Разумевање балансирања више равни

Devices

Portable balancer & Vibration analyzer Balanset-1A

$2,358.31

Parts

Vibration sensor

$107.47

Parts

Optical Sensor (Laser Tachometer)

$148.07

Devices

Balanset-4

$8,123.32

Parts

Magnetic Stand Insize-60-kgf

$54.93

Parts

Reflective tape

$11.94

Devices

Dynamic balancer “Balanset-1A” OEM

$2,071.73

Дефиниција: Шта је вишеравнинско балансирање?

Балансирање у више равни је напредни балансирање поступак који користи три или више корекционе равни распоређени дуж дужине ротора како би се постигли прихватљиви нивои вибрација. Ова техника је неопходна за флексибилни ротори—ротори који се значајно савијају или флексибилно крећу током рада јер раде брзинама изнад једне или више критичне брзине.

Док балансирање у две равни је довољно за већину крутих ротора, вишеравнинско балансирање проширује принцип како би се прилагодило сложеним облицима отклона (облицима мода) које флексибилни ротори показују при великим брзинама.

Када је потребно вишеравнивно балансирање?

Балансирање у више равни постаје неопходно у неколико специфичних ситуација:

1. Флексибилни ротори који раде изнад критичних брзина

Најчешћа примена је за флексибилни ротори—дуги, витки ротори који раде брзинама вишим од њихове прве (а понекад и друге или треће) критичне брзине. Примери укључују:

• Ротори парних и гасних турбина
• Вратила компресора велике брзине
• Ролне машине за папир
• Велики ротори генератора
• Ротори центрифуге
• Брза вретена

Ови ротори се значајно савијају током рада, а њихов облик отклона се мења у зависности од брзине ротације и тога који је мод побуђен. Две корекционе равни једноставно нису довољне за контролу вибрација при свим радним брзинама.

2. Веома дуги крути ротори

Чак и неки крути ротори, ако су изузетно дугачки у односу на свој пречник, могу имати користи од три или више корекционих равни како би се минимизирале вибрације на више локација лежајева дуж вратила.

3. Ротори са сложеном расподелом масе

Ротори са више дискова, точкова или импелера на различитим аксијалним локацијама могу захтевати појединачно балансирање сваког елемента, што резултира поступком балансирања у више равни.

4. Када се балансирање у две равни покаже као неадекватно

Ако покушај балансирања у две равни смањи вибрације на измереним местима лежајева, али вибрације остају високе на средњим местима дуж ротора (као што је отклон у средини распона), могу бити потребне додатне корекционе равни.

Изазов: Динамика флексибилног ротора

Флексибилни ротори представљају јединствене изазове који отежавају балансирање више равни:

Облици режима

Када флексибилни ротор пролази кроз критична брзина, вибрира у специфичном обрасцу који се назива облик мода. Први мод обично приказује савијање вратила у једном глатком луку, други мод приказује S-криву са чворном тачком у средини, а виши модови приказују све сложеније облике. Сваки мод захтева специфичну расподелу корекционе тежине.

Понашање зависно од брзине

Одговор на неуравнотеженост флексибилног ротора драматично се мења са брзином. Корекција која добро функционише при једној брзини може бити неефикасна или чак контрапродуктивна при другој брзини. Вишеравнинно балансирање мора узети у обзир цео опсег радних брзина.

Ефекти унакрсног спрезања

Код вишеравнинског балансирања, корекциони тег у било којој равни утиче на вибрације на свим местима мерења. Са три, четири или више корекционих равни, математички односи постају знатно сложенији него код дворавнинског балансирања.

Поступак балансирања више равни

Поступак продужава метода коефицијента утицаја користи се у балансирању у две равни:

Корак 1: Почетна мерења

Мерите вибрације на више локација дуж ротора (обично на сваком лежају, а понекад и на међулокацијама) при радној брзини која вас занима. За флексибилне роторе, мерења ће можда бити потребно извршити при више брзина.

Корак 2: Дефинисање равни корекције

Идентификујте N корекционих равни где се могу додати тегови. Они треба да буду распоређени дуж ротора на приступачним местима као што су спојне прирубнице, фелне точкова или посебно дизајнирани прстенови за балансирање.

