ISO 21940-12: ขั้นตอนและความพิษสำหรับโรเตอร์ที่มีพฤติกรรมยืดหยุ่น
ISO 21940-12 คือมาตรฐานสากลที่แก้ไขปัญหาที่ยากกว่าของการสมดุล โรเตอร์แบบยืดหยุ่น — โรเตอร์ที่มีรูปร่างและการกระจายความไม่สมดุลเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญตามความเร็ว โดยเฉพาะเมื่อพวกเขาเข้าใกล้และผ่านการดัดของพวกเขา ความเร็ววิกฤตชื่อเต็มของมันคือ “Mechanical vibration — Rotor balancing — Part 12: Procedures and tolerances for rotors with flexible behaviour.” ไม่เหมือนกับ โรเตอร์แข็งซึ่งสามารถสมดุลได้ครั้งเดียวที่ความเร็วต่ำและมั่นใจว่าจะยังคงสมดุล โรเตอร์ยืดหยุ่นที่สมดุลที่อยู่นิ่งอาจสั่นไหวอย่างรุนแรงที่ความเร็วการทำงาน มาตรฐานนี้จัดเตรียมขั้นตอนหลายความเร็วและหลายระนาบเฉพาะทางที่โรเตอร์เหล่านี้ต้องการ และเป็นสิ่งสมควร่วมกับ ISO 21940-11ซึ่งควบคุมโรเตอร์แข็ง
1. ขอบเขตและการจำแนกโรเตอร์
มาตรฐานนี้ใช้กับโรเตอร์ใด ๆ ที่การกระจายความไม่สมดุลและ/หรือรูปร่างที่เบี่ยงเบนไปเปลี่ยนแปลงตามความเร็ว ISO 21940-12 กำหนดกรอบการทำงานรอบ การกำหนดค่าโรเตอร์ ที่มีพฤติกรรมที่ยืดหยุ่นและขั้นตอนการสมดุลที่เหมาะสำหรับแต่ละอัน แทนระบบคลาสสลับหมายเลข รูปแบบห้าประเภทที่อ้างถึงกันอย่างกว้างขวางนี้จริง ๆ มาจาก ISO 11342:1998 ที่ยกเลิกไปแล้ว และยังคงเป็นแนวทางที่มีประโยชน์สำหรับความซับซ้อนของงาน โรเตอร์มีตั้งแต่เกือบแข็งไปจนถึงยืดหยุ่นสูง:
- คลาส 1 — โรเตอร์แข็ง: มีพฤติกรรมแข็งทั่วช่วงความเร็วทั้งหมด และถูกจัดการภายใต้ ISO 21940-11
- คลาส 2 — โรเตอร์กึ่งแข็ง: สามารถปรับสมดุลที่ความเร็วต่ำ แต่อาจต้องการ การถ่วงสมดุลแบบปรับละเอียด ที่ความเร็วใช้งานเพื่อทำความสะอาดการยืดหยุ่นตกค้างแบบไม่ตั้งใจ
- คลาส 3 — โรเตอร์ที่ต้องการปรับสมดุลที่ความเร็วหลายระดับ: โดยทั่วไปผ่านความเร็ววิกฤติหนึ่งความเร็วหรือมากกว่า ส่วนใหญ่ปรับสมดุลด้วย ค่าสัมประสิทธิ์อิทธิพล วิธีการ
- คลาส 4 และ 5 — โรเตอร์ที่ยืดหยุ่นมาก: เช่น เพลาเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเทอร์บไนน์ขนาดใหญ่ ซึ่งกระตุ้นโหมดการดัดหลายแบบ และต้องการ การถ่วงสมดุลเชิงโมดัล เพื่อแก้ไขแต่ละโหมด
การจัดโรเตอร์ลงในคลาสที่ถูกต้องบอกให้นักวิเคราะห์ทราบล่วงหน้าว่างานจะซับซ้อนแค่ไหน และจะต้องใช้ขั้นตอนใด
2. ขั้นตอนการปรับสมดุล: วิธีการหลักสองวิธี
