ISO 21940-12: 유연한 동작을 하는 로터에 대한 절차 및 공차
ISO 21940-12 는 균형 잡기라는 더 어려운 문제를 해결하는 국제 표준입니다. 유연한 로터 - 속도에 따라 모양과 불균형 분포가 크게 변하는 로터, 특히 굽힘에 접근하고 통과할 때 특히 그렇습니다. 임계 속도. 이 책의 정식 제목은 “기계적 진동 - 로터 밸런싱 - 파트 12: 유연한 동작을 하는 로터의 절차 및 공차” 와 달리 강체 로터, 저속에서 한 번 균형을 잡으면 균형을 유지할 수 있는 유연한 로터는 정지 상태에서 균형을 잡으면 사용 속도에서 심하게 진동할 수 있습니다. 이 표준은 이러한 로터에 요구되는 특수한 다중 속도, 다중 평면 절차를 제공하며, 다음과 같이 자연스럽게 동반됩니다. ISO 21940-11, 는 리지드 로터를 관리합니다.
1. 로터의 범위 및 분류
이 표준은 속도에 따라 불균형 분포 및/또는 편향된 모양이 변하는 모든 로터에 적용됩니다. ISO 21940-12는 일반적인 작업의 틀을 제시합니다. 로터 구성 번호가 매겨진 등급 체계가 아닌 유연한 동작과 각각에 적합한 밸런싱 절차로 분류합니다. 아래에서 널리 인용되는 5가지 분류 체계는 실제로 지금은 폐지된 ISO 11342:1998에서 비롯된 것으로, 로터는 거의 경직된 것부터 매우 유연한 것까지 다양하며 작업 복잡성에 대한 유용한 지침으로 남아 있습니다:
- 클래스 1 - 리지드 로터: 는 전체 속도 범위에서 엄격하게 작동하며 ISO 21940-11에 따라 처리됩니다.
- 클래스 2 - 준강체 로터: 는 저속에서 균형을 맞출 수 있지만 트림 밸런스 를 서비스 속도로 설정하여 잔여 굴곡을 정리합니다.
- 클래스 3 - 여러 속도에서 밸런싱이 필요한 로터: 일반적으로 하나 이상의 임계 속도를 통과하며, 대부분의 경우 영향력 계수 메서드를 사용합니다.
- 클래스 4 및 5 - 매우 유연한 로터: 대형 터빈-발전기 샤프트와 같이 여러 굽힘 모드를 자극하고 고급 모달 밸런싱 를 클릭하여 각 모드를 수정합니다.
올바른 클래스에 로터를 배치하면 분석가에게 작업이 얼마나 복잡한지, 어떤 절차를 거쳐야 하는지 미리 알 수 있습니다.
2. 밸런싱 절차: 두 가지 핵심 방법
이 장은 이 표준의 기술적 핵심입니다. 이 장의 핵심 메시지는 저속 밸런싱만으로는 유연한 로터에 충분하지 않으며 샤프트의 굽힘을 고려한 고속 작업으로 보강해야 한다는 것입니다. ISO 21940-12는 이 작업을 저속 절차(단일 평면, 2면 및 조립 중 단계별 밸런싱과 같이 A~F로 지정)와 고속 절차(하나 이상의 고속에서 수행되는 G~I)로 구성된 밸런싱 절차군으로 분류합니다. 고속 절차는 두 가지 주요 기술을 기반으로 합니다:
영향계수법
이 다재다능하고 널리 사용되는 이 기술은 시험 중량 를 한 번에 하나의 보정 평면에 적용하고 그 결과를 기록합니다. 진동 응답 - 둘 다 진폭 및 위상 - 를 여러 측정 지점에서 여러 속도에 걸쳐 측정합니다. 모든 평면에 대해 이 작업을 반복하면 모든 평면의 불균형이 모든 지점과 속도에서 진동에 미치는 영향을 수학적으로 설명하는 영향 계수 행렬이 만들어집니다. 그런 다음 컴퓨터가 이 행렬을 반전시켜 전체 작동 범위에서 진동을 최소화하는 보정 무게 질량 및 각도 세트를 해결합니다. 단일 평면 작업의 기초가 되는 수학은 다음과 같이 인터랙티브하게 탐색할 수 있습니다. 영향계수 계산기.
