ISO 21940-12: Икемді Мінез-Құлықты Роторлар үшін Процедуралар мен Рұқсат Еттілімдер
ISO 21940-12 теңгерімдеудің күрделі мәселесін шешетін халықаралық стандарт болып табылады гибкі роторлар — пішіні мен теңгерімсіздік бөлінісі жылдамдықпен бірге айтарлықтай өзгеретін, әсіресе иілу резонанстарына жақындаған және одан өткен кездегі роторлар сындық жылдамдықтар. Оның толық аты — “Механикалық дірілдеу — Роторды теңгерімдеу — 12-бөлім: Икемді мінез-құлықты роторлар үшін процедуралар мен рұқсат еттілімдер.” Unlike a rigid rotor, төмен жылдамдықта бір рет теңгерімделіп, теңгерімін сақтайтын деп сенуге болатын, тыныштықтағы күйде теңгерімделген икемді ротор жұмыс жылдамдығында қатты дірілдеуі мүмкін. Бұл стандарт осы роторлар талап ететін арнайы көп жылдамдықты, көп жазықтықты процедураларды қамтамасыз етеді және ол ISO 21940-11, қатты роторларды реттейтін стандарттың табиғи серіктесі болып табылады.
1. Қолдану аясы және роторларды жіктеу
Стандарт теңгерімсіздік бөлінісі және/немесе иілу пішіні жылдамдықпен өзгеретін кез келген роторға қолданылады. ISO 21940-12 жұмысты нақты нөмірленген класс жүйесі емес, икемді мінез-құлықты типтік ротор конфигурациялары мен әрқайсысына сәйкес теңгерімдеу процедуралары негізінде жіктейді. Төменде келтірілген, жиі сілтеме жасалатын бес категориялы схема іс жүзінде ескірген ISO 11342:1998 стандартынан шыққан және жұмыс күрделілігін бағалауға пайдалы нұсқаулық болып қала береді; роторлар қатаға жақыннан жоғары икемдіге дейін ауысады:
- 1-класс — Қатты роторлар: бүкіл жылдамдық ауқымында қатты мінез-құлық танытады және ISO 21940-11 бойынша өңделеді.
- 2-сынып — Квазиқатты роторлар: төмен жылдамдықта теңгерімдеуге болады, бірақ қосымша trim balance жұмыс жылдамдығында қалдық иілуді жою үшін қажет болуы мүмкін.
- 3-сынып — Бірнеше жылдамдықта теңгерімдеуді қажет ететін роторлар: әдетте бір немесе бірнеше критикалық жылдамдықтан өтеді, көбінесе influence coefficient method.
- 4 және 5-сыныптар — Жоғары иілгіш роторлар: мысалы, ірі турбина-генератор біліктері, олар бірнеше иілу модын қоздырады және жетілдірілген модальды балансау әр модды түзету үшін қажет.
Ротордың дұрыс сыныпқа жатқызылуы талдаушыға жұмыстың күрделілігін және қандай процедураны қолдану керектігін алдын ала анықтауға мүмкіндік береді.
2. Теңгерімдеу процедуралары: екі негізгі әдіс
Бұл тарау стандарттың техникалық өзегі болып табылады. Оның негізгі идеясы — иілгіш ротор үшін тек төмен жылдамдықтағы теңгерімдеу жеткіліксіз және білік иілуін ескере отырып жоғары жылдамдықтағы жұмыспен толықтырылуы тиіс. ISO 21940-12 бұл жұмысты теңгерімдеу процедуралары жиынтығы ретінде ұйымдастырады — төмен жылдамдықтағы процедуралар (A-тен F-ке дейін белгіленген: бір жазықтықтағы, екі жазықтықтағы және жинау барысындағы кезеңдік теңгерімдеу) және жоғары жылдамдықтағы процедуралар (G-ден I-ге дейін, бір немесе бірнеше жоғары жылдамдықта орындалатын). Жоғары жылдамдықтағы процедуралар екі негізгі техникаға сүйенеді:
Ықпал коэффициенттері әдісі
Бұл кеңінен қолданылатын әмбебап техника бір уақытта бір түзету жазықтығына белгілі trial weight орналастырады және нәтижесіндегі vibration жауабын — оның ішінде амплитуда және фаза — бірнеше өлшеу нүктесінде және бірнеше жылдамдықта тіркейді. Мұны әрбір жазықтық үшін қайталау ықпал коэффициенттері матрицасын құрастырады; ол кез келген жазықтықтағы дисбалансқа кез келген нүктедегі және жылдамдықтағы тербелістің қалай байланысты екенін математикалық жолмен сипаттайды. Содан кейін компьютер бүкіл жұмыс жиілік диапазонында тербелісті бір уақытта барынша азайтатын түзету жүктерінің массалары мен бұрыштарын табу үшін матрицаны инверсиялайды. Дәл осы математика бір жазықтықтағы жұмыстың негізін де құрайды; оны Әсер Коэффициентін есептеу құралы.