บทนี้เป็นหัวใจของมาตรฐาน ข้อความหลักของมันคือการสมดุลความเร็วต่ำเพียงอย่างเดียวไม่เพียงพอสำหรับโรเตอร์ที่ยืดหยุ่นและต้องเสริมด้วยงานความเร็วสูงที่คำนึงถึงการเบี่ยงเบนของเพลา ISO 21940-12 จัดระเบียบงานนี้เป็นคลัสเตอร์ของขั้นตอนการสมดุล — ขั้นตอนความเร็วต่ำ (ระบุว่า A ถึง F เช่น เพลาเดียว และการสมดุลเป็นขั้นตอนในระหว่างการประกอบ) และขั้นตอนความเร็วสูง (G ถึง I ดำเนินการในความเร็วที่สูงขึ้นหนึ่งหรือมากกว่า) ขั้นตอนความเร็วสูงขึ้นอยู่กับเทคนิคหลักสองแบบ:
วิธีสัมประสิทธิ์อิทธิพล
เทคนิคที่ใช้ได้หลากหลายและใช้กันอย่างแพร่หลายนี้ วางสิ่งที่รู้จัก น้ำหนักทดลอง ในระนาบการแก้ไขหนึ่งระนาบต่อครั้ง และบันทึก การสั่นสะเทือน ตอบสนอง — ทั้ง แอมพลิจูดและเฟส — ที่จุดวัดหลายจุด และทั่วความเร็วหลายระดับ การทำซ้ำนี้สำหรับทุกระนาบสร้างเมทริกซ์ของสัมประสิทธิ์อิทธิพล ซึ่งอธิบายทางคณิตศาสตร์ว่าความไม่สมดุลในระนาบใด ๆ ส่งผลต่อการสั่นสะเทือนที่จุดและความเร็วใด ๆ คอมพิวเตอร์จึงกลับเมทริกซ์เพื่อแก้ปัญหาสำหรับชุดของมวลน้ำหนักการแก้ไขและมุมที่ลดการสั่นสะเทือนข้ามช่วงการทำงานทั้งหมดพร้อมกัน คณิตศาสตร์เดียวกันนี้อยู่ภายใต้งานระนาบเดียว คุณสามารถสำรวจแบบโต้ตอบด้วย เครื่องคำนวณสัมประสิทธิ์อิทธิพล.
การปรับสมดุลโหมด
การปรับสมดุลแบบโหมดเป็นแนวทางที่มีสัญชาตญาณทางกายภาพมากขึ้น: โดยถือว่าการดัดแต่ละครั้ง โหมด ของโรเตอร์เป็นปัญหาความไม่สมดุลแยกต่างหาก โรเตอร์ถูกขับให้ทำงานที่หรือใกล้ความเร็ววิกฤติที่เลือกไว้เพื่อกระตุ้นรูปร่างโหมดที่สอดคล้องกันให้สูงสุด การวัดการสั่นสะเทือนจึงระบุ "จุดหนัก" ที่มีประสิทธิผลสำหรับโหมดนั้น และถ่วงน้ำหนักการแก้ไขจะถูกวางไว้ที่จุดของการโก่งตัวสูงสุด — โหนดป้องกัน — เพื่อต่อต้านมัน กระบวนการนี้จะทำซ้ำโหมดต่อโหมดสำหรับทุกโหมดการดัดที่มีนัยสำคัญภายในช่วงการทำงาน ปรับสมดุลโรเตอร์หนึ่งโหมดต่อครั้ง วิธีการทั้งสองนี้ไม่ใช่ปัญหา หลายเครื่องจักรมีการปรับสมดุลด้วยลายผสมที่ใช้ข้อมูลเชิงโหมดเพื่อเลือกระนาบและสัมประสิทธิ์อิทธิพลเพื่อปรับแต่งน้ำหนัก
3. การระบุค่าเผื่อการปรับสมดุล
แบบง่าย เกรด G ค่าเдопусต์ที่ใช้ได้ดีกับโรเตอร์แข็งนั้นมักจะไม่เพียงพอสำหรับโรเตอร์ที่มีความยืดหยุ่น เพราะค่าความไม่สมดุลเบื้องต้นค่าเดียวไม่สามารถจับความการดัดงอที่ขึ้นอยู่กับความเร็วได้ ISO 21940-12 จึงนำเสนอเกณฑ์ค่าเдопусต์ที่กว้างขึ้น ซึ่งอาจใช้เป็นพื้นฐาน:
- ขีดจำกัดของ ความไม่สมดุลเชิงโหมดตกค้าง สำหรับแต่ละโหมดการดัดงอที่มีนัยสำคัญ
- ขีดจำกัดของ แอมพลิจูดการสั่นสะเทือนเชิงเพลาสัมบูรณ์ ที่ตำแหน่งและความเร็วที่ระบุไว้ โดยเฉพาะที่ความเร็วการใช้งาน
- ขีดจำกัดของ แรงที่ถ่ายทำให้กับตลับลูกปืน.
