다중 평면 밸런싱 이해
다중 평면 밸런싱 고급입니다 밸런싱 3개 이상을 사용하는 절차 보정 평면 를 로터의 길이를 따라 분산시켜 진동을 허용 가능한 수준으로 낮춥니다. 이 기술은 다음을 위해 예약된 기술입니다. 유연한 로터 - 하나 이상의 위를 운행하기 때문에 작동 중에 눈에 띄게 구부러지는 샤프트 임계 속도. Where 2면 밸런싱 리지드 로터의 정전기를 완전히 보정하고 부부 불균형, 멀티플레인 밸런싱은 동일하게 확장됩니다. 영향력 계수 로직을 사용하여 복잡한 굽힘 모양을 제어합니다. 모드 모양 - 유연한 로터가 속도를 낼 수 있습니다.
1. 정의 및 기본 아이디어
리지드 로터의 불균형은 단 두 개의 독립적인 구성 요소에 존재하므로 두 개의 보정 평면으로 완전히 설명할 수 있습니다. 플렉시블 로터는 다릅니다. 구부러질 때 다음과 같은 새로운 분포가 발생합니다. 원심력 두 개의 평면으로는 표현할 수 없는 모양이 나타납니다. 로터가 통과하는 각 굽힘 모드에는 고유한 편향된 모양이 있으며 고유한 보정 무게 패턴이 필요합니다. 평면을 3개, 4개 또는 그 이상으로 추가하면 분석가는 하나의 베어링 또는 하나의 속도뿐만 아니라 여러 모드와 전체 작동 속도 범위에서 작동하는 보정을 위한 독립적인 “핸들'을 충분히 확보할 수 있습니다.
2. 멀티플레인 밸런싱은 언제 필요한가요?
몇 가지 특정 상황에서는 두 개 이상의 비행기가 필요합니다:
임계 속도 이상으로 작동하는 유연한 로터
클래식 케이스는 길고 슬림한 유연한 로터 첫 번째 임계 속도, 때로는 두 번째 또는 세 번째 임계 속도 이상으로 실행됩니다. 일반적인 예는 다음과 같습니다:
- 증기 및 가스터빈 로터
- 고속 압축기 샤프트
- 제지기 롤
- 대형 발전기 로터
- 원심분리기 로터
- 고속 스핀들
이러한 로터는 작동 중에 크게 구부러지며, 속도와 여기 모드에 따라 구부러진 모양이 달라집니다. 두 개의 보정 평면으로는 모든 작동 속도에서 진동을 억제할 수 없습니다.
매우 긴 리지드 로터
명목상으로는 강체 로터, 직경에 비해 매우 긴 경우, 샤프트의 여러 베어링 위치에서 진동을 최소화하기 위해 3개 이상의 평면을 사용할 수 있습니다.
질량 분포가 복잡한 로터
여러 개의 디스크, 휠 또는 임펠러가 서로 다른 축 위치에 있는 로터는 각 요소의 균형을 개별적으로 조정해야 할 수 있으며, 이는 자연스럽게 다중 평면 절차가 됩니다.
2면 밸런싱이 부적절하다고 판명된 경우
두 개의 평면을 시도한 결과 베어링이 사양에 도달했지만 중간 지점에서 진동이 높게 유지되는 경우(일반적으로 베어링 사이의 중간 스팬 처짐이 큰 경우), 보정되지 않은 굽힘은 추가 평면이 필요하다는 신호입니다.
3. 도전 과제: 유연한 로터 동역학
세 가지 효과가 서로 얽혀 있어 멀티플레인 밸런싱이 정말 어렵습니다.
모드 모양
유연한 로터가 임계 속도를 통과하면 모드 모양이라는 특징적인 패턴으로 진동합니다. 첫 번째 모드는 샤프트를 하나의 부드러운 원호로 구부리고, 두 번째 모드는 S자 커브를 형성합니다. 노드 중간 스팬에 가까울수록 모드가 높아질수록 점점 더 복잡해집니다. 각 모드마다 고유한 보정 가중치 분포가 필요하기 때문에 순진한 단일 속도 보정은 종종 실패합니다.
