Ce este metoda N+2 în echilibrarea multiplan? • Echilibrator portabil, analizor de vibrații "Balanset" pentru echilibrarea dinamică a concasoarelor, ventilatoarelor, mulcerelor, spiralelor pe combine, arborilor, centrifugelor, turbinelor și multor alte rotoare Ce este metoda N+2 în echilibrarea multiplan? • Echilibrator portabil, analizor de vibrații "Balanset" pentru echilibrarea dinamică a concasoarelor, ventilatoarelor, mulcerelor, spiralelor pe combine, arborilor, centrifugelor, turbinelor și multor alte rotoare

Ce este metoda N+2 în echilibrarea multi-plan?

Publicat de admin pe

Înțelegerea metodei N+2 în echilibrarea multi-plan

Definiție: Ce este metoda N+2?

The Metoda N+2 este un avansat echilibrare procedură utilizată pentru echilibrare multiplan de rotoare flexibile. Numele descrie strategia de măsurare: dacă N este numărul de planuri de corecție necesară, metoda folosește N greutate de probă rulări (una pentru fiecare plan) plus 2 rulări suplimentare — o măsurare inițială de referință și o rulare de verificare finală — pentru un total de N+2 rulări.

Această abordare sistematică extinde principiile echilibrare pe două planuri la situații care necesită trei sau mai multe planuri de corecție, comune în rotoarele flexibile de mare viteză, cum ar fi turbinele, compresoarele și rolele lungi ale mașinilor de hârtie.

Fundația Matematică

Metoda N+2 este construită pe metoda coeficientului de influență, extinsă la mai multe planuri:

Matricea Coeficientului de Influență

Pentru un rotor cu N plane de corecție și M locații de măsurare (de obicei M ≥ N), sistemul poate fi descris printr-o matrice M×N de coeficienți de influență. Fiecare coeficient αᵢⱼ descrie modul în care o greutate unitară în planul de corecție j afectează vibrația la locația de măsurare i.

De exemplu, cu 4 planuri de corecție și 4 locații de măsurare:

  • α₁₁, α₁₂, α₁₃, α₁₄ descriu modul în care fiecare plan afectează locația de măsurare 1
  • α₂₁, α₂₂, α₂₃, α₂₄ descriu efectele asupra locației de măsurare 2
  • Și așa mai departe pentru locațiile 3 și 4

Aceasta creează o matrice de 4×4 care necesită determinarea a 16 coeficienți de influență.

Rezolvarea sistemului

Odată ce toți coeficienții sunt cunoscuți, software-ul de echilibrare rezolvă un sistem de M ecuații vectoriale simultane pentru a găsi cele N ponderi de corecție (W₁, W₂, ... Wₙ) care minimizează vibrații simultan în toate M locațiile de măsurare. Acest lucru necesită matematică vectorială și algoritmi de inversare a matricelor.

Procedura N+2: Pas cu pas

Procedura urmează o secvență sistematică care se scalează în funcție de numărul de planuri de corecție:

Rula 1: Măsurarea inițială de referință

Rotorul funcționează la viteza de echilibrare în starea sa inițială dezechilibrată. Amplitudinea vibrațiilor și fază sunt măsurate în toate M locațiile de măsurare (de obicei la fiecare rulment și uneori la poziții intermediare). Aceste măsurători stabilesc linia de bază dezechilibra vectori care trebuie corectați.

Rulațiile 2 până la N+1: Rulații secvențiale de probă cu ponderi

Pentru fiecare plan de corecție (de la 1 la N):

  1. Opriți rotorul și atașați o greutate de probă cu masă cunoscută doar într-o poziție unghiulară cunoscută în planul de corecție specific.
  2. Rotiți rotorul la aceeași viteză și măsurați vibrațiile în toate locațiile M
  3. Modificarea vibrației (măsurarea curentului minus inițială) dezvăluie modul în care acest plan specific influențează fiecare locație de măsurare
  4. Îndepărtați greutatea de probă înainte de a trece la următorul plan

După finalizarea tuturor celor N rulări de probă, software-ul a determinat matricea completă a coeficienților de influență M×N.

Faza de calcul

Instrumentul de echilibrare rezolvă ecuațiile matriceale pentru a calcula necesarul ponderi de corecție (atât masa, cât și unghiul) pentru fiecare dintre cele N planuri de corecție.

Rulați N+2: Rulați verificarea

Toate cele N ponderi de corecție calculate sunt instalate permanent, iar o verificare finală confirmă faptul că vibrațiile au fost reduse la niveluri acceptabile în toate locațiile de măsurare. Dacă rezultatele sunt nesatisfăcătoare, se poate efectua o echilibrare a reglajelor sau o iterație suplimentară.

Exemplu: Echilibrare pe patru planuri (N=4)

Pentru un rotor lung și flexibil care necesită patru plane de corecție:

  • Total alergări: 4 + 2 = 6 alergări
  • Rula 1: Măsurare inițială la 4 rulmenți
  • Rula 2: Greutate de probă în Planul 1, măsurați toate cele 4 rulmenți
  • Rula 3: Greutate de probă în Planul 2, măsurați toate cele 4 rulmenți
  • Runda 4: Greutate de probă în Planul 3, măsurați toate cele 4 rulmenți
  • Runda 5: Greutate de probă în Planul 4, măsurați toate cele 4 rulmenți
  • Runda 6: Verificare cu toate cele 4 corecții instalate

Aceasta generează o matrice de 4×4 (16 coeficienți) care este rezolvată pentru a găsi cele patru ponderi de corecție optime.

Avantajele metodei N+2

Abordarea N+2 oferă câteva beneficii importante pentru echilibrarea multi-plan:

1. Sistematic și complet

Fiecare plan de corecție este testat independent, oferind o caracterizare completă a răspunsului sistemului rotor-lagăr pe toate planurile și locațiile de măsurare.

