Daudzplakņu balansēšanas izpratne
Definīcija: Kas ir daudzplakņu balansēšana?
Daudzplakņu balansēšana ir progresīvs līdzsvarošana procedūra, kurā tiek izmantotas trīs vai vairāk korekcijas plaknes sadalīts pa rotora garumu, lai sasniegtu pieņemamu vibrācijas līmeni. Šī metode ir nepieciešama, lai elastīgi rotori—rotori, kas darbības laikā ievērojami saliecas vai locās, jo tie darbojas ar ātrumu, kas pārsniedz vienu vai vairākus kritiskie ātrumi.
Kamēr divu plakņu balansēšana ir pietiekams lielākajai daļai stingru rotoru, daudzplakņu balansēšana paplašina principu, lai pielāgotos sarežģītajām novirzes formām (režīma formām), kas elastīgiem rotoriem piemīt lielā ātrumā.
Kad ir nepieciešama daudzplakņu balansēšana?
Daudzplakņu balansēšana kļūst nepieciešama vairākās konkrētās situācijās:
1. Elastīgi rotori, kas darbojas virs kritiskā ātruma
Visizplatītākais pielietojums ir paredzēts elastīgi rotori—gari, tievi rotori, kas darbojas ar ātrumu, kas ir lielāks par to pirmo (un dažreiz otro vai trešo) kritisko ātrumu. Piemēri:
- Tvaika un gāzes turbīnu rotori
- Ātrgaitas kompresoru vārpstas
- Papīra mašīnas ruļļi
- Lieli ģeneratora rotori
- Centrifūgas rotori
- Ātrgaitas vārpstas
Šie rotori darbības laikā ievērojami liecas, un to novirzes forma mainās atkarībā no griešanās ātruma un ierosinātā režīma. Divas korekcijas plaknes vienkārši nav pietiekamas, lai kontrolētu vibrāciju visos darbības ātrumos.
2. Ļoti gari, stingri rotori
Pat dažiem stingriem rotoriem, ja tie ir ārkārtīgi gari attiecībā pret to diametru, var būt noderīgas trīs vai vairāk korekcijas plaknes, lai samazinātu vibrāciju vairākās gultņu vietās gar vārpstu.
3. Rotori ar sarežģītu masas sadalījumu
Rotoriem ar vairākiem diskiem, riteņiem vai lāpstiņriteņiem dažādās aksiālās vietās var būt nepieciešama katra elementa individuāla balansēšana, kā rezultātā tiek izmantota daudzplakņu balansēšanas procedūra.
4. Kad divu plakņu līdzsvarošana izrādās nepietiekama
Ja divu plakņu balansēšanas mēģinājums samazina vibrāciju izmērītajās gultņu vietās, bet vibrācija joprojām ir augsta starpposmos gar rotoru (piemēram, vidējā laiduma novirze), var būt nepieciešamas papildu korekcijas plaknes.
Izaicinājums: elastīga rotora dinamika
Elastīgie rotori rada unikālus izaicinājumus, kas sarežģī daudzplakņu balansēšanu:
Režīma formas
Kad elastīgs rotors iziet cauri kritiskais ātrums, tas vibrē noteiktā modelī, ko sauc par režīma formu. Pirmajā režīmā parasti tiek parādīta vārpstas locīšanās vienā gludā lokā, otrajā režīmā tiek parādīta S veida līkne ar mezgla punktu vidū, bet augstākos režīmos tiek parādītas arvien sarežģītākas formas. Katram režīmam ir nepieciešams īpašs korekcijas svara sadalījums.
Ātruma atkarīga uzvedība
Elastīga rotora nelīdzsvarotības reakcija ievērojami mainās līdz ar ātrumu. Korekcija, kas labi darbojas vienā ātrumā, var būt neefektīva vai pat neproduktīva citā ātrumā. Daudzplakņu balansēšanai jāņem vērā viss darbības ātruma diapazons.
Krusteniskās savienošanas efekti
Daudzplakņu balansēšanā korekcijas svars jebkurā plaknē ietekmē vibrāciju visās mērīšanas vietās. Ar trim, četrām vai vairāk korekcijas plaknēm matemātiskās attiecības kļūst ievērojami sarežģītākas nekā divu plakņu balansēšanā.
Daudzplakņu balansēšanas procedūra
Procedūra pagarina ietekmes koeficienta metode izmanto divu plakņu balansēšanā:
1. darbība: Sākotnējie mērījumi
Vibrāciju mēra vairākās vietās gar rotoru (parasti pie katra gultņa un dažreiz starpposmos) ar interesējošo darbības ātrumu. Elastīgiem rotoriem mērījumi var būt jāveic vairākos ātrumos.
2. solis: Korekcijas plakņu definēšana
Nosakiet N korekcijas plaknes, kur var pievienot svarus. Tie jāsadala visā rotora garumā pieejamās vietās, piemēram, savienojuma atlokos, riteņu diskos vai speciāli izstrādātos balansēšanas gredzenos.