속도에 따른 동작
플렉시블 로터의 불균형 반응은 속도에 따라 크게 달라집니다. 한 속도에서 로터를 안정시키는 보정은 다른 속도에서는 쓸모없거나 오히려 해로울 수 있습니다. 따라서 멀티플레인 밸런싱은 전체 작동 속도 범위를 고려해야 합니다. 보드 플롯 각 공명을 휩쓸고 지나갑니다.
교차 결합 효과
한 평면의 무게는 다음 위치에서 진동에 영향을 미칩니다. 모든 측정 위치. 3개, 4개 이상의 평면을 사용하면 2×2 관계의 깔끔한 2×2 작업보다 훨씬 더 조밀하게 상호 작용이 이루어지며, 장부 작성은 수작업으로 할 수 있는 수준을 훨씬 뛰어넘게 됩니다.
4. 다중 평면 밸런싱 절차
이 절차는 영향 계수법 두 개의 비행기에 사용됩니다.
1단계 - 초기 측정
로터를 따라 여러 위치(일반적으로 각 베어링, 때로는 중간 지점)에서 관심 있는 작동 속도에 따라 진동을 측정합니다. 플렉시블 로터의 경우 각 모드를 캡처하기 위해 여러 속도에서 측정하는 경우가 많습니다.
2단계 - 보정 평면 정의하기
커플링 플랜지, 휠 림 또는 특수 제작된 밸런스 링과 같은 접근 가능한 피처에서 로터를 따라 가중치를 추가하고 분산시킬 수 있는 N개의 보정 평면을 식별합니다.
3단계 - 순차적 평가판 가중치 실행
실행 N 평가판 실행, 각각 하나의 시험 중량 를 한 평면에 넣을 수 있습니다. 예를 들어 4개의 비행기의 경우:
- 실행 1: 비행기 1에서만 시험 무게 적용
- 실행 2: 평면 2에서만 시험 무게
- 실행 3: 비행기 3의 시험용 무게만
- 4번 실행: 4번 평면에서만 시험 웨이트 사용
각 실행 시 모든 센서 위치에서 진동이 기록되어 각 평면이 각 측정 지점에 미치는 영향을 설명하는 완전한 영향 계수 매트릭스를 구축합니다.
4단계 - 수정 사항 계산
이 소프트웨어는 N개의 동시 복소 방정식 시스템을 해결하여 최적의 보정 가중치 모든 평면에서. 이를 위해서는 손으로 계산하는 것 이상의 행렬 대수학이 필요하며, 전문 소프트웨어가 필수적입니다.
5단계 - 설치 및 확인
계산된 모든 중량을 한 번에 맞추고 결과를 확인합니다. 플렉시블 로터의 경우 전체 작동 속도 범위에 걸쳐 검증하여 모든 속도에서 허용 가능한 진동을 입증해야 하며, 최종적으로 다음을 확인해야 합니다. 잔류 불균형 관련 허용 오차를 충족합니다.
5. 모달 밸런싱: 대안적 접근 방식
매우 유연한 로터의 경우, 모달 밸런싱 는 기존의 영향력 계수 경로보다 더 효과적인 경우가 많습니다. 특정 속도를 목표로 하는 대신 특정 진동 모드를 대상으로 하며, 로터의 자연 모드 모양과 일치하는 무게 세트를 계산하여 더 적은 수의 시험 실행으로 좋은 결과를 얻을 수 있습니다. 대신 정교한 분석 도구와 로터 동역학에 대한 깊은 이해가 필요하다는 단점이 있습니다. 실제로는 이 두 가지 철학이 혼합되는 경우가 많습니다. N+2 방법 는 모달 인사이트와 영향력 계수 보정을 결합하여 N개의 평면을 사용하여 관심 모드를 처리하고 강체(정적 및 커플) 콘텐츠를 위해 두 개의 평면을 더 사용합니다.
