ISO 21940-12: Rung động cơ học – Cân bằng rôto – Phần 12: Quy trình và dung sai cho rôto có hành vi linh hoạt

Bản tóm tắt

ISO 21940-12 giải quyết thách thức phức tạp của việc cân bằng rôto linh hoạt. Roto linh hoạt là loại có hình dạng và sự phân bố mất cân bằng thay đổi đáng kể theo tốc độ quay, đặc biệt là khi nó tiếp cận và đi qua phần uốn cong của nó tốc độ tới hạnKhông giống như rotor cứng (được đề cập trong Phần 11), rotor mềm không thể cân bằng ở tốc độ thấp và vẫn có thể duy trì cân bằng ở tốc độ làm việc cao. Tiêu chuẩn này cung cấp các quy trình chuyên biệt, đa tốc độ và đa mặt phẳng cần thiết để cân bằng chính xác các hệ thống quay phức tạp này, vốn phổ biến trong các máy móc hiệu suất cao như tua-bin khí, máy nén và các trục công nghiệp dài.

Mục lục (Cấu trúc khái niệm)

Tiêu chuẩn này cung cấp khuôn khổ để hiểu và thực hiện các phương pháp tiên tiến cần thiết cho việc cân bằng rôto linh hoạt:

1. 1. Phạm vi và phân loại của rotor mềm:

   Chương mở đầu này định nghĩa phạm vi của tiêu chuẩn, nêu rõ rằng tiêu chuẩn này áp dụng cho các rotor có đặc tính linh hoạt, nghĩa là sự phân bố mất cân bằng và/hoặc hình dạng lệch của chúng thay đổi theo tốc độ. Tiêu chuẩn này giới thiệu một hệ thống phân loại quan trọng để phân loại các rotor này dựa trên các đặc tính động lực học của chúng, điều này rất cần thiết cho việc lựa chọn chiến lược cân bằng phù hợp. Các lớp bao gồm:

   • Lớp 1: Roto cứng (được quy định trong ISO 21940-11).
   • Lớp 2: Roto bán cứng, có thể cân bằng ở tốc độ thấp nhưng có thể cần cân bằng ở tốc độ hoạt động.
   • Lớp 3: Các rôto cần cân bằng ở nhiều tốc độ, thường sử dụng influence coefficient phương pháp này thường đi qua một hoặc nhiều tốc độ tới hạn.
   • Lớp 4 và 5: Các rôto có độ linh hoạt cao, chẳng hạn như rôto trong các máy phát điện tua-bin lớn, đòi hỏi các kỹ thuật cân bằng mô-đun tiên tiến để hiệu chỉnh nhiều chế độ uốn.

   Phân loại này cung cấp một phương pháp có hệ thống để xác định mức độ phức tạp của nhiệm vụ cân bằng và các quy trình cần thiết để đạt được sự cân bằng thành công trên toàn bộ phạm vi tốc độ vận hành.

2. 2. Thủ tục cân bằng:

   Chương này hình thành cốt lõi kỹ thuật của tiêu chuẩn, trình bày chi tiết các quy trình tiên tiến, nhiều giai đoạn cần thiết cho rô-to mềm. Chương này giải thích rằng cân bằng tốc độ thấp đơn giản là không đủ và cần được bổ sung bằng các kỹ thuật tốc độ cao để tính đến độ cong của rô-to. Tiêu chuẩn nêu rõ hai phương pháp chính:

   • The Hệ số ảnh hưởng Phương pháp: Đây là một kỹ thuật đa năng và được sử dụng rộng rãi. Nó bao gồm một quy trình hệ thống đặt một quả cân thử đã biết vào một mặt phẳng hiệu chỉnh tại một thời điểm và đo phản ứng rung động kết quả (biên độ và pha) tại nhiều vị trí và trên nhiều tốc độ. Quy trình này được lặp lại cho mỗi mặt phẳng hiệu chỉnh. Dữ liệu thu thập được sử dụng để tính toán một ma trận "hệ số ảnh hưởng", ma trận này định nghĩa về mặt toán học cách sự mất cân bằng ở bất kỳ mặt phẳng nào ảnh hưởng đến rung động tại bất kỳ điểm đo và tốc độ nào. Sau đó, máy tính sử dụng ma trận này để tính toán tập hợp các quả cân hiệu chỉnh và vị trí góc của chúng cần thiết trên tất cả các mặt phẳng để đồng thời giảm thiểu rung động trên toàn bộ dải tốc độ.
   • Cân bằng phương thức: Đây là một phương pháp trực quan hơn về mặt vật lý, xử lý mỗi chế độ uốn của rô-to như một vấn đề mất cân bằng riêng biệt. Quy trình này bao gồm việc cho rô-to chạy ở hoặc gần một tốc độ tới hạn cụ thể để kích thích tối đa hình dạng chế độ tương ứng. Các phép đo rung động được thực hiện để xác định vị trí của "điểm nặng" cho chế độ đó, và các trọng số hiệu chỉnh được đặt tại các điểm có độ lệch tối đa (điểm đối đỉnh) cho hình dạng chế độ đó để chống lại nó. Quá trình này sau đó được lặp lại tuần tự cho mỗi chế độ uốn đáng kể trong phạm vi tốc độ hoạt động của rô-to, giúp rô-to cân bằng hiệu quả từng chế độ một.
3. 3. Quy định về dung sai cân bằng:

