Hiểu về cân bằng phương thức

Devices

Portable balancer & Vibration analyzer Balanset-1A

$2,347.12 Giá gốc là: $2,347.12.$1,901.46Giá hiện tại là: $1,901.46.

Parts

Vibration sensor

$106.96 Giá gốc là: $106.96.$71.30Giá hiện tại là: $71.30.

Parts

Optical Sensor (Laser Tachometer)

$147.36 Giá gốc là: $147.36.$83.19Giá hiện tại là: $83.19.

Devices

Balanset-4

$8,084.78

Parts

Magnetic Stand Insize-60-kgf

$54.67

Parts

Reflective tape

$11.88

Devices

Dynamic balancer “Balanset-1A” OEM

$2,061.90 Giá gốc là: $2,061.90.$1,663.78Giá hiện tại là: $1,663.78.

Định nghĩa: Cân bằng mô thức là gì?

Cân bằng phương thức là một nâng cao cân bằng kỹ thuật được thiết kế đặc biệt cho rôto linh hoạt hoạt động bằng cách nhắm mục tiêu và hiệu chỉnh các chế độ rung riêng lẻ thay vì cân bằng ở các tốc độ quay cụ thể. Phương pháp này nhận ra rằng các rô-tơ linh hoạt thể hiện các hình dạng chế độ riêng biệt (mô hình lệch) ở các tốc độ khác nhau, và nó phân phối trọng số hiệu chỉnh theo một mô hình phù hợp và chống lại sự phân bố mất cân bằng cho từng chế độ.

Cách tiếp cận này về cơ bản khác với cách tiếp cận thông thường cân bằng đa mặt phẳng, cân bằng ở tốc độ vận hành cụ thể. Cân bằng mô thức mang lại kết quả vượt trội cho các rôto phải hoạt động trơn tru trên phạm vi tốc độ rộng, đặc biệt là khi đi qua nhiều tốc độ tới hạn.

Cơ sở lý thuyết: Hiểu về hình dạng mode

Để hiểu về cân bằng mô hình, trước tiên chúng ta phải hiểu các chế độ rung:

Hình dạng Mode là gì?

Hình dạng chế độ là mô hình độ lệch đặc trưng mà rôto đảm nhận khi rung ở một trong các tần số tự nhiên. Mỗi rôto có vô số chế độ lý thuyết, nhưng trên thực tế, chỉ có một số chế độ đầu tiên là quan trọng:

• Chế độ đầu tiên: Rotor uốn cong theo hình cánh cung hoặc hình vòng cung đơn giản, giống như sợi dây nhảy có một bướu.
• Chế độ thứ hai: Rotor uốn cong theo đường cong chữ S với một điểm nút (điểm không có độ lệch) gần giữa.
• Chế độ thứ ba: Rotor cho thấy một mô hình sóng phức tạp hơn với hai điểm nút.

Mỗi chế độ có một tần số riêng tương ứng (và do đó có một tốc độ tới hạn tương ứng). Khi rô-to hoạt động gần một trong những tốc độ tới hạn này, hình dạng chế độ tương ứng sẽ bị kích thích mạnh bởi bất kỳ sự mất cân bằng nào hiện diện.

Mất cân bằng theo chế độ cụ thể

Một hiểu biết quan trọng về cân bằng mô thức là sự mất cân bằng có thể được phân tích thành các thành phần mô thức. Mỗi mô thức chỉ phản ứng với thành phần mất cân bằng phù hợp với hình dạng của chính nó. Ví dụ:

• Mất cân bằng chế độ đầu tiên: Sự phân bố khối lượng không đối xứng theo hình cánh cung đơn giản.
• Mất cân bằng chế độ thứ hai: Sự phân bố tạo ra mô hình đường cong hình chữ S khi rôto rung.

Bằng cách hiệu chỉnh từng thành phần môđun một cách độc lập, rôto có thể được cân bằng trên toàn bộ phạm vi tốc độ hoạt động của nó.