Корак 3: Секвенцијална пробна мерења тежине

Извршите N пробних вожњи, свака са пробна тежина у једној корекционој равни. На пример, са четири корекционе равни:

• Трчање 1: Пробна тежина само у равни 1
• Трчање 2: Пробна тежина само у равни 2
• Трка 3: Пробна тежина само у равни 3
• Трка 4: Пробна тежина само у равни 4

Током сваког мерења, мерите вибрације на свим локацијама сензора. Ово гради комплетну матрицу коефицијената утицаја која описује како свака раван корекције утиче на сваку тачку мерења.

Корак 4: Израчунајте корекционе тежине

Софтвер за балансирање решава систем од N симултаних једначина (где је N број корекционих равни) да би израчунао оптимално корекциони тегови за сваку раван. Овај прорачун користи матричну алгебру и превише је сложен за ручно извођење — неопходан је специјализовани софтвер.

Корак 5: Инсталирајте и проверите

Истовремено инсталирајте све израчунате корекционе тегове и проверите нивое вибрација. За флексибилне роторе, верификацију треба извршити у целом опсегу радних брзина како би се осигурала прихватљива вибрација при свим брзинама.

Модално балансирање: Алтернативни приступ

За веома флексибилне роторе, напредна техника названа модално балансирање може бити ефикасније од конвенционалног вишеравнинског балансирања. Модално балансирање циља одређене режиме вибрација, а не одређене брзине. Израчунавањем корекционих тежина које одговарају природним облицима режима ротора, могу се постићи бољи резултати са мање пробних вожњи. Међутим, ова метода захтева софистициране алате за анализу и дубоко разумевање динамике ротора.

Сложеност и практична разматрања

Балансирање у више равни је знатно сложеније од балансирања у две равни:

Број пробних вожњи

Број потребних пробних вожњи се линеарно повећава са бројем равни. Балансирање са четири равни захтева четири пробна вожње плус почетна и верификациона вожња - укупно шест покретања и заустављања. Ово повећава трошкове, време и хабање машине.

Математичка сложеност

Решавање за N корекционих тежина захтева инвертовање матрице N×N, што је рачунски интензивно и може бити нумерички нестабилно ако су мерења бучна или ако су корекционе равни лоше позициониране.

Тачност мерења

Пошто се вишеравнинско балансирање ослања на решавање многих истовремених једначина, грешке мерења и шум имају већи утицај него код дворавнинског балансирања. Висококвалитетни сензори и пажљиво прикупљање података су неопходни.

Приступачност корекционе равни

Проналажење N приступачних и ефикасних локација равни корекције може бити изазовно, посебно на машинама које нису првобитно пројектоване за балансирање у више равни.

Захтеви за опрему и софтвер

Балансирање више равни захтева:

• Напредни софтвер за балансирање: Способан за рад са матрицама коефицијената утицаја N×N и решавање система сложених векторских једначина.
• Вишеструки сензори вибрација: Препоручује се најмање N сензора (један по локацији мерења), мада неки инструменти могу радити са мање сензора тако што ће их преместити између мерења.
• Тахометар/Кејфазор: Неопходно за прецизност фаза мерење.
• Искусно особље: Сложеност вишеравнинског балансирања захтева техничаре са напредном обуком у динамици ротора и анализи вибрација.

Типичне примене

Балансирање у више равни је стандардна пракса у индустријама са машинама велике брзине:

• Производња енергије: Велики парни и гасни турбогенераторски агрегати
• Петрохемија: Центрифугални компресори велике брзине и турбоекспандери
• Целулоза и папир: Дуги ролни за сушење папирних машина и ролни за календаре
• Ваздухопловство: Ротори авионских мотора и турбомашине
• Производња: Вретена машинских алата велике брзине

У овим применама, улагање у вишеравнинско балансирање је оправдано критичношћу опреме, последицама квара и добитком оперативне ефикасности од рада са минималним вибрацијама.

---

← Назад на главни индекс