Модальды Балансты
Модальды теңгерімдеу физикалық тұрғыдан интуитивтірек тәсіл болып табылады: ол роторлың әрбір иілу mode модын жеке дисбаланс мәселесі ретінде қарастырады. Ротор сәйкес мод пішінін барынша қоздыру үшін таңдалған критикалық жылдамдықта немесе оған жақын жылдамдықта іске қосылады; тербеліс өлшемдері сол мод үшін тиімді “ауыр нүктені” анықтайды, ал түзету жүктері максимал ауытқу нүктелеріне — пучностьтарға — орнатылады. Процесс жұмыс диапазонындағы әрбір маңызды иілу модына ротор бірте-бірте теңгерімделе отырып қайталанады. Екі әдіс бәсекелес емес; ірі машиналар жиі гибридті тәсілмен теңгерімделеді: жазықтықтарды таңдау үшін модальды талдау, жүктерді нақтылау үшін ықпал коэффициенттері пайдаланылады.
3. Теңгерімдеу рұқсаттарын белгілеу
The simple G-grade қатты роторлар үшін өте жақсы жұмыс істейтін рұқсат иілгіш роторлар үшін, әдетте, жеткіліксіз, өйткені бір ғана эксцентриситет мәні жылдамдыққа тәуелді иілуді сипаттай алмайды. Сондықтан ISO 21940-12 кеңірек рұқсат критерийлерін енгізеді, олар мыналарға негізделуі мүмкін:
- Limits on the иілу формасы бойынша қалдық модальды теңгерімсіздік әрбір маңызды иілу моды үшін.
- Limits on the біліктің абсолютті вибрация амплитудалары белгіленген орындарда және жылдамдықтарда, әсіресе жұмыс жылдамдығында.
- Limits on the мойынтіректерге берілетін күштер.
Осы вибрация мен күшке негізделген шектер қабылдау өлшемшарттарын пайдалану барысындағы ауырлық дәрежесінің стандарттарымен, мысалы ISO 20816 сериясымен байланыстырады, бірақ жалғыз қалдық теңгерімсіздік мәнімен емес.
4. Соңғы теңгерімдеу күйін тексеру
Икемді ротордың қабылдануы қатаң ротордікінен түбегейлі өзгеше. Қатаң ротор бір ғана жылдамдықта тексеріледі; икемді ротор оның жұмыс entire ауқымы бойынша теңгерімдеу бойынша расталуы тиіс. Соңғы түзетулерден кейін ротор арқылы өтеді run-up, бұл кезде вибрация мойынтіректер мен максималды иілу нүктелері сияқты негізгі орындарда үздіксіз бақыланады. Ротор тек барлық жылдамдықтарда — әсіресе әрбір критикалық жылдамдықтан өту және максималды үздіксіз жұмыс жылдамдығында тұрақтану кезінде — өлшенген вибрация алдын ала белгіленген шектерден аспаса ғана қабылданады. Бұл жан-жақты тексеру ротордың толық динамикалық мінез-құлқы бақылауға алынғанын растайды.
5. Далалық өлшем және практикалық құралдар
Икемді ротормен жұмыстың көп бөлігі жоғары жылдамдықты теңгерімдеу стендтерінде жүргізілсе де, амплитуда мен фазаны өлшеудің сол дағдылары field balancing және машина орнатылғаннан кейін соңғы реттеу теңгерімдеуіне қолданылады. Мысалы, Балансет-1А сияқты портативті екі арналы анализатор машинаның өз мойынтіректерінде 1× амплитуда мен фазаны тіркейді, ықпал коэффициенттерін есептейді және инженерге бөлшектемей жұмыс жылдамдығында реттеу түзетуін қолдануға және тексеруге мүмкіндік береді — бұл цехтегі теңгерімдеуден өтіп, бірақ пайдалану барысында сәл икемделетін 2-сынып квазиқатаң роторлары үшін жиі қажет. Орнатылған орта және ірі машиналар үшін ISO 21940-13 осы бөліммен бірге қолданылады.
6. Алып кету құндық түсініктер
- Икемді және қатаң мінез-құлық: ротор оның жұмыс жылдамдығы бірінші иілу табиғи жиілігімаңызды үлесіне — әдетте 70%-дан жоғары — жеткенде икемді ретінде қарастырылады. Жылдамдық артқан сайын центрден тепкіш күштер оны иеді және теңгерімсіздігін өзгертеді.
- Критикалық жылдамдықтар мен форма модалдары: ротордың критикалық жылдамдықтарын және әрбір жылдамдықта қандай иілу пішіндерін қабылдайтынын білу аса маңызды; әрбір режим — бұл жеке теңгерімдеу есебі.
- Көп деңгейлі, көп жылдамдықты: бірнеше жылдамдықта алынған өлшемдер негізінде бірнеше жазықтықта түзету жасау — ережеден тыс емес, керісінше жалпы тәжірибе.
- Модалды балансалау: күшті стратегия: салмақтар иілу режимдерінің әрқайсысының дебалансын тиісті тораптарда нейтрализациялау үшін арнайы орнатылады.
