ГОСТ 31320-2006 (ИСО 11342:1998) Вибрация. Методы и критерии балансировки гибких роторов (с Поправкой)

     7 Методы балансировки гибких роторов на высоких скоростях вращения

7.1 Общие положения

Обычно гибкие роторы уравновешивают на высоких скоростях вращения, однако в некоторых случаях возможно проведение низкоскоростной балансировки с применением соответствующих процедур (см. раздел 6).

7.2 Установка ротора для проведения процедуры балансировки

Для проведения балансировки ротор устанавливают на подшипниковые опоры. Иногда желательно выбирать эти опоры таким образом, чтобы их характеристики были близки к характеристикам опор ротора во время его эксплуатации, т.е. чтобы во время балансировки проявлялись те же моды колебаний, что и при работе ротора в реальных условиях применения. Это позволит избежать необходимости последующей балансировки ротора после его установки на месте эксплуатации.

Если ротор содержит консольную массу, которая при обычных условиях эксплуатации имеет опору, для ограничения его прогиба во время испытаний может быть использован опорный подшипник.

Если ротор содержит консольную массу, не имеющую опоры в обычных условиях эксплуатации, следует во время испытаний также оставить ее в безопорном состоянии. Тем не менее, опорный подшипник может потребоваться на ранней стадии балансировки для обеспечения безопасного вращения ротора на эксплуатационной или повышенной скорости, когда элементы ротора занимают свои постоянные положения.

Устанавливаемые датчики должны обеспечивать измерение вибрации вала, подшипниковой опоры или сил в подшипнике. Измерительная система должна обеспечивать измерение составляющей сигнала на частоте вращения. Результаты этих измерений могут быть выражены через амплитуду и фазу или косинусную и синусную составляющие гармоники на частоте вращения, синхронизованной с определенным угловым положением ротора.

В некоторых случаях можно устанавливать в одной плоскости два датчика под углом 90° друг к другу для обеспечения разрешения поперечной вибрации или силы (далее - вибрация), обычно вертикальной и горизонтальной, когда это необходимо.

Датчик и система его крепления не должны иметь резонансов, способных существенным образом повлиять на результат измерения вибрации в пределах диапазона частот балансировки.

При обработке выходного сигнала датчика должны быть выделены составляющая вибрации, синхронная с движением ротора и обусловленная его дисбалансом, низкоскоростные биения и другие составляющие вибрации.

Привод ротора не должен влиять на его вибрацию и создавать дополнительный дисбаланс. Если дисбаланс, создаваемый приводом, известен, он должен быть компенсирован при измерении вибрации.

Примечание - Для оценки дисбаланса, вносимого приводом, можно использовать процедуру индицирования по ГОСТ ИСО 1940-2.

7.3 Процедура G - Балансировка на нескольких скоростях вращения

В настоящем подразделе установлены основы высокоскоростной балансировки в самом простом виде. Уравновешивания ротора достигают на основе анализа мод колебаний и последовательной балансировки на разных скоростях, выбираемых достаточно близкими к критическим скоростям ротора в пределах рабочего диапазона скоростей вращения. Кроме того, рекомендуется проводить балансировку также на максимально допустимой испытательной скорости. Суть метода состоит в последовательном устранении дисбаланса для каждой моды в пределах рабочего диапазона скоростей и в окончательной балансировке для устранения дисбалансов оставшихся (более высоких) мод на максимальной балансировочной скорости.

Обычно данный метод предполагает использование компьютерных программ, реализующих автоматизированные процедуры расчета, например на основе коэффициентов влияния. В наиболее простом варианте использование компьютера в системе балансировки позволяет облегчить оператору выполнение таких операций, как вычитание векторов (см. 7.3.2.5, 7.3.2.9 и 7.3.2.10).

Если коэффициенты влияния известны заранее и их значения введены в компьютер, это может избавить от необходимости проведения испытаний, связанных с установкой пробных масс. При благоприятных обстоятельствах измерения вибрации, являющейся откликом на дисбаланс, могут быть проведены на разных скоростях вращения за один пуск ротора, а не за несколько пусков для каждой скорости отдельно. Таким образом, расчет необходимых корректирующих масс может быть выполнен на основе данных, полученных при одном пуске.

Все результаты измерения вибрации, рассматриваемые в настоящем разделе, относятся к составляющей оборотной частоты.

7.3.1 Начальная балансировка на низкой скорости

До проведения высокоскоростной балансировки рекомендуется уравновесить ротор на низкой скорости вращения, когда не сказывается влияние модальных дисбалансов. В частности, это целесообразно, когда с повышением скорости вращения существенное воздействие дисбаланса на ротор будет иметь место только на первой критической скорости. Однако данный этап не является обязательным, и процедуру балансировки можно начать сразу с 7.3.2.

Примечание - Балансировка на низкой скорости может позволить избежать необходимости окончательной балансировки по оставшимся (более высоким) модам, описанной в 7.3.2.11.

7.3.2 Описание процедуры

В описываемой процедуре плоскости коррекции должны быть выбраны исходя из форм соответствующих мод колебаний (см. раздел 4).

7.3.2.1 Осуществляют пуск ротора на некоторой согласованной низкой скорости (или скоростях) вращения, чтобы устранить временный прогиб. Если используют датчики, позволяющие определять положение вала, следует выделить оставшиеся повторяющиеся низкочастотные биения, для того чтобы, при необходимости, вычесть их в векторной форме из результатов последующих измерений вибрации вала на всех скоростях балансировки.

7.3.2.2 Осуществляют пуск ротора на некоторой безопасной скорости вблизи первой критической скорости изгибных колебаний. Эта скорость будет называться первой балансировочной скоростью.

Записывают сигналы вибрации в установившемся режиме работы. Прежде чем приступить к обработке данных, важно убедиться в их повторяемости. Для этого может потребоваться проведение нескольких пусков.

7.3.2.3 Устанавливают на ротор набор пробных масс, которые должны быть выбраны и размещены вдоль оси ротора таким образом, чтобы вызвать значительные изменения вибрации на первой балансировочной скорости.

Если балансировку на низкой скорости вращения не проводили, набор пробных масс состоит обычно только из одной массы, которую для ротора, близкого к симметричному с центром симметрии в середине пролета, размещают вблизи середины пролета ротора.

Если предварительно была проведена балансировка на низкой скорости, пробные массы обычно размещают в трех различных плоскостях коррекции. В этом случае соотношение между массами выбирают таким образом, чтобы достигнутая уравновешенность на низкой скорости вращения (уравновешенность жесткого ротора) не была нарушена.

7.3.2.4 Осуществляют пуск ротора на той же скорости и в том же режиме, что указаны в 7.3.2.2, и записывают новые результаты измерений вибрации.