모달 밸런싱
모달 밸런싱은 보다 물리적으로 직관적인 접근 방식으로, 각 굽힘을 처리합니다. 모드 를 별도의 불균형 문제로 간주합니다. 로터는 선택한 임계 속도 또는 그 근처에서 작동하여 해당 모드 모양을 최대로 여기시키고, 진동 측정을 통해 해당 모드의 효과적인 “무거운 지점'을 찾아내고, 최대 편향 지점인 안티 노드에 보정 웨이트를 배치하여 이를 상쇄합니다. 이 과정은 작동 범위 내의 모든 중요한 굽힘 모드에 대해 모드별로 반복되어 한 번에 한 모드씩 로터의 균형을 맞춥니다. 대형 기계의 경우 모달 인사이트를 사용하여 평면과 영향 계수를 선택하고 가중치를 세분화하는 하이브리드로 균형을 맞추는 경우가 많기 때문에 두 가지 방법은 경쟁 관계가 아닙니다.
3. 밸런스 허용 오차 지정
간단한 G등급 단일 편심 수치로는 속도에 따른 굽힘을 포착할 수 없기 때문에 단단한 로터에 적합한 공차는 일반적으로 유연한 로터에는 부적합합니다. 따라서 ISO 21940-12는 더 광범위한 공차 기준을 도입했으며, 그 근거가 될 수 있습니다:
- 제한 잔여 모달 불균형 를 입력합니다.
- 제한 절대 샤프트 진동 진폭 지정된 위치와 속도, 특히 서비스 속도에 따라 다릅니다.
- 제한 베어링에 전달되는 힘.
이러한 진동 및 힘 기반 제한은 허용 기준을 다음과 같은 서비스 중 심각도 표준에 연결합니다. ISO 20816 시리즈가 아닌 단일 잔액 불균형 숫자로 변환합니다.
4. 최종 잔액 상태 확인
플렉시블 로터의 승인은 리지드 로터와 근본적으로 다릅니다. 리지드 로터는 단일 속도에서 확인되지만 플렉시블 로터는 전체 속도에서 균형이 유지되는지 확인해야 합니다. 전체 작동 범위. 최종 보정이 끝나면 로터는 런업, 베어링과 최대 처짐 지점 등 주요 위치에서 진동을 지속적으로 모니터링합니다. 특히 각 임계 속도를 통과하는 동안과 최대 연속 작동 속도에 머무는 동안 측정된 진동이 모든 속도에서 사전 정의된 한계치 이하로 유지되는 경우에만 로터가 허용됩니다. 이 종합적인 점검을 통해 로터의 전체 동적 동작이 제어되고 있음을 확인할 수 있습니다.
5. 현장 차원과 실용적인 도구
고속 밸런싱 장비에서 많은 플렉시블 로터 작업이 이루어지지만, 동일한 진폭 및 위상 측정 기술이 다음에도 적용됩니다. 필드 밸런싱 장비를 설치한 후 밸런싱을 조정할 수 있습니다. 다음과 같은 휴대용 2채널 분석기는 발란셋-1A 는 기계 자체 베어링에서 1배 진폭과 위상을 캡처하고 영향 계수를 계산하며 엔지니어가 분해 없이 작동 속도에서 트림 보정을 적용하고 확인할 수 있습니다. 이는 작업장 균형을 통과했지만 사용 중 약간 휘어지는 클래스 2 준강체 로터에 자주 필요한 기능입니다. 설치된 중대형 장비의 경우, 다음과 같은 전용 현장 절차 및 안전장치가 제공됩니다. ISO 21940-13 이 부분과 함께 적용합니다.
6. 핵심 개념
- 유연한 행동 대 경직된 행동: 로터는 작동 속도가 첫 번째 굽힘의 상당 부분(일반적으로 70% 이상)에 도달하면 유연한 것으로 간주됩니다. 고유 진동수. 더 빠르게 회전하면 원심력에 의해 구부러지고 불균형이 바뀝니다.
- 임계 속도 및 모드 모양: 로터의 임계 속도와 각 모드에서 구부러지는 모양을 파악하는 것은 필수적이며, 모든 모드는 별도의 밸런싱 문제입니다.
- 다중 평면, 다중 속도: 여러 속도에서 측정한 정보를 바탕으로 여러 평면에서 보정하는 것은 예외가 아니라 규칙입니다.
- 모달 밸런싱: 안티 노드에서 각 굽힘 모드의 불균형에 대응하기 위해 특별히 가중치를 추가하는 강력한 전략입니다.
