Pochopenie flexibilného rotora

Definícia: Čo je to flexibilný rotor?

A flexibilný rotor je rotor, ktorý sa deformuje alebo ohýba v dôsledku odstredivých síl pri prevádzke na svojej úrovni alebo v jej blízkosti kritické rýchlostiNa rozdiel od pevný rotor, ktorý je možné vyvážiť pri nízkych otáčkach a zostane vyvážený v celom rozsahu prevádzkových otáčok, rozloženie nevyváženosti flexibilného rotora sa mení so zmenou jeho tvaru s rýchlosťou. To znamená, že vyvažovanie flexibilného rotora je podstatne zložitejší proces.

Vo všeobecnosti sa rotor považuje za flexibilný, ak je jeho maximálna prevádzková rýchlosť 70% alebo viac jeho prvej kritickej rýchlosti ohybu.

Prečo sa flexibilné rotory správajú inak?

Kľúčom k pochopeniu flexibilného rotora je koncept kritické rýchlosti a tvary módu.

• Kritická rýchlosť: Ide o rýchlosť otáčania, ktorá zodpovedá jednej z vlastných frekvencií rotora. Pri tejto rýchlosti rotor rezonuje a akákoľvek malá nevyváženosť sa výrazne zosilní, čo spôsobí jeho ohnutie.
• Tvar režimu: Toto je charakteristický tvar, do ktorého sa rotor ohne pri prechode špecifickou kritickou rýchlosťou. Prvá kritická rýchlosť má jednoduchý tvar polovičnej sínusovej vlny, druhá má tvar plnej sínusovej vlny (s uzlom uprostred) atď.

Keď sa flexibilný rotor roztočí, v dôsledku tohto ohybu sa posúva poloha „ťažkého miesta“ (ťažiska). Nevyváženosť, ktorá existuje pri nízkych otáčkach, sa môže nachádzať pri vysokých otáčkach na úplne inom efektívnom mieste. Preto jednoduché dvojrovinné vyváženie vykonané pri nízkych otáčkach nebude postačovať na zabezpečenie plynulého chodu pri prevádzkových otáčkach alebo počas prechodu kritickými otáčkami.

Vyvažovanie flexibilných rotorov

Vyvažovanie flexibilných rotorov je špecializovaná úloha, ktorá si vyžaduje pokročilé techniky a vybavenie, ako je uvedené v normách ako ISO 21940-12Cieľom nie je len vyvážiť rotor pre jednu rýchlosť, ale zabezpečiť jeho plynulý chod v celom prevádzkovom rozsahu vrátane prechodu cez kritické rýchlosti.

Medzi bežné techniky patria:

• Vyvažovanie modálnych spôsobov: Ide o účinnú techniku, pri ktorej sa každý ohybový režim považuje za samostatný problém s nevyváženosťou. Korekčné závažia sú strategicky umiestnené vo viacerých rovinách pozdĺž rotora, aby špecificky pôsobili proti silám generovaným jednotlivými tvarmi režimu. Napríklad na korekciu prvého režimu sa závažia umiestnia do stredu rotora, kde je ohyb najväčší. Na korekciu druhého režimu sa závažia umiestnia na obe strany centrálneho uzla.
• Metóda koeficientu vplyvu (viacrýchlostná, viacrovinná): To zahŕňa chod rotora pri niekoľkých rôznych rýchlostiach (vrátane rýchlostí blízko kritických) a použitie skúšobných závaží vo viacerých korekčných rovinách. Údaje sa používajú na vytvorenie komplexnej matice koeficientov vplyvu, ktorá opisuje odozvu rotora. Počítač potom túto maticu vyrieši, aby určil optimálnu sadu korekčných závaží pre viacero rovín súčasne.

Tento proces zvyčajne vyžaduje vysokorýchlostný vyvažovací stroj, ktorý dokáže bezpečne ovládať rotor v rámci jeho kritických otáčok, a sofistikovaný softvér na vykonávanie potrebných výpočtov.

Príklady flexibilných rotorov

Flexibilné rotory sú bežné vo vysokovýkonných strojoch vrátane:

• Veľké parné a plynové turbínové generátory
• Vysokorýchlostné turbokompresory
• Dlhé, štíhle hriadele a valce v papierenských strojoch
• Vysokorýchlostné vretená obrábacích strojov

← Späť na hlavný index