Çok Düzlemli Dengelemeyi Anlamak
Çoklu düzlem dengeleme gelişmiş bir dengeleme üç veya daha fazla kullanan prosedür düzeltme düzlemleri titreşimi kabul edilebilir seviyelere indirmek için bir rotorun uzunluğu boyunca dağıtılır. Bu, aşağıdakiler için ayrılmış bir tekniktir esnek rotorlar - bir veya daha fazla milin üzerinde çalıştıkları için çalışma sırasında kayda değer ölçüde bükülen miller kritik hızlar. Nerede iki düzlemli dengeleme rijit bir rotorun statik ve statik olmayan çift dengesizliği, çok düzlemli dengeleme aynı şeyi genişletir etki katsayısı karmaşık bükülme şekillerini kontrol etmek için mantık - mod şekilleri - esnek rotorların hızda üstlendiği.
1. Tanım ve Altta Yatan Fikir
Rijit bir rotorun balanssızlığı sadece iki bağımsız bileşenden oluşur, bu nedenle iki düzeltme düzlemi onu tamamen tanımlar. Esnek bir rotor farklıdır: büküldükçe, yeni dağılımlar merkezkaç kuvveti iki düzlemin temsil edemeyeceği şekilde görünür. Rotorun geçtiği her bükülme modunun kendine özgü bir sapma şekli vardır ve kendi düzeltme ağırlığı modelini gerektirir. Üç, dört veya daha fazla düzlem eklemek, analiste sadece bir yatakta veya bir hızda değil, çeşitli modlarda ve tüm çalışma hızı aralığında çalışan düzeltmeleri şekillendirmek için yeterince bağımsız “tutamak” sağlar.
2. Çoklu Düzlem Dengeleme Ne Zaman Gereklidir?
Bazı özel durumlar ikiden fazla uçağın kullanılmasını gerektirmektedir:
Kritik hızların üzerinde çalışan esnek rotorlar
Klasik vaka uzun, ince esnek rotor Birinci - ve bazen ikinci veya üçüncü - kritik hızının üzerinde çalışan. Tipik örnekler şunlardır:
- Buhar ve gaz türbini rotorları
- Yüksek hızlı kompresör milleri
- Kağıt makinesi ruloları
- Büyük jeneratör rotorları
- Santrifüj rotorları
- Yüksek hızlı iğler
Bu rotorlar çalışma sırasında önemli ölçüde bükülür ve sapma şekli hıza ve hangi modun uyarıldığına bağlı olarak değişir. İki düzeltme düzlemi, her çalışma hızında titreşimi düşük tutamaz.
Çok uzun rijit rotorlar
Hatta nominal olarak sert rotor, çapına göre aşırı uzunsa, mil boyunca çeşitli yatak konumlarında titreşimi en aza indirmek için üç veya daha fazla düzlemden yararlanabilir.
Karmaşık kütle dağılımına sahip rotorlar
Farklı eksenel konumlarda birden fazla disk, çark veya pervane taşıyan rotorlarda her bir elemanın ayrı ayrı dengelenmesi gerekebilir, bu da doğal olarak çok düzlemli bir prosedür haline gelir.
İki düzlemli dengeleme yetersiz kaldığında
İki düzlemli bir girişim rulmanları spesifikasyona getirir ancak titreşim ara noktalarda yüksek kalırsa - tipik olarak rulmanlar arasında büyük bir orta açıklık sapması - bu düzeltilmemiş bükülme, ek düzlemlerin gerekli olduğunun sinyalidir.
3. Zorluk: Esnek-Rotor Dinamikleri
İç içe geçmiş üç etki, çok düzlemli dengelemeyi gerçekten zorlaştırır.
Mod şekilleri
Esnek bir rotor kritik bir hızdan geçerken mod şekli olarak adlandırılan karakteristik bir modelde titreşir. İlk mod şaftı tek bir düzgün yay şeklinde büker; ikincisi ise bir S-eğrisi oluşturur. düğüm orta açıklık yakınında; daha yüksek modlar giderek daha karmaşık hale gelir. Her modun kendi düzeltme ağırlığı dağılımına ihtiyacı vardır, bu nedenle saf tek hızlı düzeltmeler genellikle başarısız olur.