ข้อจำกัดเหล่านี้ที่ใช้การสั่นสะเทือนและแรง เชื่อมโยงเกณฑ์การยอมรับกับมาตรฐานความรุนแรงในการใช้งานจริง เช่น ISO 20816 ชุด แทนที่จะใช้ตัวเลขความไม่สมดุลตกค้างค่าเดียว
4. การตรวจสอบสถานะการสมดุลสุดท้าย
การยอมรับโรเตอร์ที่มีความยืดหยุ่นนั้นแตกต่างจากโรเตอร์แข็งโดยพื้นฐาน โรเตอร์แข็งจะตรวจสอบที่ความเร็วเดียว แต่โรเตอร์ที่มีความยืดหยุ่นจะต้องยืนยันว่าสมดุลตลอดทั้ง ทั้งหมด ช่วงการทำงาน หลังจากการแก้ไขแล้ว โรเตอร์จะถูกนำไปผ่านการ ช่วงเร่งความเร็วโดยมีการเฝ้าระวังการสั่นสะเทือนอย่างต่อเนื่องที่ตำแหน่งสำคัญ เช่น ตลับลูกปืนและจุดที่มีการเบี่ยงเบนมากที่สุด โรเตอร์จะได้รับการยอมรับก็ต่อเมื่อการสั่นสะเทือนที่วัดได้อยู่ต่ำกว่าข้อจำกัดที่กำหนดไว้ล่วงหน้าที่ความเร็วทั้งหมด โดยเฉพาะอย่างยิ่งขณะผ่านความเร็ววิกฤตแต่ละครั้งและขณะอยู่ที่ความเร็วการทำงานแบบต่อเนื่องสูงสุด การตรวจสอบที่ครอบคลุมนี้ยืนยันว่าพฤติกรรมพลวัตเต็มรูปแบบของโรเตอร์ได้รับการควบคุมอย่างสมบูรณ์
5. มิติระดับสนามและเครื่องมือที่ใช้ได้จริง
แม้ว่างานโรเตอร์ที่มีความยืดหยุ่นจำนวนมากจะเกิดขึ้นบนแท่นสมดุลความเร็วสูง แต่ทักษะการวัดแอมพลิจูดและเฟสเดียวกันนี้ใช้ได้กับ การถ่วงสมดุลภาคสนาม และการสมดุลแบบตัดแต่งหลังจากติดตั้งเครื่องจักรแล้ว เครื่องวิเคราะห์แบบพกพาสองช่องสัญญาณ เช่น Balanset-1A จับแอมพลิจูดและเฟส 1× ในตลับลูกปืนของเครื่องจักร คำนวณสัมประสิทธิ์อิทธิพล และช่วยให้วิศวกรสามารถใช้และตรวจสอบการแก้ไขแบบตัดแต่งที่ความเร็วการทำงานโดยไม่ต้องถอดประกอบ ซึ่งเป็นความต้องการที่บ่อยครั้งสำหรับโรเตอร์แบบควาซิริจิด คลาส 2 ที่ผ่านการทดสอบสมดุลในห้องอบรม แต่ยังคงมีความยืดหยุ่นเล็กน้อยในการใช้งานจริง สำหรับเครื่องจักรขนาดกลางและขนาดใหญ่ที่ติดตั้งแล้ว ขั้นตอนและการป้องกันภัยขั้นสูงที่อุทิศให้กับการแล้ว ISO 21940-13 ใช้ข้างๆส่วนนี้
6. แนวคิดหลักที่ควรจำไว้
- พฤติกรรมความยืดหยุ่นกับความแข็ง: โรเตอร์จะถูกมองว่าเป็นโรเตอร์ที่มีความยืดหยุ่นเมื่อความเร็วการทำงานถึงสัดส่วนที่มีนัยสำคัญ โดยทั่วไปมากกว่า 70% ของการดัดงอ ความถี่ธรรมชาติรูปแบบแรก ขณะที่มันหมุนเร็วขึ้น แรงหนีศูนย์กลางจะทำให้มันดัดงอและเปลี่ยนแปลงความไม่สมดุลของมัน
- ความเร็ววิกฤต และรูปแบบการโค้งงอ: การรู้ความเร็วที่สำคัญของโรเตอร์และรูปแบบการโค้งงอของมันในแต่ละโหมดเป็นสิ่งจำเป็น โหมดแต่ละโหมดจะเป็นปัญหาการสมดุลที่แตกต่างกัน
- หลายระนาบ หลายความเร็ว: การแก้ไขในระนาบหลายระนาบ โดยอิงจากการวัดที่ความเร็วหลายแบบ เป็นกฎมากกว่าข้อยกเว้น
- การสมดุลโหมด: กลยุทธ์ที่มีประสิทธิภาพซึ่งเพิ่มน้ำหนักเพื่อปกป้องความไม่สมดุลของแต่ละโหมดการโค้งงอที่จุดสูงสุดของมัน
