Forstå flerplansbalansering

Enheter

Bærbart balanse- og vibrasjonsanalyseapparat Balanset-1A

$2,347.12 Opprinnelig pris var: $2,347.12.$1,901.46Nåværende pris er: $1,901.46.

Deler

Vibrasjonssensor.

$106.96 Opprinnelig pris var: $106.96.$71.30Nåværende pris er: $71.30.

Deler

Optisk sensor (lasertakometer)

$147.36 Opprinnelig pris var: $147.36.$83.19Nåværende pris er: $83.19.

Enheter

Balanset-4.

$8,084.78

Deler

Magnetisk stativ Insize-60-kgf.

$54.67

Deler

Reflekterende tape.

$11.88

Enheter

Dynamisk balanseringsenhet "Balanset-1A" OEM

$2,061.90 Opprinnelig pris var: $2,061.90.$1,663.78Nåværende pris er: $1,663.78.

Definisjon: Hva er flerplansbalansering?

Balansering i flere plan er en avansert balansering prosedyre som bruker tre eller flere korreksjonsplan fordelt langs rotorens lengde for å oppnå akseptable vibrasjonsnivåer. Denne teknikken er nødvendig for fleksible rotorer—rotorer som bøyer eller flekser betydelig under drift fordi de kjører med hastigheter over én eller flere kritiske hastigheter.

Mens toplansbalansering er tilstrekkelig for de fleste stive rotorer, utvider flerplansbalansering prinsippet til å imøtekomme de komplekse avbøyningsformene (modusformer) som fleksible rotorer viser ved høye hastigheter.

Når er flerplansbalansering nødvendig?

Flerplansbalansering blir nødvendig i flere spesifikke situasjoner:

1. Fleksible rotorer som opererer over kritiske hastigheter

Den vanligste applikasjonen er for fleksible rotorer—lange, slanke rotorer som opererer med hastigheter høyere enn sin første (og noen ganger andre eller tredje) kritiske hastighet. Eksempler inkluderer:

• Damp- og gassturbinrotorer
• Høyhastighets kompressoraksler
• Papirmaskinruller
• Store generatorrotorer
• Sentrifugerotorer
• Høyhastighetsspindler

Disse rotorene bøyes betydelig under drift, og avbøyningsformen deres endres avhengig av rotasjonshastighet og hvilken modus som eksiteres. To korreksjonsplan er rett og slett ikke tilstrekkelige for å kontrollere vibrasjon på tvers av alle driftshastigheter.

2. Svært lange stive rotorer

Selv noen stive rotorer, hvis de er ekstremt lange i forhold til diameteren, kan ha nytte av tre eller flere korreksjonsplan for å minimere vibrasjon på flere lagersteder langs akselen.

3. Rotorer med kompleks massefordeling

Rotorer med flere skiver, hjul eller løpehjul på forskjellige aksiale posisjoner kan kreve individuell balansering av hvert element, noe som resulterer i en flerplansbalanseringsprosedyre.

4. Når toplansbalansering viser seg å være utilstrekkelig

Hvis et forsøk på toplansbalansering reduserer vibrasjonen på de målte lagerstedene, men vibrasjonen forblir høy på mellomliggende steder langs rotoren (for eksempel avbøyning midt i spennet), kan det være nødvendig med ytterligere korreksjonsplan.

Utfordringen: Fleksibel rotordynamikk

Fleksible rotorer presenterer unike utfordringer som gjør flerplansbalansering kompleks:

Modusformer

Når en fleksibel rotor passerer gjennom en kritisk hastighet, vibrerer den i et spesifikt mønster kalt en modusform. Den første modusen viser vanligvis akselen som bøyer seg i en enkelt jevn bue, den andre modusen viser en S-kurve med et nodepunkt i midten, og høyere moduser viser stadig mer komplekse former. Hver modus krever spesifikk korreksjonsvektfordeling.

Hastighetsavhengig atferd

Ubalanseresponsen til en fleksibel rotor endres dramatisk med hastigheten. En korreksjon som fungerer bra ved én hastighet kan være ineffektiv eller til og med kontraproduktiv ved en annen hastighet. Flerplansbalansering må ta hensyn til hele driftshastighetsområdet.

Krysskoblingseffekter

Ved flerplansbalansering påvirker et korreksjonsvekt i et hvilket som helst plan vibrasjonen på alle målesteder. Med tre, fire eller flere korreksjonsplan blir de matematiske sammenhengene betydelig mer komplekse enn ved toplansbalansering.

Prosedyren for balansering av flere plan

Prosedyren utvider påvirkningskoeffisientmetoden brukt i toplansbalansering:

Trinn 1: Innledende målinger

Mål vibrasjon på flere steder langs rotoren (vanligvis ved hvert lager, og noen ganger på mellomliggende steder) ved den aktuelle driftshastigheten. For fleksible rotorer kan det være nødvendig å ta målinger ved flere hastigheter.

