Förstå en flexibel rotor

Definition: Vad är en flexibel rotor?

A flexibel rotor är en rotor som deformeras eller böjs på grund av centrifugalkrafter när den arbetar vid eller nära sin kritiska hastigheterTill skillnad från en stel rotor, som kan balanseras vid låg hastighet och förblir balanserad genom hela sitt driftshastighetsområde, förändras en flexibel rotors obalansfördelning när dess form förändras med hastigheten. Detta innebär att balansering av en flexibel rotor är en betydligt mer komplex process.

Som en allmän tumregel anses en rotor vara flexibel om dess maximala drifthastighet är 70% eller mer av dess första kritiska böjningshastighet.

Varför beter sig flexibla rotorer annorlunda?

Nyckeln till att förstå en flexibel rotor är konceptet med kritiska hastigheter och lägesformer.

• Kritisk hastighet: Detta är en rotationshastighet som matchar en av rotorns naturliga frekvenser. Vid denna hastighet upplever rotorn resonans, och varje liten mängd obalans förstärks kraftigt, vilket får rotorn att böjas.
• Lägesform: Detta är den karakteristiska form som rotorn böjer sig in i när den passerar genom en specifik kritisk hastighet. Den första kritiska hastigheten har en enkel halvsinusvågform, den andra har en full sinusvågform (med en nod i mitten), och så vidare.

När en flexibel rotor roterar uppåt, förskjuts platsen för den "tunga punkten" (masscentrum) på grund av denna böjning. En obalans som existerar vid låg hastighet kan befinna sig på en helt annan effektiv plats vid hög hastighet. Därför kommer en enkel tvåplansbalansering utförd vid låg hastighet inte att vara tillräcklig för att säkerställa smidig drift vid drifthastighet eller under färd genom de kritiska hastigheterna.

Balansering av flexibla rotorer

Balansering av flexibla rotorer är en specialiserad uppgift som kräver avancerade tekniker och utrustning, vilket beskrivs i standarder som ISO 21940-12Målet är inte bara att balansera rotorn för en hastighet, utan att säkerställa att den går smidigt över hela sitt driftsområde, inklusive att passera genom sina kritiska hastigheter.

Vanliga tekniker inkluderar:

• Modal balansering: Detta är en kraftfull teknik där varje böjningsläge behandlas som ett separat obalansproblem. Korrigeringsvikter placeras strategiskt i flera plan längs rotorn för att specifikt motverka de krafter som genereras av varje lägesform. För att korrigera det första läget placeras till exempel vikter i mitten av rotorn där böjningen är som störst. För att korrigera det andra läget placeras vikter på vardera sidan om den centrala noden.
• Influenskoefficientmetod (flerhastighet, flerplan): Detta innebär att rotorn körs med flera olika hastigheter (inklusive nära de kritiska hastigheterna) och att provvikter används i flera korrektionsplan. Data används för att bygga en komplex matris av influenskoefficienter som beskriver rotorns respons. En dator löser sedan denna matris för att bestämma den optimala uppsättningen korrektionsvikter för flera plan samtidigt.

Denna process kräver vanligtvis en höghastighetsbalanseringsmaskin som säkert kan driva rotorn genom dess kritiska hastigheter och sofistikerad programvara för att utföra de nödvändiga beräkningarna.

Exempel på flexibla rotorer

Flexibla rotorer är vanliga i högpresterande maskiner, inklusive:

• Stora ång- och gasturbingeneratorer
• Höghastighetsturbokompressorer
• Långa, smala axlar och rullar i pappersmaskiner
• Höghastighetsmaskiners spindlar

← Tillbaka till huvudmenyn