3. solis: secīgi izmēģinājuma svara mērījumi
Veiciet N izmēģinājuma braucienus, katru ar izmēģinājuma svars vienā korekcijas plaknē. Piemēram, ar četrām korekcijas plaknēm:
- 1. skrējiens: izmēģinājuma svars tikai 1. plaknē
- 2. skrējiens: izmēģinājuma svars tikai 2. plaknē
- 3. skrējiens: izmēģinājuma svars tikai 3. plaknē
- 4. skrējiens: izmēģinājuma svars tikai 4. plaknē
Katras palaišanas laikā izmēriet vibrāciju visās sensoru atrašanās vietās. Tādējādi tiek izveidota pilnīga ietekmes koeficienta matrica, kas apraksta, kā katra korekcijas plakne ietekmē katru mērījumu punktu.
4. solis: korekcijas svaru aprēķināšana
Balansēšanas programmatūra atrisina N vienlaicīgu vienādojumu sistēmu (kur N ir korekcijas plakņu skaits), lai aprēķinātu optimālo korekcijas svari katrai plaknei. Šajā aprēķinā tiek izmantota matricu algebra, un tas ir pārāk sarežģīts, lai to veiktu manuāli — ir nepieciešama specializēta programmatūra.
5. darbība. Instalēšana un pārbaude
Vienlaikus uzstādiet visus aprēķinātos korekcijas atsvarus un pārbaudiet vibrācijas līmeņus. Elastīgiem rotoriem pārbaude jāveic visā darbības ātruma diapazonā, lai nodrošinātu pieņemamu vibrāciju visos ātrumos.
Modālā līdzsvarošana: alternatīva pieeja
Ļoti elastīgiem rotoriem tiek izmantota uzlabota metode, ko sauc par modālā līdzsvarošana var būt efektīvāka nekā parastā daudzplakņu balansēšana. Modālā balansēšana ir vērsta uz konkrētiem vibrācijas režīmiem, nevis konkrētiem ātrumiem. Aprēķinot korekcijas svarus, kas atbilst rotora dabiskā režīma formām, var sasniegt labākus rezultātus ar mazāk izmēģinājumiem. Tomēr šai metodei ir nepieciešami sarežģīti analīzes rīki un dziļa rotora dinamikas izpratne.
Sarežģītība un praktiski apsvērumi
Daudzplakņu balansēšana ir ievērojami sarežģītāka nekā divu plakņu balansēšana:
Izmēģinājuma reižu skaits
Nepieciešamo izmēģinājumu skaits palielinās lineāri proporcionāli plakņu skaitam. Četru plakņu balansēšanai nepieciešami četri izmēģinājumi, kā arī sākotnējā un verifikācijas palaišana — kopā seši starti un apturējumi. Tas palielina izmaksas, laiku un samazina iekārtas nodilumu.
Matemātiskā sarežģītība
N korekcijas svaru atrisināšanai ir nepieciešama N×N matricas invertēšana, kas ir skaitļošanas ziņā ietilpīga un var būt skaitliski nestabila, ja mērījumi ir trokšņaini vai ja korekcijas plaknes ir slikti novietotas.
Mērījumu precizitāte
Tā kā daudzplakņu balansēšana balstās uz daudzu vienlaicīgu vienādojumu risināšanu, mērījumu kļūdām un trokšņiem ir lielāka ietekme nekā divplakņu balansēšanā. Ir nepieciešami augstas kvalitātes sensori un rūpīga datu vākšana.
Korekcijas plaknes pieejamība
Atrast N pieejamas un efektīvas korekcijas plaknes atrašanās vietas var būt sarežģīti, īpaši mašīnām, kas sākotnēji nebija paredzētas daudzplakņu balansēšanai.
Iekārtu un programmatūras prasības
Daudzplakņu balansēšanai nepieciešams:
- Uzlabota balansēšanas programmatūra: Spēj apstrādāt N×N ietekmes koeficientu matricas un risināt sarežģītu vektorvienādojumu sistēmas.
- Vairāki vibrācijas sensori: Ieteicams izmantot vismaz N sensorus (vienu katrā mērīšanas vietā), lai gan daži instrumenti var strādāt ar mazāku sensoru skaitu, pārvietojot tos starp mērījumu reizēm.
- Tahometrs/taustiņfrekvenču sensors: Būtiski precīzai fāze mērījums.
- Pieredzējis personāls: Daudzplakņu balansēšanas sarežģītība prasa tehniķus ar padziļinātu apmācību rotoru dinamikā un vibrāciju analīzē.
Tipiski pielietojumi
Daudzplakņu balansēšana ir standarta prakse nozarēs ar ātrgaitas iekārtām:
- Enerģijas ražošana: Lieli tvaika un gāzes turbīnu ģeneratoru komplekti
- Naftas ķīmija: Ātrgaitas centrbēdzes kompresori un turboekspanderi
- Celulozes un papīra rūpniecība: Garie papīra mašīnu žāvētāja ruļļi un kalendāra ruļļi
- Kosmosa aviācija: Lidmašīnu dzinēju rotori un turbomehānismi
- Ražošana: Ātrgaitas darbgaldu vārpstas
Šajos pielietojumos ieguldījumus daudzplakņu balansēšanā attaisno iekārtas kritiskums, kļūmes sekas un darbības efektivitātes pieaugums, darbojoties ar minimālu vibrāciju.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 