan rendah dan diharapkan tetap seimbang pada kecepatan layanannya yang tinggi. Standar ini menyediakan prosedur khusus, multi-kecepatan, dan multi-bidang yang diperlukan untuk menyeimbangkan sistem putar kompleks ini dengan tepat, yang umum digunakan pada mesin berkinerja tinggi seperti turbin gas, kompresor, dan rol industri panjang.

Daftar Isi (Struktur Konseptual)

Standar ini menyediakan kerangka kerja untuk memahami dan menjalankan metode canggih yang diperlukan untuk penyeimbangan rotor yang fleksibel:

1. 1. Cakupan dan Klasifikasi Rotor Fleksibel:

   Bab awal ini mendefinisikan cakupan standar, menyatakan bahwa standar ini berlaku untuk rotor yang menunjukkan perilaku fleksibel, yang berarti distribusi ketidakseimbangan dan/atau bentuk defleksinya berubah seiring kecepatan. Bab ini memperkenalkan sistem klasifikasi penting untuk mengkategorikan rotor ini berdasarkan karakteristik dinamisnya, yang penting untuk memilih strategi penyeimbangan yang tepat. Kelas-kelas tersebut meliputi:

   • Kelas 1: Rotor Kaku (dicakup oleh ISO 21940-11).
   • Kelas 2: Rotor semi-kaku, yang dapat diseimbangkan pada kecepatan rendah tetapi mungkin memerlukan penyeimbangan trim pada kecepatan servis.
   • Kelas 3: Rotor yang memerlukan penyeimbangan pada beberapa kecepatan, sering kali menggunakan koefisien pengaruh metode, biasanya melewati satu atau lebih kecepatan kritis.
   • Kelas 4 & 5: Rotor yang sangat fleksibel, seperti yang ada pada generator turbin besar, yang memerlukan teknik penyeimbangan modal tingkat lanjut untuk mengoreksi beberapa mode pembengkokan.

   Klasifikasi ini menyediakan cara sistematis untuk menentukan kompleksitas tugas penyeimbangan dan prosedur yang diperlukan untuk mencapai keseimbangan yang sukses di seluruh rentang kecepatan operasi.

2. 2. Prosedur Penyeimbangan:

   Bab ini merupakan inti teknis standar, yang merinci prosedur multi-tahap canggih yang diperlukan untuk rotor fleksibel. Bab ini menjelaskan bahwa keseimbangan kecepatan rendah saja tidak cukup dan harus dilengkapi dengan teknik kecepatan tinggi untuk memperhitungkan pembengkokan rotor. Standar ini menguraikan dua metodologi utama:

   • The Koefisien Pengaruh Metode: Ini adalah teknik yang serbaguna dan banyak digunakan. Teknik ini melibatkan proses sistematis menempatkan bobot uji yang diketahui pada satu bidang koreksi pada satu waktu dan mengukur respons getaran yang dihasilkan (amplitudo dan fase) di berbagai lokasi dan kecepatan. Proses ini diulang untuk setiap bidang koreksi. Data yang terkumpul digunakan untuk menghitung matriks "koefisien pengaruh", yang secara matematis mendefinisikan bagaimana ketidakseimbangan pada bidang apa pun memengaruhi getaran pada setiap titik dan kecepatan pengukuran. Komputer kemudian menggunakan matriks ini untuk menentukan himpunan bobot koreksi dan penempatan sudutnya yang diperlukan di semua bidang untuk meminimalkan getaran secara simultan pada seluruh rentang kecepatan.
   • Penyeimbangan Modal: Ini adalah metode yang lebih intuitif secara fisik yang memperlakukan setiap mode tekuk rotor sebagai masalah ketidakseimbangan yang terpisah. Prosedur ini melibatkan pengoperasian rotor pada atau mendekati kecepatan kritis tertentu untuk memaksimalkan eksitasi bentuk mode yang sesuai. Pengukuran getaran dilakukan untuk mengidentifikasi lokasi "titik berat" untuk mode tersebut, dan bobot koreksi ditempatkan pada titik defleksi maksimum (anti-node) untuk bentuk mode tersebut untuk mengimbanginya. Proses ini kemudian diulang secara berurutan untuk setiap mode tekuk yang signifikan dalam rentang kecepatan operasi rotor, sehingga secara efektif menyeimbangkan rotor satu mode pada satu waktu.
3. 3. Spesifikasi Toleransi Keseimbangan:

   Bab ini menjelaskan bahwa toleransi G-grade sederhana yang digunakan untuk rotor kaku seringkali tidak memadai untuk rotor fleksibel. Sebaliknya, bab ini memperkenalkan kriteria toleransi yang lebih komprehensif, yang dapat didasarkan pada beberapa faktor, termasuk:

   • Batasan pada ketidakseimbangan modal sisa untuk setiap mode tekukan signifikan.
   • Batasan amplitudo getaran poros absolut pada lokasi dan kecepatan tertentu (terutama pada kecepatan servis).
   • Batasan pada gaya yang ditransmisikan ke bantalan.
4. 4. Verifikasi Keadaan Saldo Akhir:

   Bagian akhir ini merinci kriteria penerimaan untuk rotor fleksibel yang berhasil diseimbangkan. Tidak seperti rotor kaku, yang hanya memerlukan verifikasi pada satu kecepatan, rotor fleksibel harus dipastikan seimbang di seluruh rentang kecepatan operasinya. Setelah bobot koreksi akhir diterapkan, rotor menjalani uji run-up akhir. Selama uji run-up ini, getaran dipantau secara terus-menerus di lokasi-lokasi penting (seperti bantalan dan titik defleksi maksimum). Standar ini menetapkan bahwa rotor dianggap seimbang hanya jika getaran yang diukur tetap di bawah batas toleransi yang telah ditentukan sebelumnya pada semua kecepatan, terutama saat melewati kecepatan kritisnya dan saat diam pada kecepatan operasi kontinu maksimum. Verifikasi komprehensif ini memastikan bahwa perilaku dinamis kompleks rotor telah dikontrol secara efektif.

Konsep Kunci

• Perilaku Fleksibel vs. Kaku: Perbedaan mendasarnya. Sebuah rotor dikatakan fleksibel jika kecepatan operasinya merupakan fraksi yang signifikan (biasanya >70%) dari frekuensi alami tekuk pertamanya (kecepatan kritis). Saat rotor berputar lebih cepat, gaya sentrifugal menyebabkannya bengkok, yang mengubah ketidakseimbangannya.
• Kecepatan Kritis dan Bentuk Mode: Memahami kecepatan kritis rotor dan "bentuk mode" yang terkait (bentuk lengkungan rotor pada kecepatan tersebut) sangat penting untuk penyeimbangan rotor yang fleksibel. Setiap mode harus diperlakukan sebagai masalah penyeimbangan yang terpisah.
• Penyeimbangan Multi-Bidang, Multi-Kecepatan: Metodologi inti. Tidak seperti rotor kaku, yang dapat diseimbangkan dalam dua bidang pada satu kecepatan rendah, rotor fleksibel memerlukan koreksi di beberapa bidang dan pengukuran pada beberapa kecepatan untuk memastikan kelancaran operasi di seluruh rentang kecepatan.
• Penyeimbangan Modal: Teknik ampuh di mana beban ditambahkan untuk secara khusus mengatasi ketidakseimbangan yang terkait dengan setiap mode tekukan. Misalnya, untuk menyeimbangkan mode tekukan pertama, beban ditempatkan pada titik defleksi maksimum untuk mode tersebut.

← Kembali ke Indeks Utama