ISO 21940-12: Mehanske vibracije – Uravnoteženje rotorjev – 12. del: Postopki in tolerance za rotorje z elastičnim obnašanjem

Povzetek

Standard ISO 21940-12 obravnava kompleksen izziv uravnoteženja fleksibilni rotorjiFleksibilen rotor je tisti, katerega oblika in porazdelitev neuravnoteženosti se znatno spreminjata z vrtilno hitrostjo, zlasti ko se približuje in prehaja skozi svojo upogibno točko. kritične hitrostiZa razliko od togih rotorjev (zajetih v 11. delu) fleksibilnega rotorja ni mogoče uravnotežiti pri nizki hitrosti in pričakovati, da bo ostal v ravnovesju pri visoki delovni hitrosti. Ta standard določa specializirane, večhitrostne in večravninske postopke, potrebne za pravilno uravnoteženje teh kompleksnih vrtljivih sistemov, ki so pogosti v visokozmogljivih strojih, kot so plinske turbine, kompresorji in dolgi industrijski valji.

Kazalo vsebine (konceptualna struktura)

Standard zagotavlja okvir za razumevanje in izvajanje naprednih metod, potrebnih za uravnoteženje fleksibilnih rotorjev:

1. 1. Obseg in klasifikacija fleksibilnih rotorjev:

   To uvodno poglavje opredeljuje področje uporabe standarda in navaja, da se uporablja za rotorje, ki kažejo fleksibilno obnašanje, kar pomeni, da se njihova porazdelitev neuravnoteženosti in/ali ukrivljena oblika spreminjata s hitrostjo. Uvaja ključni klasifikacijski sistem za kategorizacijo teh rotorjev na podlagi njihovih dinamičnih značilnosti, kar je bistveno za izbiro ustrezne strategije uravnoteženja. Razredi segajo od:

   • 1. razred: Togi rotorji (zajeto v standardu ISO 21940-11).
   • 2. razred: Kvazi-togi rotorji, ki jih je mogoče uravnotežiti pri nizki hitrosti, vendar bodo pri delovni hitrosti morda potrebovali uravnoteženje.
   • 3. razred: Rotorji, ki zahtevajo uravnoteženje pri več hitrostih, pogosto z uporabo koeficient vpliva metoda, ki običajno prehaja skozi eno ali več kritičnih hitrosti.
   • 4. in 5. razred: Zelo fleksibilni rotorji, kot so tisti v velikih turbinskih generatorjih, ki zahtevajo napredne tehnike modalnega uravnoteženja za popravljanje več načinov upogibanja.

   Ta klasifikacija zagotavlja sistematičen način za določanje zahtevnosti naloge uravnoteženja in potrebnih postopkov za doseganje uspešnega uravnoteženja v celotnem območju obratovalnih hitrosti.

2. 2. Postopki uravnoteženja:

   To poglavje predstavlja tehnično jedro standarda in podrobno opisuje napredne, večstopenjske postopke, potrebne za fleksibilne rotorje. Pojasnjuje, da preprosto tehtnico pri nizki hitrosti ni dovolj in jo je treba dopolniti s tehnikami pri visoki hitrosti, da se upošteva upogibanje rotorja. Standard opisuje dve glavni metodologiji:

