ISO 21940-13: Mekanisk vibrasjon – Rotorbalansering – Del 13: Kriterier og sikkerhetstiltak for balansering på stedet av mellomstore og store rotorer

Sammendrag

ISO 21940-13 er en spesialisert standard som fokuserer på de praktiske aspektene ved balansering av rotorer i deres egne lagre og støttestruktur, direkte på maskinens driftssted (in situ eller feltbalansering). Den tar for seg de unike utfordringene og sikkerhetshensynene som oppstår når balansering ikke kan utføres på en dedikert balanseringsmaskinStandarden gir kriterier for når in-situ balansering er passende og skisserer de nødvendige sikkerhetstiltakene for å utføre prosedyren sikkert og effektivt, spesielt for mellomstore og store rotorer der risikoen er høyere.

Innholdsfortegnelse (konseptuell struktur)

Standarden er strukturert for å veilede beslutnings- og utførelsesprosessen for feltbalansering:

1. 1. Omfang og anvendelighet:

   Dette innledende kapittelet definerer standardens spesifikke fokus, og gjør det klart at den gir retningslinjer og sikkerhetstiltak for prosessen med in-situ (eller felt) balansering av mellomstore og store rotorer. Den fastslår at denne prosedyren utføres mens rotoren er i sine egne lagre og støttestruktur, ofte på sin endelige driftsplassering. Et sentralt poeng i denne delen er at prinsippene gjelder for rotorer som kan oppføre seg enten stive eller fleksible i sin endelige installerte tilstand, og erkjenner at systemets dynamikk som helhet bestemmer balanseringsmetoden. Standarden er ment for teknikere, ingeniører og ledere som trenger å bestemme, planlegge og trygt utføre en feltbalanseringsprosedyre.

2. 2. Kriterier for balansering på stedet:

   Dette kapittelet gir et viktig beslutningsrammeverk som bidrar til å avgjøre om feltbalansering er den mest passende handlingen. Det er ikke alltid standardløsningen for høy vibrasjon. Standarden skisserer flere scenarier der in-situ balansering er berettiget: 1) Når det er logistisk upraktisk eller uoverkommelig dyrt å fjerne rotoren for en verkstedbalansering (f.eks. en stor turbin- eller generatorrotor). 2) Når ubalansen er forårsaket av faktorer som bare manifesterer seg under normale driftsforhold, for eksempel termiske forvrengninger, aerodynamiske krefter eller prosessrelatert oppbygging (f.eks. rusk på et vifteblad). 3) For endelig trimbalansering etter at en rotor er installert på nytt etter en verkstedbalansering. Standarden anbefaler en grundig analyse for å bekrefte at den høye vibrasjonen faktisk er forårsaket av ubalanse og ikke av andre problemer som feiljustering, resonans eller løshet før du fortsetter.

3. 3. Balanseringsprosedyrer og -metodikk:

   Denne delen gir en detaljert, trinnvis veiledning til den praktiske utførelsen av feltbalanseringsprosessen. Den begynner med å spesifisere kravene til den bærbare instrumenteringen, som må inkludere en flerkanals vibrasjonsanalysator i stand til å måle amplitude og fase, én eller flere vibrasjonssensorer (akselerometre er vanligst), og en fasereferansesensor (f.eks. en fototaker eller lasertaker) for å gi et tidsmerke på den roterende akselen. Kjernen i kapittelet er en detaljert beskrivelse av den universelt brukte påvirkningskoeffisient metode. Dette innebærer å registrere den innledende vibrasjonsvektoren (amplitude og fase), feste en kjent prøvevekt i en kjent vinkelposisjon, måle den nye "responsvektoren" og deretter bruke vektormatematikk til å beregne plasseringen og massen til den nødvendige korreksjonsvekten. Standarden gir veiledning for både enkeltplans- og flerplansbalansering ved bruk av denne metoden.

4. 4. Evaluering av balansekvalitet:

   Dette kapittelet skiller kritisk mellom verkstedbalansering og feltbalansering. Verkstedbalansering har som mål å oppfylle en spesifikk toleranse for gjenværende ubalanse basert på en G-klasse, er hovedmålet med feltbalansering mer pragmatisk: å redusere maskinens driftsvibrasjoner til et akseptabelt nivå. Derfor er evalueringskriteriene ikke basert på gjenværende ubalanse, men på de endelige vibrasjonsamplitudene. Standarden spesifiserer at vurderingen av den endelige balanseringskvaliteten skal være basert på vibrasjonsgrensene under drift som er definert i andre relevante standarder, først og fremst ISO 20816 serie. Det endelige målet er å redusere vibrasjonen ved 1X driftshastighet, slik at maskinens totale vibrasjonsnivå faller innenfor en akseptabel sone for langvarig drift (f.eks. sone A eller B).

5. 5. Sikkerhetsforanstaltninger og sikkerhetsregler:

   Dette kapittelet er uten tvil den viktigste delen av standarden, ettersom feltbalansering medfører betydelige risikoer som ikke finnes i et kontrollert verkstedmiljø. Det krever en streng og dokumentert tilnærming til sikkerhet. Viktige krav inkluderer: 1) En grundig mekanisk inspeksjon før oppstart, der alle festemidler er stramme og beskyttelsesanordninger er på plass. 2) En streng protokoll for festing av vekter, som krever at de er positivt sikret (f.eks. sveiset, boltet eller plassert i dedikerte holdere) for å forhindre at de blir farlige prosjektiler. 3) Etablering av en kontrollert tilgangssone rundt maskinen under testkjøringer. 4) Tydelige, utvetydige kommunikasjonsprotokoller mellom balanseringsanalytikeren og maskinoperatøren. 5) En forhåndsdefinert nødstoppprosedyre. Dette fokuset på sikkerhet er avgjørende for å forhindre skader og katastrofale utstyrsfeil.

Nøkkelbegreper

• Feltbalansering kontra verkstedbalansering: Standarden fokuserer utelukkende på å balansere en rotor *i maskinen* i motsetning til på en dedikert balanseringsmaskin i et verksted. Feltbalansering korrigerer for hele rotorenheten i driftstilstand.
• Vibrasjonsreduksjon som mål: Mens verkstedbalansering har som mål å redusere gjenværende ubalanse til en spesifikk toleranse (U_per), er hovedmålet med feltbalansering å redusere maskinens driftsvibrasjoner til et akseptabelt nivå som definert av standarder som ISO 20816.
• Sikkerhet først: På grunn av risikoen ved å kjøre en maskin med bevisst tilsatte prøvevekter, legger standarden svært stor vekt på sikkerhetsprosedyrer og beskyttelsestiltak.
• Påvirkningskoeffisientmetode: Dette er den universelle metoden for balansering på stedet. Den innebærer å måle en initial vibrasjonsvektor, legge til en kjent prøvevekt, måle den nye «responsvektoren» og bruke vektormatematikk til å beregne den nødvendige korreksjonsvekten og dens plasseringsvinkel.

← Tilbake til hovedindeksen