ISO 21940-12: Механичке вибрације – Балансирање ротора – Део 12: Поступци и толеранције за роторе са флексибилним понашањем

Резиме

ISO 21940-12 се бави сложеним изазовом балансирања флексибилни роториФлексибилан ротор је онај чији се облик и расподела неравнотеже значајно мењају са брзином ротације, посебно када се приближава и пролази кроз своје савијање. критичне брзинеЗа разлику од крутих ротора (обрађених у делу 11), флексибилни ротор не може бити балансиран при малој брзини и не може се очекивати да остане у равнотежи при високој радној брзини. Овај стандард пружа специјализоване, вишебрзинске и вишеравнинске процедуре потребне за правилно балансирање ових сложених ротирајућих система, који су уобичајени код машина високих перформанси попут гасних турбина, компресора и дугих индустријских ваљака.

Садржај (концептуална структура)

Стандард пружа оквир за разумевање и примену напредних метода потребних за флексибилно балансирање ротора:

1. 1. Обим и класификација флексибилних ротора:

   Ово почетно поглавље дефинише обим примене стандарда, наводећи да се он примењује на роторе који показују флексибилно понашање, што значи да се њихова расподела неуравнотежености и/или деформисани облик мењају са брзином. Оно уводи кључни систем класификације за категоризацију ових ротора на основу њихових динамичких карактеристика, што је неопходно за избор одговарајуће стратегије балансирања. Класе се крећу од:

   • Класа 1: Крути ротори (обухватано стандардом ISO 21940-11).
   • Класа 2: Квази-крути ротори, који се могу балансирати при малој брзини, али могу захтевати балансирање при радној брзини.
   • Класа 3: Ротори који захтевају балансирање при више брзина, често користећи influence coefficient метод, обично пролазећи кроз једну или више критичних брзина.
   • Разред 4 и 5: Веома флексибилни ротори, као што су они у великим турбинским генераторима, којима су потребне напредне технике модалног балансирања како би се исправили вишеструки режими савијања.

   Ова класификација пружа систематски начин за одређивање сложености задатка балансирања и неопходних процедура за постизање успешног балансирања у целом опсегу радних брзина.

2. 2. Поступци балансирања:

   Ово поглавље чини техничку основу стандарда, детаљно описујући напредне, вишестепене процедуре неопходне за флексибилне роторе. У њему се објашњава да једноставна равнотежа при малој брзини није довољна и да се мора допунити техникама велике брзине како би се узело у обзир савијање ротора. Стандард наводи две основне методологије:

   • The Коефицијент утицаја Метод: Ово је свестрана и широко коришћена техника. Она подразумева систематски процес постављања познатог пробног тега у једну корекциону раван у исто време и мерење резултујућег вибрационог одзива (амплитуде и фазе) на више локација и при више брзина. Овај процес се понавља за сваку корекциону раван. Прикупљени подаци се користе за израчунавање матрице „коефицијената утицаја“, која математички дефинише како неравнотежа у било којој равни утиче на вибрације у било којој тачки мерења и брзини. Рачунар затим користи ову матрицу да би решио скуп корекционих тегова и њихове угаоне положаје потребне у свим равнима како би се истовремено минимизирале вибрације у целом опсегу брзина.
   • Модално балансирање: Ово је физички интуитивнија метода која третира сваки мод савијања ротора као посебан проблем неуравнотежености. Поступак укључује рад ротора на или близу одређене критичне брзине како би се максимално побудио одговарајући облик мода. Мерења вибрација се врше како би се идентификовала локација „тешке тачке“ за тај мод, а корекциони тегови се постављају на тачке максималног отклона (античворове) за тај облик мода како би се то супротставило. Овај процес се затим понавља секвенцијално за сваки значајан мод савијања унутар опсега радне брзине ротора, ефикасно балансирајући ротор један мод у исто време.
3. 3. Спецификација толеранција баланса:

   Ово поглавље објашњава да једноставне толеранције Г-разреда које се користе за круте роторе често нису довољне за флексибилне роторе. Уместо тога, уводи свеобухватније критеријуме толеранције, који могу бити засновани на неколико фактора, укључујући:

   • Ограничења резидуалне модалне неравнотеже за сваки значајан мод савијања.
   • Ограничења апсолутних амплитуда вибрација вратила на одређеним локацијама и брзинама (посебно при радној брзини).
   • Ограничења пренетих сила на лежајеве.
4. 4. Провера коначног стања:

   Овај последњи одељак детаљно описује критеријуме прихватања за успешно балансиран флексибилни ротор. За разлику од крутог ротора, коме је потребна верификација само при једној брзини, код флексибилног ротора мора се потврдити да је у равнотежи у целом опсегу радних брзина. Након што се примене коначни корекциони тегови, ротор се подвргава завршном тесту пуштања у рад. Током овог пуштања у рад, вибрације се континуирано прате на кључним местима (као што су лежајеви и тачке максималног отклона). Стандард наводи да се ротор сматра прихватљиво уравнотеженим само ако измерене вибрације остану испод унапред дефинисаних граница толеранције при свим брзинама, посебно при проласку кроз критичне брзине и док се задржава на максималној континуираној радној брзини. Ова свеобухватна верификација осигурава да је сложено динамичко понашање ротора ефикасно контролисано.

Кључни концепти

• Флексибилно наспрам крутог понашања: Основна разлика. Ротор је флексибилан ако је његова радна брзина значајан део (обично >70%) његове прве природне фреквенције савијања (критична брзина). Како се ротор брже окреће, центрифугалне силе узрокују његово савијање, мењајући његову неравнотежу.
• Критичне брзине и облици модова: Разумевање критичних брзина ротора и повезаних „облика модова“ (облика у који се ротор савија при тој брзини) је неопходно за флексибилно балансирање ротора. Сваки мод мора се третирати као засебан проблем балансирања.
• Вишеравнинско, вишебрзинско балансирање: Основна методологија. За разлику од крутих ротора, који се могу балансирати у две равни при једној малој брзини, флексибилни ротори захтевају корекције у више равни и мерења при више брзина како би се осигурао гладак рад у целом опсегу брзина.
• Модално балансирање: Моћна техника где се тегови додају како би се посебно супротставили неравнотежи повезаној са сваким режимом савијања. На пример, да би се уравнотежио први режим савијања, тегови се постављају на тачку максималног отклона за тај режим.

← Назад на главни индекс