   • Spletna stran Koeficient vpliva Metoda: To je vsestranska in široko uporabljena tehnika. Vključuje sistematičen postopek namestitve znane poskusne uteži v eno korekcijsko ravnino naenkrat in merjenje nastalega vibracijskega odziva (amplitude in faze) na več lokacijah in pri več hitrostih. Ta postopek se ponovi za vsako korekcijsko ravnino. Zbrani podatki se uporabijo za izračun matrike "vplivnih koeficientov", ki matematično določa, kako neuravnoteženost v kateri koli ravnini vpliva na vibracije pri kateri koli merilni točki in hitrosti. Računalnik nato uporabi to matriko za rešitev niza korekcijskih uteži in njihovih kotnih namestitev, potrebnih v vseh ravninah, da se hkrati zmanjšajo vibracije v celotnem območju hitrosti.
   • Modalno uravnoteženje: To je fizično bolj intuitivna metoda, ki obravnava vsak upogibni način rotorja kot ločen problem neuravnoteženosti. Postopek vključuje delovanje rotorja pri določeni kritični hitrosti ali blizu nje, da se maksimalno vzbudi ustrezna oblika načina. Izvedejo se meritve vibracij, da se ugotovi lokacija "težke točke" za ta način, na mesta največjega odklona (antinode) za to obliko načina pa se namestijo korekcijske uteži, da se to prepreči. Ta postopek se nato zaporedno ponovi za vsak pomemben upogibni način znotraj območja obratovalne hitrosti rotorja, s čimer se rotor učinkovito uravnoteži po enem načinu naenkrat.
3. 3. Specifikacija toleranc ravnotežja:

   To poglavje pojasnjuje, da preproste tolerance razreda G, ki se uporabljajo za toge rotorje, pogosto ne zadostujejo za fleksibilne rotorje. Namesto tega uvaja celovitejša merila tolerance, ki lahko temeljijo na več dejavnikih, vključno z:

   • Omejitve preostale modalne neuravnoteženosti za vsak pomemben upogibni način.
   • Omejitve absolutnih amplitud vibracij gredi na določenih lokacijah in hitrostih (zlasti pri delovni hitrosti).
   • Omejitve prenesenih sil na ležaje.
4. 4. Preverjanje končnega stanja:

   Ta zadnji razdelek podrobno opisuje merila sprejemljivosti za uspešno uravnotežen fleksibilen rotor. Za razliko od togega rotorja, ki potrebuje preverjanje le pri eni hitrosti, je treba pri fleksibilnem rotorju potrditi, da je uravnotežen v celotnem območju obratovalnih hitrosti. Po uporabi končnih korekcijskih uteži se rotor podvrže končnemu preizkusu zagona. Med tem preizkusom se vibracije nenehno spremljajo na ključnih mestih (kot so ležaji in točke največjega odklona). Standard določa, da se rotor šteje za sprejemljivo uravnoteženega le, če izmerjene vibracije ostanejo pod vnaprej določenimi tolerančnimi mejami pri vseh hitrostih, zlasti pri prehodu skozi kritične hitrosti in pri najvišji neprekinjeni obratovalni hitrosti. To celovito preverjanje zagotavlja, da je bilo kompleksno dinamično obnašanje rotorja učinkovito nadzorovano.

Ključni koncepti

• Fleksibilno v primerjavi s togim vedenjem: Temeljna razlika. Rotor je fleksibilen, če je njegova delovna hitrost znaten del (običajno >70%) njegove prve upogibne naravne frekvence (kritične hitrosti). Ko se rotor vrti hitreje, centrifugalne sile povzročijo njegovo upogibanje, kar spremeni njegovo neuravnoteženost.
• Kritične hitrosti in oblike modov: Razumevanje kritičnih hitrosti rotorja in z njimi povezanih "oblik modov" (oblika, v katero se rotor upogne pri tej hitrosti) je bistvenega pomena za uravnoteženje fleksibilnega rotorja. Vsak mod je treba obravnavati kot ločen problem uravnoteženja.
• Večravninsko, večhitrostno uravnoteženje: Osnovna metodologija. Za razliko od togih rotorjev, ki jih je mogoče uravnotežiti v dveh ravninah pri eni nizki hitrosti, fleksibilni rotorji zahtevajo korekcije v več ravninah in meritve pri več hitrostih, da se zagotovi nemoteno delovanje v celotnem območju hitrosti.
• Modalno uravnoteženje: Močna tehnika, pri kateri se uteži dodajo za specifično preprečevanje neravnovesja, povezanega z vsakim načinom upogibanja. Na primer, za uravnoteženje prvega načina upogibanja se uteži namestijo na točko največjega odklona za ta način.

← Nazaj na glavno kazalo