2. Exploatarea cuplării încrucișate complexe

În rotoarele flexibile, o greutate în orice plan poate afecta semnificativ vibrațiile în toate locațiile lagărelor. Metoda N+2 surprinde toate aceste interacțiuni prin matricea sa cuprinzătoare de coeficienți.

3. Riguros din punct de vedere matematic

Metoda utilizează tehnici de algebră liniară bine stabilite (inversie matriceală, ajustare cu cele mai mici pătrate) care oferă soluții optime atunci când sistemul se comportă liniar.

4. Strategie flexibilă de măsurare

Numărul de locații de măsurare (M) poate depăși numărul de planuri de corecție (N), permițând sisteme supradeterminate care pot oferi soluții mai robuste în prezența zgomotului de măsurare.

5. Standard industrial pentru rotoare complexe

Metoda N+2 este standardul acceptat pentru turbomașini de mare viteză și alte aplicații critice cu rotoare flexibile.

Provocări și limitări

Echilibrarea multi-plan folosind metoda N+2 prezintă provocări semnificative:

1. Complexitate crescută

Numărul de rulări de probă crește liniar odată cu numărul de plane. Pentru o echilibrare cu 6 plane, sunt necesare un total de 8 rulări, ceea ce crește semnificativ timpul, costul și uzura mașinii.

2. Cerințe privind precizia măsurării

Rezolvarea sistemelor matriciale mari amplifică efectul erorilor de măsurare. Instrumentația de înaltă calitate și tehnica atentă sunt esențiale.

3. Stabilitate numerică

Inversia matriceală poate deveni necondiționată dacă:

  • Planurile de corecție sunt prea apropiate unul de celălalt
  • Locațiile de măsurare nu surprind în mod adecvat răspunsul rotorului
  • Greutățile de probă produc modificări insuficiente ale vibrațiilor

4. Timp și cost

Fiecare rind suplimentar adaugă o altă rundă de probă, prelungind timpul de nefuncționare și costurile cu forța de muncă. Pentru echipamentele critice, acest lucru trebuie echilibrat cu beneficiile unei calități superioare a echilibrării.

5. Necesită software avansat

Rezolvarea sistemelor N×N de ecuații vectoriale complexe depășește calculul manual. Este esențial un software specializat de echilibrare cu capacități multiplan.

Când se utilizează metoda N+2

Metoda N+2 este potrivită atunci când:

  • Funcționare flexibilă a rotorului: Rotorul funcționează deasupra primului său (și posibil al doilea sau al treilea) viteză critică
  • Rotoare lungi și subțiri: Raporturi lungimi-diametru ridicate care sunt supuse unor îndoiri semnificative
  • Insuficient pe două planuri: Încercările anterioare de echilibrare pe două planuri nu au reușit să obțină rezultate acceptabile.
  • Viteze critice multiple: Rotorul trebuie să treacă prin mai multe viteze critice în timpul funcționării
  • Echipamente de mare valoare: Turbine, compresoare sau generatoare critice unde investițiile în echilibrarea completă sunt justificate
  • Vibrații puternice în locații intermediare: Vibrațiile sunt excesive în locurile dintre lagărele de capăt, indicând un dezechilibru la mijlocul deschiderii.

Alternativă: Echilibrare modală

Pentru rotoare foarte flexibile, echilibrare modală poate fi mai eficientă decât metoda convențională N+2. Echilibrarea modală vizează moduri specifice de vibrație, mai degrabă decât viteze specifice, obținând potențial rezultate mai bune cu mai puține încercări. Cu toate acestea, necesită o analiză și o înțelegere și mai sofisticată a dinamicii rotorului.

Cele mai bune practici pentru succesul metodei N+2

Faza de planificare

  • Selectați cu atenție locațiile planului de corecție N - distanțate larg, accesibile și, în mod ideal, în locații care se potrivesc formelor modurilor rotorului
  • Identificați M ≥ N locații de măsurare care surprind în mod adecvat caracteristicile de vibrație ale rotorului
  • Planificați timpul de stabilizare termică între cicluri
  • Pregătiți în avans greutățile de probă și accesoriile de instalare

Faza de execuție

  • Mențineți condiții de funcționare absolut constante (viteză, temperatură, sarcină) pe parcursul tuturor celor N+2 rulări
  • Folosiți greutăți de probă suficient de mari pentru a produce răspunsuri clare și măsurabile (modificarea vibrațiilor 25-50%)
  • Efectuați mai multe măsurători per rulare și mediați-le pentru a reduce zgomotul
  • Documentați cu atenție masele, unghiurile și razele greutăților de probă
  • Verificați calitatea măsurării fazei - erorile de fază sunt amplificate în soluțiile cu matrice mare

Faza de analiză

  • Verificați matricea coeficienților de influență pentru anomalii sau modele neașteptate
  • Verificați numărul condiției matricei - valorile mari indică instabilitate numerică
  • Verificați dacă corecțiile calculate sunt rezonabile (nu excesiv de mari sau mici)
  • Luați în considerare simularea rezultatului final așteptat înainte de a instala corecțiile

Integrare cu alte tehnici

Metoda N+2 poate fi combinată cu alte abordări:

  • Echilibrare treptată: Efectuați N+2 măsurători la viteze multiple pentru a optimiza echilibrul pe întregul interval de funcționare
  • Hibrid Modal-Convențional: Folosește analiza modală pentru a informa selecția planului de corecție, apoi aplică metoda N+2
  • Rafinare iterativă: Efectuați echilibrarea N+2, apoi utilizați setul de coeficient de influență redus pentru echilibrarea trim-ului

← Înapoi la indexul principal

Categorii:
WhatsApp