   Chương này giải thích rằng dung sai cấp G đơn giản được sử dụng cho rô-to cứng thường không đủ cho rô-to mềm. Thay vào đó, chương này giới thiệu các tiêu chí dung sai toàn diện hơn, có thể dựa trên một số yếu tố, bao gồm:

   • Giới hạn về mất cân bằng mô hình còn lại cho mỗi chế độ uốn đáng kể.
   • Giới hạn về biên độ rung trục tuyệt đối tại các vị trí và tốc độ cụ thể (đặc biệt là ở tốc độ dịch vụ).
   • Giới hạn lực truyền tới ổ trục.
4. 4. Xác minh trạng thái số dư cuối cùng:

   Phần cuối cùng này trình bày chi tiết các tiêu chí chấp nhận cho một rô-to mềm cân bằng thành công. Không giống như rô-to cứng, chỉ cần kiểm tra ở một tốc độ, rô-to mềm phải được xác nhận là cân bằng trong toàn bộ phạm vi tốc độ hoạt động của nó. Sau khi áp dụng các trọng số hiệu chỉnh cuối cùng, rô-to được đưa vào thử nghiệm chạy thử cuối cùng. Trong quá trình chạy thử này, độ rung được theo dõi liên tục tại các vị trí quan trọng (chẳng hạn như ổ trục và các điểm có độ lệch tối đa). Tiêu chuẩn quy định rằng rô-to chỉ được coi là cân bằng chấp nhận được nếu độ rung đo được duy trì dưới giới hạn dung sai được xác định trước ở mọi tốc độ, đặc biệt là khi đi qua các tốc độ tới hạn của nó và khi duy trì ở tốc độ hoạt động liên tục tối đa. Việc xác minh toàn diện này đảm bảo rằng hành vi động phức tạp của rô-to đã được kiểm soát hiệu quả.

Các khái niệm chính

• Hành vi linh hoạt so với hành vi cứng nhắc: Sự khác biệt cơ bản. Một rotor được coi là linh hoạt nếu tốc độ vận hành của nó bằng một phần đáng kể (thường >70%) tần số uốn tự nhiên đầu tiên (tốc độ tới hạn). Khi rotor quay nhanh hơn, lực ly tâm sẽ khiến nó uốn cong, làm thay đổi độ mất cân bằng.
• Tốc độ tới hạn và hình dạng chế độ: Việc hiểu rõ tốc độ tới hạn của rotor và "hình dạng chế độ" liên quan (hình dạng mà rotor uốn cong ở tốc độ đó) là điều cần thiết để cân bằng rotor linh hoạt. Mỗi chế độ phải được xử lý như một bài toán cân bằng riêng biệt.
• Cân bằng đa mặt phẳng, đa tốc độ: Phương pháp cốt lõi. Không giống như rotor cứng, có thể cân bằng trên hai mặt phẳng ở một tốc độ thấp, rotor mềm đòi hỏi phải hiệu chỉnh trên nhiều mặt phẳng và đo lường ở nhiều tốc độ khác nhau để đảm bảo hoạt động trơn tru trên toàn bộ dải tốc độ.
• Cân bằng phương thức: Một kỹ thuật mạnh mẽ trong đó trọng lượng được thêm vào để cân bằng cụ thể sự mất cân bằng liên quan đến từng chế độ uốn. Ví dụ, để cân bằng chế độ uốn đầu tiên, trọng lượng được đặt tại điểm có độ lệch tối đa cho chế độ đó.

← Quay lại Mục lục chính