Trinn 2: Definer korreksjonsplan

Identifiser N-korreksjonsplan der vekter kan legges til. Disse bør fordeles langs rotorens lengde på tilgjengelige steder som koblingsflenser, hjulfelger eller spesialdesignede balanseringsringer.

Trinn 3: Sekvensielle prøvevektkjøringer

Utfør N prøvekjøringer, hver med en prøvevekt i ett korreksjonsplan. For eksempel, med fire korreksjonsplan:

• Kjøring 1: Prøvevekt kun i plan 1
• Kjøring 2: Prøvevekt kun i plan 2
• Kjøring 3: Prøvevekt kun i plan 3
• Kjøring 4: Prøvevekt kun i plan 4

Mål vibrasjon på alle sensorplasseringer under hver kjøring. Dette bygger en komplett påvirkningskoeffisientmatrise som beskriver hvordan hvert korreksjonsplan påvirker hvert målepunkt.

Trinn 4: Beregn korreksjonsvekter

Balanseringsprogramvaren løser et system med N samtidige ligninger (der N er antallet korreksjonsplan) for å beregne det optimale korreksjonsvekter for hvert plan. Denne beregningen bruker matrisealgebra og er altfor kompleks til å utføres manuelt – spesialisert programvare er avgjørende.

Trinn 5: Installer og verifiser

Installer alle beregnede korreksjonsvekter samtidig og verifiser vibrasjonsnivåene. For fleksible rotorer bør verifiseringen utføres over hele driftshastighetsområdet for å sikre akseptabel vibrasjon ved alle hastigheter.

Modalbalansering: En alternativ tilnærming

For svært fleksible rotorer brukes en avansert teknikk som kalles modal balansering kan være mer effektivt enn konvensjonell flerplansbalansering. Modal balansering retter seg mot spesifikke vibrasjonsmoduser i stedet for spesifikke hastigheter. Ved å beregne korreksjonsvekter som samsvarer med rotorens naturlige modusformer, kan den oppnå bedre resultater med færre prøvekjøringer. Denne metoden krever imidlertid sofistikerte analyseverktøy og en dyp forståelse av rotordynamikk.

Kompleksitet og praktiske hensyn

Flerplansbalansering er betydelig mer kompleks enn toplansbalansering:

Antall prøvekjøringer

Antall nødvendige prøvekjøringer øker lineært med antall plan. En balanse med fire plan krever fire prøvekjøringer pluss den innledende og verifiseringskjøringen – totalt seks starter og stopp. Dette øker kostnader, tid og slitasje på maskinen.

Matematisk kompleksitet

Å løse N korreksjonsvekter krever invertering av en N×N-matrise, som er beregningsintensiv og kan være numerisk ustabil hvis målingene er støyende eller hvis korreksjonsplanene er dårlig plassert.

Måle nøyaktighet

Fordi flerplansbalansering er avhengig av å løse mange samtidige ligninger, har målefeil og støy større innvirkning enn ved toplansbalansering. Høykvalitetssensorer og nøye datainnsamling er avgjørende.

Tilgjengelighet for korrigeringsplan

Det kan være utfordrende å finne tilgjengelige og effektive korreksjonsplanplasseringer for N, spesielt på maskiner som ikke opprinnelig ble designet for balansering i flere plan.

Krav til utstyr og programvare

Flerplansbalansering krever:

• Avansert balanseringsprogramvare: Kan håndtere N×N påvirkningskoeffisientmatriser og løse systemer av komplekse vektorligninger.
• Flere vibrasjonssensorer: Minst N sensorer (én per målested) anbefales, men noen instrumenter kan fungere med færre sensorer ved å flytte dem mellom kjøringene.
• Turteller/nøkkelfasebryter: Viktig for nøyaktighet fase mål.
• Erfarent personell: Kompleksiteten ved flerplansbalansering krever teknikere med avansert opplæring i rotordynamikk og vibrasjonsanalyse.

Typiske bruksområder

Flerplansbalansering er standard praksis i bransjer med høyhastighetsmaskiner:

• Kraftproduksjon: Store damp- og gassturbingeneratorsett
• Petrokjemisk: Høyhastighets sentrifugalkompressorer og turboekspandere
• Masse og papir: Lange papirruller i tørketrommel og kalenderruller
• Luftfart: Flymotorrotorer og turbomaskineri
• Produksjon: Høyhastighets maskinverktøyspindler

I disse applikasjonene er investeringen i flerplansbalansering begrunnet av utstyrets kritiske karakter, konsekvensene av feil og driftseffektivitetsgevinstene ved å kjøre med minimal vibrasjon.

---

← Tilbake til hovedindeksen