ISO 21940-13: Vibrazioni meccaniche – Bilanciamento del rotore – Parte 13: Criteri e misure di sicurezza per il bilanciamento in situ di rotori di medie e grandi dimensioni

Riepilogo

La norma ISO 21940-13 è una norma specializzata incentrata sugli aspetti pratici del bilanciamento dei rotori nei loro cuscinetti e nella struttura di supporto, direttamente nella posizione operativa della macchina (bilanciamento in situ o sul campo). Affronta le sfide uniche e le considerazioni sulla sicurezza che sorgono quando il bilanciamento non può essere eseguito su un sistema dedicato macchina equilibratriceLa norma fornisce criteri per stabilire quando è appropriato il bilanciamento in loco e delinea le misure di sicurezza necessarie per eseguire la procedura in modo sicuro ed efficace, in particolare per rotori di medie e grandi dimensioni, dove i rischi sono maggiori.

Indice (struttura concettuale)

Lo standard è strutturato per guidare il processo decisionale e di esecuzione per il bilanciamento sul campo:

1. 1. Ambito di applicazione e applicabilità:

   Questo capitolo iniziale definisce l'obiettivo specifico della norma, chiarendo che fornisce linee guida e garanzie per il processo di bilanciamento in situ (o sul campo) di rotori di medie e grandi dimensioni. Stabilisce che questa procedura venga eseguita mentre il rotore si trova nei suoi cuscinetti e nella sua struttura di supporto, spesso nella sua posizione operativa finale. Un punto chiave di questa sezione è che i principi sono applicabili a rotori che possono comportarsi sia in modo rigido che flessibile nel loro stato finale di installazione, riconoscendo che la dinamica del sistema nel suo complesso determina l'approccio di bilanciamento. Lo standard è destinato a tecnici, ingegneri e manager che devono decidere, pianificare ed eseguire in sicurezza una procedura di bilanciamento sul campo.

2. 2. Criteri per il bilanciamento in situ:

   Questo capitolo fornisce un quadro decisionale fondamentale per determinare se il bilanciamento in campo sia la soluzione più appropriata. Non è sempre la soluzione predefinita in caso di vibrazioni elevate. La norma delinea diversi scenari in cui il bilanciamento in situ è giustificato: 1) Quando è logisticamente impraticabile o proibitivamente costoso rimuovere il rotore per un bilanciamento in officina (ad esempio, un grande rotore di turbina o generatore). 2) Quando lo sbilanciamento è causato da fattori che si manifestano solo in normali condizioni operative, come distorsioni termiche, forze aerodinamiche o accumuli legati al processo (ad esempio, detriti su una pala di ventola). 3) Per il bilanciamento finale dopo la reinstallazione di un rotore in seguito a un bilanciamento in officina. La norma consiglia un'analisi approfondita per confermare che le vibrazioni elevate siano effettivamente causate dallo sbilanciamento e non da altri problemi come disallineamento, risonanza o allentamento prima di procedere.

3. 3. Procedure e metodologia di bilanciamento:

   Questa sezione fornisce una guida dettagliata e passo dopo passo all'esecuzione pratica del processo di bilanciamento in campo. Inizia specificando i requisiti della strumentazione portatile, che deve includere un sistema multicanale. analizzatore di vibrazioni in grado di misurare ampiezza e fase, uno o più sensori di vibrazione (accelerometri sono i più comuni), e un sensore di riferimento di fase (ad esempio, un fototachimetro o un tachimetro laser) per fornire un segno di fasatura sull'albero rotante. Il fulcro del capitolo è una descrizione dettagliata del metodo universalmente utilizzato coefficiente di influenza Metodo. Questo metodo prevede la registrazione del vettore di vibrazione iniziale (ampiezza e fase), l'applicazione di un peso di prova noto in una posizione angolare nota, la misurazione del nuovo vettore di "risposta" e l'utilizzo della matematica vettoriale per calcolare la posizione e la massa del peso di correzione richiesto. La norma fornisce indicazioni per l'equilibratura sia su un singolo piano che su più piani utilizzando questo metodo.

4. 4. Valutazione della qualità dell'equilibrio:

   Questo capitolo fa una distinzione fondamentale tra bilanciamento in officina e bilanciamento sul campo. Mentre il bilanciamento in officina mira a soddisfare una specifica tolleranza di squilibrio residuo basata su un Grado G, l'obiettivo primario dell'equilibratura in campo è più pragmatico: ridurre le vibrazioni operative della macchina a un livello accettabile. Pertanto, i criteri di valutazione non si basano sullo squilibrio residuo, ma sulle ampiezze finali delle vibrazioni. La norma specifica che la valutazione della qualità dell'equilibratura finale dovrebbe basarsi sui limiti di vibrazione in servizio definiti in altre norme pertinenti, principalmente ISO 20816 serie. L'obiettivo finale è ridurre le vibrazioni a velocità di funzionamento 1X in modo che il livello di vibrazioni complessivo della macchina rientri in una zona accettabile per il funzionamento a lungo termine (ad esempio, Zona A o B).

5. 5. Misure di sicurezza e precauzioni:

   Questo capitolo è probabilmente la parte più importante della norma, poiché il bilanciamento sul campo comporta rischi significativi non presenti in un ambiente di officina controllato. Richiede un approccio rigoroso e documentato alla sicurezza. I requisiti chiave includono: 1) Un'ispezione meccanica completa prima dell'inizio, che garantisca il serraggio di tutti i dispositivi di fissaggio e la presenza delle protezioni. 2) Un protocollo rigoroso per il fissaggio dei pesi, che richiede che siano fissati in modo sicuro (ad esempio, saldati, imbullonati o posizionati in supporti dedicati) per evitare che diventino pericolosi proiettili. 3) La creazione di una zona di accesso controllato attorno alla macchina durante le prove. 4) Protocolli di comunicazione chiari e inequivocabili tra l'analista del bilanciamento e l'operatore della macchina. 5) Una procedura di arresto di emergenza predefinita. Questa attenzione alla sicurezza è fondamentale per prevenire infortuni e guasti catastrofici alle apparecchiature.

Concetti chiave

• Bilanciamento sul campo vs. Bilanciamento in officina: Lo standard è interamente incentrato sull'equilibratura di un rotore *nella macchina*, anziché su una macchina equilibratrice dedicata in officina. L'equilibratura sul campo corregge l'intero gruppo rotore nel suo stato operativo.
• Riduzione delle vibrazioni come obiettivo: Mentre l'equilibratura in officina mira a ridurre lo squilibrio residuo a una tolleranza specifica (U_per), l'obiettivo principale del bilanciamento sul campo è ridurre le vibrazioni operative della macchina a un livello accettabile, come definito da standard come ISO 20816.
• La sicurezza prima di tutto: A causa dei rischi che comporta l'utilizzo di una macchina con pesi di prova aggiunti deliberatamente, la norma pone un'enfasi molto forte sulle procedure e sulle misure di sicurezza.
• Metodo del coefficiente di influenza: Questo è il metodo universale per il bilanciamento in situ. Consiste nel misurare un vettore di vibrazione iniziale, aggiungere un peso di prova noto, misurare il nuovo vettore di "risposta" e utilizzare la matematica vettoriale per calcolare il peso di correzione richiesto e il suo angolo di posizionamento.

Standard ISO ufficiale

Per lo standard ufficiale completo, visitare: ISO 21940-13 su ISO Store

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