6. 복잡성 및 실무적 고려 사항
멀티플레인 밸런싱은 모든 면에서 2면 작업보다 훨씬 더 까다롭습니다.
평가판 실행 횟수
시운전 횟수는 비행기 수에 따라 증가합니다. 4면 저울의 경우 4번의 시운전에 초기 및 검증 시운전을 더해 총 6번의 시작과 정지가 필요하므로 비용, 시간, 기계와 베어링의 마모가 증가합니다.
수학적 복잡성
N 가중치를 풀려면 N×N 행렬을 반전시켜야 하는데, 이는 계산량이 많고 데이터가 노이즈가 많거나 평면이 잘못 배치된 경우 수치적으로 불안정해질 수 있습니다.
측정 정확도
여러 방정식을 동시에 풀어야 하기 때문에 2면 밸런싱보다 측정 오류와 노이즈가 더 심하게 발생합니다. 고품질 센서, 깔끔한 장착, 신중한 데이터 수집은 선택 사항이 아닙니다.
수정 평면 접근성
특히 멀티플레인 밸런싱을 염두에 두고 설계되지 않은 머신에서는 접근 가능하고 효과적인 평면 위치를 찾는 것이 어려울 수 있습니다.
7. 장비 및 소프트웨어 요구 사항
멀티플레인 작업에는 다음이 필요합니다:
- 고급 밸런싱 소프트웨어: N×N 영향력 계수 행렬을 처리하고 복잡한 벡터 방정식 시스템을 풀 수 있습니다.
- 다중 진동 센서: 이상적으로는 최소 N 가속도계, 를 측정 위치당 하나씩 사용하지만, 일부 기기는 실행 사이에 위치를 변경하여 그 수를 줄이기도 합니다.
- 타코미터 또는 키페이저: 정확성을 위해 필수 불가결 단계 측정.
- 숙련된 인력: 복잡성 때문에 다음과 같은 고급 교육을 받은 기술자가 필요합니다. 로터 동역학 및 진동 분석.
8. 휴대용 2면 작업이 적합한 경우
경계를 명확히 할 필요가 있습니다. 압도적인 대다수의 산업용 로터는 경직되어 있으며 단일 또는 2면으로 완전히 제공됩니다. 필드 밸런싱 - 와 같은 휴대용 2채널 기기로는 정확히 발란셋-1A 분해 없이 현장에서 기계 자체의 베어링에 핸들을 장착할 수 있습니다. 다중 평면 밸런싱은 임계 속도 이상으로 작동하는 진정한 유연성 로터를 위한 특수한 에스컬레이션입니다. 음장 전략은 올바른 2면 밸런스와 깨끗한 진단으로 시작하여 잔류 중간 스팬 진동이 로터가 단순히 불균형이 아닌 굴곡이 있음을 증명하는 경우에만 시작해야 합니다. 잘못 정렬됨 - 추가 비행기의 추가 비용과 복잡성이 정당화될 수 있을까요?.
9. 일반적인 애플리케이션
고속 기계를 중심으로 구축된 산업에서는 멀티플레인 밸런싱이 일상화되어 있습니다:
- 발전: 대형 증기 및 가스 터빈 발전기 세트.
- 석유화학: 고속 원심 압축기 및 터보 익스팬더.
- 펄프 및 종이: 긴 건조기 롤과 캘린더 롤.
- 항공우주: 항공기 엔진 로터 및 터보 기계.
- 조작: 고속 기계 공구 스핀들.
모든 경우에 멀티플레인 밸런싱에 대한 투자는 장비의 중요성, 고장으로 인한 심각한 결과, 가능한 한 가장 낮은 진동으로 작동함으로써 얻을 수 있는 효율성으로 인해 정당화됩니다.
