ISO 21940-12: Mekanik titreşim – Rotor dengeleme – Bölüm 12: Esnek davranışlı rotorlar için prosedürler ve toleranslar

Özet

ISO 21940-12, dengelemenin karmaşık zorluğunu ele alıyor esnek rotorlarEsnek bir rotor, şekli ve dengesizlik dağılımının dönme hızıyla, özellikle de bükülme noktasına yaklaşırken ve bükülme noktasından geçerken önemli ölçüde değiştiği bir rotordur. kritik hızlarSert rotorların (Bölüm 11'de ele alınmıştır) aksine, esnek bir rotor düşük hızda dengelenemez ve yüksek servis hızında dengede kalması beklenemez. Bu standart, gaz türbinleri, kompresörler ve uzun endüstriyel silindirler gibi yüksek performanslı makinelerde yaygın olan bu karmaşık döner sistemlerin düzgün bir şekilde dengelenmesi için gereken özel, çok hızlı ve çok düzlemli prosedürleri sağlar.

İçindekiler (Kavramsal Yapı)

Standart, esnek rotor dengelemesi için gereken ileri yöntemlerin anlaşılması ve uygulanması için bir çerçeve sağlar:

1. 1. Esnek Rotorların Kapsamı ve Sınıflandırılması:

   Bu ilk bölüm, standardın kapsamını tanımlayarak, esnek davranış sergileyen rotorlara, yani dengesizlik dağılımlarına ve/veya hıza bağlı şekil değişikliklerine uygulandığını belirtir. Bu rotorları dinamik özelliklerine göre kategorize etmek için önemli bir sınıflandırma sistemi sunar; bu da uygun dengeleme stratejisinin seçilmesi için olmazsa olmazdır. Sınıflar şunlardır:

   • Sınıf 1: Sert Rotorlar (ISO 21940-11 kapsamındadır).
   • Sınıf 2: Düşük hızda dengelenebilen ancak servis hızında trim dengelemesi gerektirebilen yarı-rijit rotorlar.
   • Sınıf 3: Genellikle birden fazla hızda dengeleme gerektiren rotorlar, etki katsayısı yöntem, genellikle bir veya daha fazla kritik hızdan geçerek.
   • 4. ve 5. Sınıf: Büyük türbin jeneratörlerindeki gibi, birden fazla eğilme modunu düzeltmek için gelişmiş modal dengeleme teknikleri gerektiren oldukça esnek rotorlar.

   Bu sınıflandırma, dengeleme görevinin karmaşıklığını ve tüm çalışma hızı aralığında başarılı bir dengeleme elde etmek için gerekli prosedürleri belirlemek için sistematik bir yol sağlar.

2. 2. Dengeleme Prosedürleri:

   Bu bölüm, esnek rotorlar için gerekli olan gelişmiş, çok aşamalı prosedürleri detaylandırarak standardın teknik özünü oluşturur. Basit bir düşük hızlı balans ayarının yeterli olmadığını ve rotorun bükülmesini hesaba katmak için yüksek hızlı tekniklerle desteklenmesi gerektiğini açıklar. Standart, iki temel metodolojiyi özetlemektedir:

   • Bu Etki Katsayısı Yöntem: Bu, çok yönlü ve yaygın olarak kullanılan bir tekniktir. Bilinen bir deneme ağırlığını her seferinde tek bir düzeltme düzlemine yerleştirme ve ortaya çıkan titreşim tepkisini (genlik ve faz) birden fazla konumda ve birden fazla hızda ölçmeyi içeren sistematik bir süreci içerir. Bu işlem her düzeltme düzlemi için tekrarlanır. Toplanan veriler, herhangi bir düzlemdeki dengesizliğin herhangi bir ölçüm noktası ve hızda titreşimi nasıl etkilediğini matematiksel olarak tanımlayan bir "etki katsayıları" matrisi hesaplamak için kullanılır. Daha sonra bir bilgisayar, tüm hız aralığında titreşimi aynı anda en aza indirmek için tüm düzlemlerde gereken düzeltme ağırlıkları kümesini ve açısal yerleşimlerini bulmak için bu matrisi kullanır.
   • Modal Dengeleme: Bu, rotorun her bir bükülme modunu ayrı bir dengesizlik problemi olarak ele alan, fiziksel olarak daha sezgisel bir yöntemdir. Prosedür, rotoru belirli bir kritik hızda veya yakınında çalıştırarak ilgili mod şeklini maksimum düzeyde uyarmayı içerir. Titreşim ölçümleri, söz konusu mod için "ağır noktanın" konumunu belirlemek üzere alınır ve bu mod şeklinin maksimum sapma noktalarına (anti-nodlar) düzeltme ağırlıkları yerleştirilerek bu durum dengelenir. Bu işlem daha sonra rotorun çalışma hızı aralığındaki her önemli bükülme modu için sırayla tekrarlanarak, rotor her seferinde bir mod için etkili bir şekilde dengelenir.
3. 3. Denge Toleranslarının Belirlenmesi:

