ISO 21940-11: Mechanische trillingen – Rotorbalancering – Deel 11: Procedures en toleranties voor rotoren met stijf gedrag

Samenvatting

ISO 21940-11 is de moderne, gezaghebbende norm voor het in evenwicht brengen van stijve rotorenHet vervangt officieel de zeer bekende en veelgebruikte ISO 1940-1 standaard. Dit bijgewerkte document biedt een uitgebreid kader voor het specificeren, bereiken en verifiëren van de balanskwaliteit van rotoren die niet significant vervormen bij hun bedrijfssnelheid. Het behoudt de kernconcepten van zijn voorganger, zoals de G-klassen, maar verfijnt deze, breidt de lijst met machinetypen uit en biedt meer gedetailleerde procedurele richtlijnen voor een robuuster balanceerproces.

Inhoudsopgave (Conceptuele structuur)

De standaard is zodanig opgebouwd dat de gebruiker op logische wijze door het gehele afwegingsproces wordt geleid, van specificatie tot verificatie:

1. 1. Reikwijdte- en balanceringsvereisten:

   Dit eerste hoofdstuk definieert de focus van de norm en specificeert dat deze uitsluitend van toepassing is op rotoren met een star gedrag. Een starre rotor wordt gedefinieerd als een rotor die in twee willekeurige vlakken kan worden gecorrigeerd en waarvan de resterende onbalans na correctie de gespecificeerde tolerantie bij geen enkele snelheid, tot aan de maximale bedrijfssnelheid, significant overschrijdt. Het hoofdstuk beschrijft het fundamentele doel van balanceren: het reduceren van de massa-excentriciteit tot een niveau waarbij de centrifugale krachten en trillingen, veroorzaakt door de resterende onbalans, acceptabel laag zijn voor de beoogde werking van de machine. Het bereidt de weg voor door de onderliggende aannames en doelstellingen van het balanceerproces van starre rotoren te verduidelijken.

2. 2. Specificatie van de balanstolerantie:

   Dit is het centrale hoofdstuk voor het definiëren van "hoe goed" een balansfunctie moet zijn. Het borduurt voort op het internationaal erkende concept van Kwaliteitsklassen van de balans (G) van de vorige ISO 1940-1-norm. Een G-klasse is een constante waarde die het product vertegenwoordigt van de excentriciteit van de rotor (e) en zijn maximale bedrijfssnelheid (Ω), waarbij G = e·Ω. Dit hoofdstuk bevat een uitgebreide en bijgewerkte tabel met honderden verschillende rotortypen – van kleine elektrische ankers tot enorme stoomturbines – en kent aan elk een aanbevolen G-klasse toe. Met behulp van deze tabel kan een ingenieur een G-klasse specificeren (bijv. G6,3 voor pompen, G2,5 voor turbines). De norm biedt vervolgens de cruciale formule om deze klasse om te zetten in een praktische, meetbare tolerantie: de toelaatbare resterende specifieke onbalans (e_per), die vervolgens met de rotormassa wordt vermenigvuldigd om de uiteindelijke onbalanstolerantie in eenheden zoals gram-millimeters te verkrijgen.

3. 3. Toewijzing van tolerantie aan correctievlakken:

   Dit hoofdstuk biedt het essentiële wiskundige kader voor balanceren in twee vlakken. Nadat de totale toelaatbare restonbalans voor de gehele rotor is berekend (vanuit de G-klasse), moet deze waarde worden verdeeld over de twee gekozen rotors. correctievlakkenDeze sectie biedt expliciete formules en vectordiagrammen om de balanceertechnicus te begeleiden bij het correct verdelen van de totale tolerantie in individuele toleranties voor elk vlak. Er wordt uitgelegd dat de verdeling afhankelijk is van de geometrie van de rotor, met name de afstand van de correctievlakken tot het zwaartepunt van de rotor en de lagerlocaties. Het naleven van deze toewijzingsprocedures is cruciaal voor het corrigeren van beide. statische en koppel onevenwichtigheid en ervoor te zorgen dat de dynamische krachten op de lagers over de gehele lengte van de rotor tot een minimum worden beperkt.

4. 4. Procedures voor het verifiëren van resterende onbalans:

   In dit hoofdstuk wordt de methodologie voor de definitieve acceptatietest op de balanceermachine. Na de finale correctiegewichten zijn toegepast, wordt een verificatierun uitgevoerd. De norm specificeert dat de machine de resterende onbalans in elk correctievlak moet meten. De gemeten waarden worden vervolgens vergeleken met de individuele vlaktoleranties die in de vorige stap zijn berekend. De rotor wordt alleen als geslaagd voor de balanceerprocedure beschouwd als de gemeten resterende onbalans in *beide* vlakken kleiner dan of gelijk is aan de gespecificeerde tolerantie voor elk vlak. Deze sectie benadrukt het belang van het gebruik van een correct gekalibreerde balanceermachine en het rekening houden met eventuele gereedschapsfouten om een nauwkeurige en betrouwbare verificatiemeting te garanderen.

5. 5. Rapportage:

   Om volledige traceerbaarheid en duidelijke communicatie van de balanceerresultaten te garanderen, specificeert dit laatste hoofdstuk de minimale informatie die in een formeel balanceerrapport moet worden vastgelegd. Dit omvat administratieve gegevens (zoals de datum en naam van de operator), een volledige identificatie van de rotor (onderdeelnummer, serienummer) en alle belangrijke balanceerparameters. Cruciaal is dat het rapport de gespecificeerde balanceerkwaliteitsklasse (bijv. G6.3), de maximale bedrijfssnelheid en de massa van de rotor vermeldt. Het rapport moet vervolgens de initiële onbalansmetingen en, nog belangrijker, de uiteindelijk gemeten restonbalanswaarden voor elk correctievlak duidelijk documenteren, en bevestigen dat deze onder de berekende toleranties liggen. Dit creëert een permanent, verifieerbaar bewijs dat de rotor is gebalanceerd volgens de norm.

Belangrijkste concepten en updates

• Modernisering van ISO 1940-1: Deze norm is de officiële vervanging van ISO 1940-1. De norm handhaaft dezelfde fundamentele principes, maar herstructureert de inhoud, actualiseert de G-klasse tabellen met meer rotortypen en biedt duidelijkere, meer expliciete procedurele richtlijnen. De kernformule blijft hetzelfde.
• Nadruk op het proces: Vergeleken met de voorgaande norm legt ISO 21940-11 meer nadruk op het gehele balanceringsproces, van het specificeren van de tolerantie tot het correct toewijzen ervan tussen vlakken en het correct verifiëren van het eindresultaat.
• Veronderstelling van stijve rotor: Het is cruciaal om te onthouden dat deze norm alleen van toepassing is op *starre* rotoren. Dit zijn rotoren waarbij de onbalansverdeling niet significant verandert wanneer de rotor op bedrijfssnelheid wordt gebracht. Voor rotoren die bij hoge snelheid buigen of vervormen, gelden de complexere procedures in ISO 21940-12 (voor flexibele rotoren) worden gebruikt.
• G-graden blijven centraal: Het concept van Balance Quality Grades (G) vormt nog steeds de hoeksteen van de norm en biedt een eenvoudige maar krachtige manier om de vereiste precisie voor een breed scala aan machines te specificeren.

← Terug naar hoofdindex