Hıza bağlı davranış
Esnek bir rotorun dengesizlik tepkisi hıza bağlı olarak önemli ölçüde değişir. Bir hızda rotoru sakinleştiren bir düzeltme, başka bir hızda işe yaramaz veya aktif olarak zararlı olabilir. Bu nedenle çok düzlemli dengeleme, tüm çalışma hızı aralığını dikkate almalı ve genellikle bir Bode arsası her rezonans boyunca süpürüldü.
Çapraz bağlama etkileri
Herhangi bir düzlemdeki bir ağırlık, aşağıdaki düzlemlerdeki titreşimi etkiler her ölçüm yeri. Üç, dört veya daha fazla düzlemle etkileşim ağı, iki düzlemli çalışmanın düzenli 2×2 ilişkisinden çok daha yoğun hale gelir ve defter tutma elle yapılabilecek her şeyin çok ötesine geçer.
4. Çok Düzlemli Dengeleme Prosedürü
Prosedür, aşağıdaki yöntemin doğrudan bir uzantısıdır etki katsayısı yöntemi iki uçak için kullanılır.
Adım 1 - İlk ölçümler
İlgili çalışma hızında rotor boyunca çeşitli konumlarda (tipik olarak her rulmanda ve bazen ara noktalarda) titreşimi ölçün. Esnek rotorlarda, her modu yakalamak için okumalar genellikle birden fazla hızda alınır.
Adım 2 - Düzeltme düzlemlerini tanımlayın
Kaplin flanşları, tekerlek jantları veya amaca yönelik denge halkaları gibi erişilebilir özelliklerde rotor boyunca dağıtılan ağırlıkların eklenebileceği N düzeltme düzlemlerini belirleyin.
Adım 3 - Sıralı deneme-ağırlık çalışmaları
Koş N deneme sürüşleri, her biri tek bir deneme ağırlığı bir düzlemde. Örneğin dört düzlem için:
- Çalıştırma 1: yalnızca Düzlem 1'de deneme ağırlığı
- Çalıştırma 2: sadece Düzlem 2'de deneme ağırlığı
- Çalıştırma 3: yalnızca Düzlem 3'te deneme ağırlığı
- Çalıştırma 4: sadece Düzlem 4'te deneme ağırlığı
Her çalıştırmada, tüm sensör konumlarında titreşim kaydedilir ve her düzlemin her ölçüm noktasını nasıl etkilediğini açıklayan eksiksiz bir etki katsayısı matrisi oluşturulur.
Adım 4 - Düzeltmeleri hesaplayın
Yazılım, optimum karmaşık denklem için N adet eşzamanlı karmaşık denklem sistemini çözer. düzeltme ağırlıkları her düzlemde. Bu, elle hesaplamanın çok ötesinde matris cebiri gerektirir - özel yazılım gereklidir.
Adım 5 - Kurun ve doğrulayın
Hesaplanan tüm ağırlıkları bir kerede takın ve sonucu doğrulayın. Esnek rotorlar için doğrulama, her hızda kabul edilebilir titreşimi kanıtlamak için tüm çalışma hızı aralığını kapsamalı ve son bir kontrol ile kalan dengesizlik ilgili toleransı karşılamaktadır.
5. Modal Dengeleme: Alternatif Bir Yaklaşım
Son derece esnek rotorlar için, modal dengeleme genellikle geleneksel etki katsayısı yolundan daha etkilidir. Belirli hızları hedeflemek yerine, belirli titreşim modlarını hedefler: rotorun doğal mod şekillerine uyan ağırlık setlerini hesaplayarak, daha az deneme çalışmasıyla iyi sonuçlar elde edebilir. Bunun karşılığında ise sofistike analiz araçları ve rotor dinamiklerinin derinlemesine kavranması gerekmektedir. Pratikte bu iki felsefe genellikle harmanlanır - sözde N+2 yöntemi modal içgörüyü etki katsayısı düzeltmeleriyle birleştirerek, ilgilenilen modları ele almak için N düzlem ve rijit gövde (statik ve çift) içeriği için iki düzlem daha kullanır.
