다중 평면 밸런싱이란 무엇인가요? 유연한 로터 방식 • 휴대용 밸런서, 진동 분석기 "밸런셋"은 파쇄기, 팬, 멀처, 콤바인, 샤프트, 원심분리기, 터빈 및 기타 여러 로터의 동적 밸런싱을 위한 것입니다. 다중 평면 밸런싱이란 무엇인가요? 유연한 로터 방식 • 휴대용 밸런서, 진동 분석기 "밸런셋"은 파쇄기, 팬, 멀처, 콤바인, 샤프트, 원심분리기, 터빈 및 기타 여러 로터의 동적 밸런싱을 위한 것입니다.

다중 평면 밸런싱이란? 유연한 로터 방식

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다중 평면 밸런싱 이해

정의: 다중 평면 밸런싱이란 무엇입니까?

다중 평면 밸런싱 고급입니다 밸런싱 3개 이상을 사용하는 절차 보정 평면 허용 가능한 진동 수준을 달성하기 위해 로터 길이를 따라 분산됩니다. 이 기술은 다음에 필요합니다. 유연한 로터- 1개 이상의 속도 이상으로 작동하기 때문에 작동 중에 상당히 구부러지거나 휘어지는 로터 임계 속도.

하는 동안 2면 밸런싱 대부분의 강체 로터에는 충분하지만, 다중 평면 밸런싱은 이 원리를 확장하여 고속에서 유연한 로터가 나타내는 복잡한 처짐 모양(모드 모양)을 수용합니다.

다중 평면 밸런싱은 언제 필요한가요?

다음과 같은 몇 가지 특정 상황에서는 다중 평면 균형이 필요해집니다.

1. 임계 속도 이상에서 작동하는 유연한 로터

가장 일반적인 응용 프로그램은 다음과 같습니다. 유연한 로터—첫 번째(그리고 때로는 두 번째나 세 번째) 임계 속도보다 높은 속도로 작동하는 길고 가느다란 로터. 예를 들면 다음과 같습니다.

  • 증기 및 가스터빈 로터
  • 고속 압축기 샤프트
  • 제지기 롤
  • 대형 발전기 로터
  • 원심분리기 로터
  • 고속 스핀들

이러한 로터는 작동 중 상당한 굽힘을 겪으며, 회전 속도와 여기 모드에 따라 처짐 형태가 달라집니다. 두 개의 보정 평면만으로는 모든 작동 속도에서 진동을 제어하기에 충분하지 않습니다.

2. 매우 긴 강성 로터

직경에 비해 매우 긴 일부 강성 로터조차도 샤프트를 따라 여러 베어링 위치에서 진동을 최소화하기 위해 3개 이상의 보정 평면이 필요할 수 있습니다.

3. 복잡한 질량 분포를 갖는 로터

다양한 축 위치에 여러 개의 디스크, 휠 또는 임펠러가 있는 로터의 경우 각 요소를 개별적으로 밸런싱해야 할 수 있으며, 이로 인해 다중 평면 밸런싱 절차가 필요합니다.

4. 2면 균형이 부적절한 경우

2개 평면의 밸런싱을 시도하여 측정된 베어링 위치에서 진동이 감소했지만 로터를 따라 중간 위치(예: 중간 스팬 처짐)에서 진동이 여전히 높은 경우 추가 보정 평면이 필요할 수 있습니다.

과제: 유연한 로터 동역학

유연한 로터는 다중 평면 밸런싱을 복잡하게 만드는 고유한 과제를 제시합니다.

모드 모양

유연한 로터가 통과할 때 임계 속도, 모드 형상이라고 하는 특정 패턴으로 진동합니다. 첫 번째 모드는 일반적으로 샤프트가 단일 부드러운 호로 휘어지는 모습을 보여주고, 두 번째 모드는 중간에 노드 지점이 있는 S자 곡선을 보이며, 더 높은 모드는 점점 더 복잡한 모양을 보입니다. 각 모드는 특정 보정 중량 분포가 필요합니다.

속도 의존적 행동

플렉시블 로터의 불균형 반응은 속도에 따라 크게 달라집니다. 특정 속도에서 잘 작동하는 보정이 다른 속도에서는 효과가 없거나 오히려 역효과를 낼 수 있습니다. 다중 평면 밸런싱은 전체 작동 속도 범위를 고려해야 합니다.

교차 결합 효과

다중 평면 밸런싱에서는 한 평면의 보정 추는 모든 측정 위치의 진동에 영향을 미칩니다. 보정 평면이 3개, 4개 또는 그 이상이면 수학적 관계가 2개 평면 밸런싱보다 훨씬 더 복잡해집니다.

다중 평면 밸런싱 절차

이 절차는 다음을 확장합니다. 영향 계수법 2면 균형에 사용됨:

1단계: 초기 측정

관심 있는 작동 속도에서 로터를 따라 여러 위치(일반적으로 각 베어링, 때로는 중간 위치)의 진동을 측정합니다. 유연한 로터의 경우, 여러 속도에서 측정해야 할 수도 있습니다.

