ISO 21940-12: Механічна вібрація – Балансування ротора – Частина 12: Процедури та допуски для роторів з гнучкою поведінкою

Короткий зміст

ISO 21940-12 вирішує складну проблему балансування гнучкі роториГнучкий ротор — це ротор, форма та розподіл дисбалансу якого значно змінюються зі швидкістю обертання, особливо коли він наближається до точки вигину та проходить через неї. критичні швидкостіНа відміну від жорстких роторів (розглянутих у Частині 11), гнучкий ротор не можна збалансувати на низькій швидкості, і очікується, що він залишиться збалансованим на високій робочій швидкості. Цей стандарт надає спеціалізовані, багатошвидкісні та багатоплощинні процедури, необхідні для правильного балансування цих складних обертових систем, які є поширеними у високопродуктивних машинах, таких як газові турбіни, компресори та довгі промислові валки.

Зміст (концептуальна структура)

Цей стандарт забезпечує основу для розуміння та виконання передових методів, необхідних для балансування гнучкого ротора:

1. 1. Сфера застосування та класифікація гнучких роторів:

   У цьому першому розділі визначено сферу застосування стандарту, зазначивши, що він застосовується до роторів, які демонструють гнучку поведінку, тобто розподіл їх дисбалансу та/або відхилена форма змінюються зі швидкістю. У ньому запроваджено важливу систему класифікації для категоризації цих роторів на основі їхніх динамічних характеристик, що є важливим для вибору відповідної стратегії балансування. Класи варіюються від:

   • Клас 1: Жорсткі ротори (охоплено ISO 21940-11).
   • Клас 2: Квазіжорсткі ротори, які можна збалансувати на низькій швидкості, але можуть вимагати балансування підлаштування на робочій швидкості.
   • Клас 3: Ротори, що потребують балансування на різних швидкостях, часто з використанням коефіцієнт впливу метод, зазвичай проходячи через одну або декілька критичних швидкостей.
   • 4 та 5 класи: Високогнучкі ротори, такі як у великих турбогенераторах, які потребують передових методів модального балансування для корекції кількох режимів згину.

   Ця класифікація забезпечує систематичний спосіб визначення складності завдання балансування та необхідних процедур для досягнення успішного балансування в усьому діапазоні робочих швидкостей.

2. 2. Процедури балансування:

   Цей розділ становить технічну основу стандарту, детально описуючи передові багатоетапні процедури, необхідні для гнучких роторів. У ньому пояснюється, що простого низькошвидкісного балансування недостатньо, і його необхідно доповнити високошвидкісними методами, щоб врахувати вигин ротора. У стандарті окреслено дві основні методології:

   • У "The Коефіцієнт впливу Метод: Це універсальний та широко використовуваний метод. Він включає систематичний процес розміщення відомого пробного вантажу в одній площині корекції за раз та вимірювання результуючої вібраційної реакції (амплітуди та фази) в кількох місцях та на різних швидкостях. Цей процес повторюється для кожної площини корекції. Зібрані дані використовуються для розрахунку матриці «коефіцієнтів впливу», яка математично визначає, як дисбаланс у будь-якій площині впливає на вібрацію в будь-якій точці вимірювання та швидкості. Потім комп'ютер використовує цю матрицю для визначення набору коригувальних вантажів та їх кутового розташування, необхідного на всіх площинах для одночасної мінімізації вібрації в усьому діапазоні швидкостей.
   • Балансування мод: Це більш фізично інтуїтивний метод, який розглядає кожну моду згину ротора як окрему проблему дисбалансу. Процедура включає роботу ротора на певній критичній швидкості або поблизу неї для максимального збудження відповідної форми моди. Вимірювання вібрації проводяться для визначення місця розташування «важкої точки» для цієї моди, а коригувальні вантажі розміщуються в точках максимального відхилення (пучностях) для цієї форми моди, щоб протидіяти їй. Потім цей процес повторюється послідовно для кожної значної моди згину в діапазоні робочих швидкостей ротора, ефективно балансуючи ротор по одній моді за раз.
3. 3. Специфікація допусків балансування:

   У цьому розділі пояснюється, що прості допуски класу G, що використовуються для жорстких роторів, часто є недостатніми для гнучких роторів. Натомість, у ньому представлено більш комплексні критерії допусків, які можуть базуватися на кількох факторах, зокрема:

   • Обмеження залишкового модального дисбалансу для кожної суттєвої моди згинання.
   • Обмеження абсолютних амплітуд коливань вала в певних місцях і швидкостях (особливо на робочій швидкості).
   • Обмеження на передавані сили на підшипники.
4. 4. Перевірка стану кінцевого балансу:

   У цьому заключному розділі детально описано критерії прийнятності для успішно збалансованого гнучкого ротора. На відміну від жорсткого ротора, який потребує перевірки лише на одній швидкості, гнучкий ротор має бути підтверджений на баланс у всьому діапазоні робочих швидкостей. Після застосування остаточних коригувальних вантажів ротор піддається остаточному випробуванню на запуск. Під час цього запусків вібрація постійно контролюється в ключових місцях (таких як підшипники та точки максимального відхилення). Стандарт визначає, що ротор вважається прийнятно збалансованим лише тоді, коли виміряна вібрація залишається нижчою за заздалегідь визначені межі допуску на всіх швидкостях, особливо під час проходження критичних швидкостей та перебування на максимальній безперервній робочій швидкості. Ця комплексна перевірка гарантує ефективний контроль складної динамічної поведінки ротора.

Ключові поняття

• Гнучка проти жорсткої поведінки: Фундаментальна відмінність. Ротор є гнучким, якщо його робоча швидкість становить значну частку (зазвичай >70%) від його першої власної частоти вигину (критичної швидкості). Коли ротор обертається швидше, відцентрові сили змушують його вигинатися, змінюючи його дисбаланс.
• Критичні швидкості та форми мод: Розуміння критичних швидкостей ротора та пов'язаних з ними «форм мод» (форми, яку ротор вигинає на цій швидкості) є важливим для гнучкого балансування ротора. Кожну моду слід розглядати як окрему задачу балансування.
• Багатоплощинне, багатошвидкісне балансування: Основна методологія. На відміну від жорстких роторів, які можна збалансувати у двох площинах на одній низькій швидкості, гнучкі ротори потребують корекції в кількох площинах та вимірювань на кількох швидкостях, щоб забезпечити плавну роботу в усьому діапазоні швидкостей.
• Балансування мод: Потужний метод, за якого вантажі додаються для цілеспрямованої протидії дисбалансу, пов'язаного з кожним режимом згинання. Наприклад, щоб збалансувати перший режим згинання, вантажі розміщуються в точці максимального прогину для цього режиму.

← Назад до головного індексу