6. Karmaşıklık ve Pratik Hususlar
Çok düzlemli dengeleme, her açıdan iki düzlemli çalışmaya göre belirgin şekilde daha zordur.
Deneme çalıştırması sayısı
Deneme çalıştırmalarının sayısı düzlem sayısına bağlı olarak artar. Dört düzlemli bir terazi, başlangıç ve doğrulama çalıştırmalarına ek olarak dört deneme çalıştırması gerektirir - toplamda altı başlatma ve durdurma - bu da makineye ve rulmanlarına maliyet, zaman ve aşınma ekler.
Matematiksel karmaşıklık
N ağırlığın çözülmesi, hesaplama açısından ağır olan ve veriler gürültülü olduğunda veya düzlemler kötü yerleştirildiğinde sayısal olarak kararsız hale gelebilen bir N×N matrisinin tersinin alınması anlamına gelir.
Ölçüm doğruluğu
Cevap birçok eşzamanlı denkleme dayandığından, ölçüm hatası ve gürültü iki düzlemli dengelemeye göre daha zorlayıcıdır. Yüksek kaliteli sensörler, temiz montaj ve dikkatli veri toplama isteğe bağlı değildir.
Düzeltme düzlemi erişilebilirliği
N erişilebilir, etkili düzlem konumlarını bulmak, özellikle de çok düzlemli dengeleme düşünülerek tasarlanmamış makinelerde zor olabilir.
7. Ekipman ve Yazılım Gereksinimleri
Çok düzlemli bir iş şunları gerektirir:
- Gelişmiş dengeleme yazılımı: N×N etki katsayılı matrisleri işleyebilmekte ve karmaşık vektör denklem sistemlerini çözebilmektedir.
- Çoklu titreşim sensörleri: ideal olarak en az N ivmeölçerler, Her ölçüm konumu için bir tane, ancak bazı cihazlar çalıştırmalar arasında yeniden konumlandırarak daha azıyla idare eder.
- Bir takometre veya anahtar fazör: doğru için vazgeçilmez faz ölçüm.
- Deneyimli personel: karmaşıklığı, ileri düzeyde eğitim almış teknisyenler gerektirmektedir. rotor dinamikleri ve Titreşim Analizi.
8. Taşınabilir İki Düzlemli Çalışmanın Yeri
Sınırlar konusunda net olmakta fayda var. Endüstriyel rotorların ezici çoğunluğu rijittir ve tamamen tek veya iki düzlemli alan dengeleme - gibi taşınabilir iki kanallı bir cihazın tam olarak yerine getirmesi gereken bir görevdir. Denge-1a sahada, makinenin kendi yataklarında, demonte edilmeden gerçekleştirilir. Çok düzlemli balans ayarı, kritik hızın üzerinde çalışan gerçekten esnek rotorlar için özel bir yükseltmedir. Doğru bir saha stratejisi, doğru bir iki düzlemli balans ve temiz bir teşhis ile başlamaktır; yalnızca kalan orta açıklık titreşimi, rotorun sadece dengesiz olduğunu değil, esnemekte olduğunu kanıtladığında veya yanlış hizalanmış - Ek uçakların ekstra maliyeti ve karmaşıklığı haklı hale gelir.
9. Tipik Uygulamalar
Çok düzlemli balanslama, yüksek hızlı makinelerin kullanıldığı endüstrilerde rutin bir işlemdir:
- Enerji üretimi: büyük buhar ve gaz türbin-jeneratör setleri.
- Petrokimya: Yüksek hızlı santrifüj kompresörler ve turbo genleştiriciler
- Kağıt hamuru ve kağıt: uzun kurutucu rulolar ve kalender ruloları.
- Havacılık ve Uzay: uçak motoru rotorları ve turbo makineler.
- Üretme: yüksek hızlı takım tezgahı milleri.
Her durumda çok düzlemli dengelemeye yapılan yatırım, ekipmanın kritikliği, arızanın ciddi sonuçları ve mümkün olan en düşük titreşimle çalışarak elde edilen verimlilikle gerekçelendirilir.