2단계: 수정 평면 정의

무게추를 추가할 수 있는 N개의 보정 평면을 파악하십시오. 이 보정 평면은 커플링 플랜지, 휠 림 또는 특수 설계된 밸런스 링과 같이 접근 가능한 위치에 로터 길이를 따라 분산되어야 합니다.

3단계: 순차적 시험 중량 실행

각각 N개의 시험 실행을 수행합니다. 시험 중량 하나의 보정 평면에서. 예를 들어, 네 개의 보정 평면이 있는 경우:

  • 실행 1: 평면 1에서만 시험 중량
  • 2번째 실행: 비행기 2에서만 시험 중량
  • 3번째 실행: 비행기 3에서만 시험 중량
  • 4번째 실행: Plane 4에서만 시험 중량

매 실행마다 모든 센서 위치에서 진동을 측정합니다. 이를 통해 각 보정 평면이 각 측정 지점에 미치는 영향을 설명하는 완전한 영향 계수 행렬이 구축됩니다.

4단계: 수정 가중치 계산

밸런싱 소프트웨어는 N개의 동시 방정식 시스템(여기서 N은 수정 평면의 수)을 풀어 최적을 계산합니다. 보정 가중치 각 평면에 대해 계산합니다. 이 계산은 행렬 대수를 사용하며 수동으로 수행하기에는 너무 복잡합니다. 따라서 전문 소프트웨어가 필수적입니다.

5단계: 설치 및 확인

계산된 모든 보정 중량을 동시에 설치하고 진동 수준을 검증하십시오. 플렉시블 로터의 경우, 모든 속도에서 허용 가능한 진동을 보장하기 위해 전체 작동 속도 범위에서 검증을 수행해야 합니다.

모달 밸런싱: 대안적 접근 방식

매우 유연한 로터의 경우 고급 기술이라고 불리는 모달 밸런싱 기존의 다중 평면 밸런싱보다 더 효과적일 수 있습니다. 모달 밸런싱은 특정 속도가 아닌 특정 진동 모드를 목표로 합니다. 로터의 고유 모드 형상에 맞는 보정 가중치를 계산함으로써 더 적은 시행착오로 더 나은 결과를 얻을 수 있습니다. 그러나 이 방법은 정교한 분석 도구와 로터 동역학에 대한 깊은 이해를 필요로 합니다.

복잡성 및 실제 고려 사항

다중 평면 밸런싱은 2 평면 밸런싱보다 훨씬 더 복잡합니다.

시험 실행 횟수

필요한 시운전 횟수는 플레인 수에 따라 선형적으로 증가합니다. 4플레인 저울은 4회의 시운전과 초기 및 검증 운전을 포함하여 총 6회의 시작 및 정지가 필요합니다. 이로 인해 비용, 시간, 그리고 기계 마모가 증가합니다.

수학적 복잡성

N개의 보정 가중치를 풀려면 N×N 행렬을 역으로 변환해야 하는데, 이는 계산량이 많고 측정값에 노이즈가 있거나 보정 평면의 위치가 잘못된 경우 수치적으로 불안정해질 수 있습니다.

측정 정확도

다중 평면 밸런싱은 여러 개의 동시 방정식을 푸는 데 의존하기 때문에, 측정 오류와 노이즈가 2평면 밸런싱보다 더 큰 영향을 미칩니다. 따라서 고품질 센서와 신중한 데이터 수집이 필수적입니다.

교정 평면 접근성

접근 가능하고 효과적인 N개의 보정 평면 위치를 찾는 것은 어려울 수 있으며, 특히 원래 다중 평면 밸런싱을 위해 설계되지 않은 기계의 경우 더욱 그렇습니다.

장비 및 소프트웨어 요구 사항

다중 평면 밸런싱에는 다음이 필요합니다.

  • 고급 밸런싱 소프트웨어: N×N 영향 계수 행렬을 처리하고 복소수 벡터 방정식 시스템을 풀 수 있습니다.
  • 다중 진동 센서: 최소 N개의 센서(측정 위치당 하나)가 권장되지만, 일부 기기는 실행 사이에 센서 위치를 변경하여 더 적은 수의 센서로 작동할 수 있습니다.
  • 타코미터/키페이저: 정확한 것을 위해 필수 단계 측정.
  • 경험이 풍부한 인력: 다중 평면 밸런싱의 복잡성으로 인해 로터 동역학 및 진동 분석에 대한 고급 교육을 받은 기술자가 필요합니다.

일반적인 응용 분야

고속 기계를 사용하는 산업에서는 다중 평면 밸런싱이 표준 관행입니다.

  • 발전: 대형 증기 및 가스터빈 발전기 세트
  • 석유화학: 고속 원심 압축기 및 터보 팽창기
  • 펄프 및 종이: 장지 기계 건조기 롤 및 캘린더 롤
  • 항공우주: 항공기 엔진 로터 및 터보기계
  • 조작: 고속 공작 기계 스핀들

이러한 응용 분야에서 다중 평면 밸런싱에 대한 투자는 장비의 중요성, 고장의 결과, 최소한의 진동으로 작동함으로써 얻는 운영 효율성 향상을 통해 정당화됩니다.

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