Cơ chế cân bằng phương thức hoạt động như thế nào

Quy trình cân bằng phương thức bao gồm một số bước phức tạp:

Bước 1: Xác định tốc độ quan trọng và hình dạng chế độ

Trước khi bắt đầu cân bằng, tốc độ quan trọng của rôto phải được xác định thông qua thử nghiệm chạy đà hoặc chạy đà, tạo ra Biểu đồ Bode điều đó cho thấy biên độ và giai đoạn so với tốc độ. Hình dạng chế độ có thể được xác định bằng thực nghiệm bằng cách sử dụng nhiều cảm biến rung dọc theo chiều dài rôto hoặc dự đoán về mặt lý thuyết bằng cách sử dụng phân tích phần tử hữu hạn.

Bước 2: Chuyển đổi mô hình

Các phép đo rung động từ nhiều vị trí được chuyển đổi toán học từ "tọa độ vật lý" (rung động tại mỗi phương vị) sang "tọa độ môđun" (biên độ kích thích của từng chế độ). Phép biến đổi này sử dụng các dạng chế độ đã biết làm cơ sở toán học.

Bước 3: Tính trọng số hiệu chỉnh mô hình

Đối với mỗi chế độ quan trọng, một tập hợp trọng lượng thử nghiệm được sắp xếp theo một mẫu phù hợp với hình dạng của chế độ đó được sử dụng để xác định hệ số ảnh hưởng. Sau đó, các trọng số hiệu chỉnh cần thiết để loại bỏ sự mất cân bằng chế độ sẽ được tính toán.

Bước 4: Chuyển đổi trở lại trọng lượng vật lý

Các hiệu chỉnh mô thức đã tính toán được chuyển đổi trở lại thành trọng số vật lý thực tế để đặt tại các mặt phẳng hiệu chỉnh có thể tiếp cận trên rô-to. Phép biến đổi ngược này xác định cách phân phối các hiệu chỉnh mô thức trên các mặt phẳng hiệu chỉnh khả dụng.

Bước 5: Cài đặt và xác minh

Tất cả các trọng lượng hiệu chỉnh đều được lắp đặt và rôto được chạy ở toàn bộ phạm vi tốc độ hoạt động để xác minh rằng độ rung đã giảm ở mọi tốc độ quan trọng.

Ưu điểm của cân bằng mô hình

Cân bằng mô hình mang lại một số lợi ích đáng kể so với cân bằng đa mặt phẳng thông thường cho rôto linh hoạt:

• Có hiệu lực trên toàn bộ phạm vi tốc độ: Một bộ cân chỉnh duy nhất giúp giảm độ rung ở mọi tốc độ vận hành, chứ không chỉ một tốc độ cân bằng duy nhất. Điều này rất quan trọng đối với các máy móc phải tăng tốc qua nhiều tốc độ tới hạn.
• Ít lần chạy thử hơn: Cân bằng chế độ thường yêu cầu ít lần chạy thử hơn so với cân bằng đa mặt phẳng thông thường vì mỗi lần thử nhắm vào một chế độ cụ thể thay vì một tốc độ cụ thể.
• Hiểu biết về thể chất tốt hơn: Phương pháp này cung cấp thông tin chi tiết về chế độ nào có vấn đề nhất và cách phân bổ sự mất cân bằng của rôto.
• Tối ưu cho máy tốc độ cao: Các máy móc hoạt động ở tốc độ cao hơn nhiều so với tốc độ tới hạn ban đầu (như tua-bin) sẽ được hưởng lợi rất nhiều vì việc hiệu chỉnh này giải quyết được nguyên lý vật lý cơ bản của hành vi rô-to linh hoạt.
• Giảm thiểu rung động truyền qua: Bằng cách hiệu chỉnh sự mất cân bằng mô hình, độ rung trong quá trình tăng tốc và giảm tốc qua các tốc độ tới hạn sẽ được giảm thiểu, giúp giảm ứng suất lên các bộ phận.

Thách thức và hạn chế

Mặc dù có nhiều ưu điểm, nhưng phương pháp cân bằng mô hình phức tạp và đòi hỏi nhiều hơn so với các phương pháp thông thường:

Yêu cầu kiến thức nâng cao

Kỹ thuật viên phải có hiểu biết sâu sắc về động lực học rotor, hình dạng mode và lý thuyết rung động. Đây không phải là kỹ thuật cân bằng cơ bản.