   Bu bölüm, rijit rotorlar için kullanılan basit G sınıfı toleransların esnek rotorlar için genellikle yetersiz olduğunu açıklamaktadır. Bunun yerine, aşağıdakiler de dahil olmak üzere çeşitli faktörlere dayanabilen daha kapsamlı tolerans kriterleri sunmaktadır:

   • Her önemli eğilme modu için kalan modal dengesizliğin sınırları.
   • Belirli konumlarda ve hızlarda (özellikle servis hızında) mutlak şaft titreşim genliklerinin sınırları.
   • Yataklara iletilen kuvvetlerin sınırları.
4. 4. Son Bakiye Durumunun Doğrulanması:

   Bu son bölüm, başarılı bir şekilde dengelenmiş esnek bir rotor için kabul kriterlerini ayrıntılı olarak açıklamaktadır. Yalnızca tek bir hızda doğrulama gerektiren rijit bir rotorun aksine, esnek bir rotorun tüm çalışma hızı aralığında dengede olduğu doğrulanmalıdır. Son düzeltme ağırlıkları uygulandıktan sonra, rotor son bir hızlanma testine tabi tutulur. Bu hızlanma sırasında, titreşim önemli noktalarda (yatak yerleri ve maksimum sapma noktaları gibi) sürekli olarak izlenir. Standart, rotorun yalnızca ölçülen titreşimin tüm hızlarda, özellikle kritik hızlarından geçerken ve maksimum sürekli çalışma hızında dururken önceden tanımlanmış tolerans sınırlarının altında kalması durumunda kabul edilebilir şekilde dengelenmiş kabul edildiğini belirtir. Bu kapsamlı doğrulama, rotorun karmaşık dinamik davranışının etkili bir şekilde kontrol edildiğini garanti eder.

Temel Kavramlar

• Esnek ve Katı Davranışlar: Temel ayrım. Bir rotor, çalışma hızı ilk bükülme doğal frekansının (kritik hız) önemli bir kesri (genellikle >70%) ise esnektir. Rotor daha hızlı döndükçe, merkezkaç kuvvetleri bükülmesine ve dengesizliğinin değişmesine neden olur.
• Kritik Hızlar ve Mod Şekilleri: Rotorun kritik hızlarını ve ilgili "mod şekillerini" (rotorun o hızda büküldüğü şekil) anlamak, esnek rotor dengelemesi için çok önemlidir. Her mod, ayrı bir dengeleme problemi olarak ele alınmalıdır.
• Çok Düzlemli, Çok Hızlı Dengeleme: Temel metodoloji. Düşük hızda iki düzlemde dengelenebilen sert rotorların aksine, esnek rotorlar tüm hız aralığında sorunsuz çalışmayı sağlamak için birden fazla düzlemde düzeltme ve birden fazla hızda ölçüm gerektirir.
• Modal Dengeleme: Her bir bükme moduyla ilişkili dengesizliği gidermek için ağırlıkların eklendiği güçlü bir teknik. Örneğin, ilk bükme modunu dengelemek için, ağırlıklar o modun maksimum sapma noktasına yerleştirilir.

← Ana Dizin'e Geri Dön