Yêu cầu phần mềm chuyên dụng

Các phép biến đổi toán học và phép toán ma trận cần thiết vượt quá khả năng tính toán thủ công. Phần mềm cân bằng chuyên dụng có khả năng phân tích mô hình là điều cần thiết.

Cần dữ liệu hình dạng chế độ chính xác

Chất lượng cân bằng mô hình phụ thuộc vào việc có thông tin hình dạng mô hình chính xác. Điều này thường đòi hỏi mô hình phần tử hữu hạn chi tiết hoặc phân tích mô hình thực nghiệm mở rộng.

Cần nhiều điểm đo

Để xác định chính xác biên độ môđun, các phép đo rung động phải được thực hiện tại nhiều vị trí trục dọc theo rôto, đòi hỏi nhiều cảm biến và thiết bị đo lường hơn so với phương pháp cân bằng thông thường.

Giới hạn mặt phẳng hiệu chỉnh

Vị trí mặt phẳng hiệu chỉnh có sẵn có thể không khớp lý tưởng với hình dạng chế độ. Trên thực tế, cần phải có sự thỏa hiệp, và hiệu quả phụ thuộc vào mức độ các mặt phẳng có sẵn có thể xấp xỉ các hiệu chỉnh chế độ mong muốn.

Khi nào nên sử dụng cân bằng phương thức

Việc cân bằng phương thức được khuyến nghị trong những tình huống cụ thể:

• Rotor linh hoạt tốc độ cao: Các loại máy móc như tua-bin lớn, máy nén tốc độ cao và tua-bin giãn nở hoạt động tốt hơn tốc độ tới hạn ban đầu của chúng.
• Phạm vi tốc độ hoạt động rộng: Thiết bị phải tăng tốc qua nhiều tốc độ quan trọng và hoạt động trơn tru trên phạm vi vòng tua máy rộng.
• Máy móc quan trọng: Thiết bị có giá trị cao, trong đó việc đầu tư vào các kỹ thuật cân bằng tiên tiến được chứng minh là có hiệu suất và độ tin cậy cao hơn.
• Khi các phương pháp thông thường không hiệu quả: Nếu việc cân bằng nhiều mặt phẳng ở một tốc độ duy nhất không đủ hoặc nếu việc cân bằng ở một tốc độ gây ra vấn đề ở các tốc độ khác.
• Thiết kế máy mới: Trong quá trình đưa máy móc tốc độ cao mới vào vận hành, cân bằng mô hình có thể thiết lập điều kiện cân bằng cơ sở tối ưu.

Mối quan hệ với các phương pháp cân bằng khác

Cân bằng phương thức có thể được xem là sự phát triển của các kỹ thuật cân bằng:

• Cân bằng một mặt phẳng: Phù hợp với rôto cứng hình đĩa.
• Cân bằng hai mặt phẳng: Tiêu chuẩn cho hầu hết các rôto cứng có chiều dài nhất định.
• Cân bằng đa mặt phẳng: Cần thiết cho rôto linh hoạt nhưng cân bằng ở tốc độ cụ thể.
• Cân bằng phương thức: Kỹ thuật tiên tiến nhất, nhắm vào chế độ thay vì tốc độ để đạt được tính linh hoạt và hiệu quả tối ưu.

Ứng dụng công nghiệp

Cân bằng phương thức là tiêu chuẩn trong một số ngành công nghiệp đòi hỏi khắt khe:

• Sản xuất điện: Tua bin hơi nước và tua bin khí lớn trong các nhà máy điện
• Hàng không vũ trụ: Roto động cơ máy bay và máy móc tua bin tốc độ cao
• Hóa dầu: Máy nén ly tâm tốc độ cao và máy giãn nở tuabin
• Nghiên cứu: Các giá thử nghiệm tốc độ cao và máy móc thực nghiệm
• Nhà máy giấy: Cuộn giấy máy dài, dẻo

Trong các ứng dụng này, tính phức tạp và chi phí của việc cân bằng phương thức được bù đắp bằng tầm quan trọng của hoạt động trơn tru, kéo dài tuổi thọ máy móc và tránh các sự cố thảm khốc trong các hệ thống năng lượng cao.

---

← Quay lại Mục lục chính