DE2644475A1 - METHOD AND DEVICE FOR MASS BALANCING ON ROTATING MACHINERY - Google Patents
METHOD AND DEVICE FOR MASS BALANCING ON ROTATING MACHINERYInfo
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- DE2644475A1 DE2644475A1 DE19762644475 DE2644475A DE2644475A1 DE 2644475 A1 DE2644475 A1 DE 2644475A1 DE 19762644475 DE19762644475 DE 19762644475 DE 2644475 A DE2644475 A DE 2644475A DE 2644475 A1 DE2644475 A1 DE 2644475A1
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Massenausgleich an rotierenden Maschinen, insbesondere ein Verfahren zum Massenausgleich, das für große Hochleistungs-Dampf turbogeneratoren geeignet ist.The invention relates to a method and a device for balancing masses on rotating machines, in particular a method of mass balancing that is suitable for large, high-performance steam turbogenerators.
Es ist oft der Fall, daß ein rotierender Teil einer rotierenden Maschine nicht vollständig oder absolut symmetrisch zu seiner Mittenachse angeordnet ist, was zu einem irgendwie massenunausgeglichenen Zustand , kurz Unwucht genannt, führt. Eine derartige Unwucht veranlaßt Schwingungen einer Welle während des Betriebes des rotierenden Körpers. Zu große Schwingungen bewirken einenIt is often the case that a rotating part of a rotating machine is not complete or absolute is arranged symmetrically to its center axis, which leads to a somehow mass unbalanced state, in short imbalance called, leads. Such an imbalance causes a shaft to vibrate during operation of the rotating shaft Body. Vibrations that are too great cause one
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unnormalen Zustand der Lagerstellen, so daß es zu keiner normalen Rotation der Welle kommt. Zusätzlich ist die diese starken Schwingungen hervorrufende Kraft beträchtlich groß und wirkt auf die Welle so ein, daß diese beschädigt oder zerstört werden kann. Es wird ein zulässiger Toleranzwert für die Grenz-Schwingungen der Welle bestimmt, um einen Unfall aufgrund der Wellenschwingungen zu verhindern. Zu diesem Zweck wird ein rotierender Körper einem Rotationsversuch unterworfen. Wenn der zulässige Toleranzwert übeschritten wird, wird ein Ausgleichsgewicht bzw, eine Ausgleichsmasse am rotierenden Körper befestigt, um den Grad der Unwucht zu verringern, wodurch die Schwingungen herabgesetzt werden. Dieses Vorgehen wird als Massen- oder Gewichtsausgleich bezeichnet. abnormal condition of the bearings so that the shaft does not rotate normally. Additionally, that's this The force causing strong vibrations is considerably large and acts on the shaft in such a way that it is damaged or can be destroyed. A permissible tolerance value for the limit vibrations of the shaft is determined to avoid an accident due to the shaft vibrations. For this purpose, a rotating body is subjected to a rotation test. If the permissible tolerance value is exceeded, a counterweight or a counterweight is added to the rotating Body attached to reduce the degree of imbalance, thereby lowering vibration. This The procedure is called mass or weight balancing.
Eine Dampfturbine und ein Generator haben eine Mehrfach-Lageranordnung, in der mehrere Wellen, deren entgegengesetzte Enden in Lagern getragen sind, miteinander gekoppelt sind. Im allgemeinen ist es üblich, die Wellen jeweils einzeln auf Massenausgleich zu überprüfen.A steam turbine and a generator have a multiple bearing arrangement, in which a plurality of shafts, the opposite ends of which are supported in bearings, are coupled together. In general, it is customary to check the shafts individually for mass balance.
Ein Massenausgleich wird wie folgt durchgeführt:A mass balancing is carried out as follows:
(1) Messen von Schwingungen einer Welle an Lagerstellenj(1) Measuring vibrations of a shaft at bearing points j
(2) Auswählen von Ausgleichs-Korrekturflächen, d. h. von Stellen auf einer Welle, an der Ausgleichsmassen oder -gewichte anzubringen sind;(2) Selecting leveling correction surfaces, d. H. from Places on a shaft to which balancing weights or weights are to be attached;
(3) Befestigen eines Test- oder Prüfgewichts an einer Korrekturfläche und anschließendes Messen von dessen Einfluß auf die Wellenschwingungen; Bestimmen der durch ein Einheitsgewicht- hervorgerufenen Wellenschwingungen,(3) Attach a test or proof weight to a correction surface and then measure its influence on the shaft vibrations; Determination of the shaft vibrations caused by a unit weight,
d. h. eines Einflußfaktors des Einheitsgewichts aus diesem Ergebnis; 709842/0606d. H. an influencing factor of the unit weight this result; 709842/0606
(1O Bestimmen eines Ausgleichsgewichts, um die Schwingungen mittels Anfangsschwingungen, d. h. Wellenschwingungen im Anfangszustand, und mittels Einflußfaktoren zum Verschwinden zu bringen;( 1 O determining a balance weight in order to make the vibrations disappear by means of initial vibrations, ie shaft vibrations in the initial state, and by means of influencing factors;
(5) Befestigen des so bestimmten Gewichts an der Korrekturfläche eines rotierenden Körpers. Betreiben des Körpers in diesem Zustand und überprüfen, daß die Wellenschwingungen in einen Toleranzbereich fallen, wodurch der Ausgleich abgeschlossen wird.(5) Attaching the weight thus determined to the correction surface of a rotating body. Operating the body in this state and check that the shaft vibrations fall within a tolerance range, thereby compensating is completed.
Wenn ein Dampfturbogenerator, der im Hersteller-Werk hergestellt wurde, in einem Kraftwerk zusammengebaut wird, kann eine gewisse Unwucht auftreten. Dies erfordert einen Ausgleich durch Rotieren einer Wellenanordnung. Bisher wird in einem derartigen Fall zunächst eine Welle berücksichtigt, die große Wellenschwingungen hervorruft, und dann wird der Ausgleich für die Welle durchgeführt, um die Schwingungen zu verringern. Anschließend erfolgt ein Ausgleich für eine Welle, die die nächstgrößten Schwingungen bewirkt. Auf ähnliche Weise werden die Wellen nacheinander ausgeglichen, wodurch die Wellenschwingungen unter einen erlaubten Wert verringert werden, um so den Ausgleich abzuschließen.If a steam turbine generator that is in the manufacturer's factory manufactured, assembled in a power plant, a certain imbalance may occur. This requires one Compensation by rotating a shaft assembly. So far, a wave has been taken into account in such a case, which causes large shaft vibrations, and then the balance performed for the shaft in order to reduce the vibrations. Then there is a compensation for a wave, which causes the next largest vibrations. In a similar way, the waves are balanced out one after the other, creating the Shaft vibrations are reduced below an allowable value in order to complete the compensation.
Bei neuen großen Hochleistungs-Dampfturbogeneratoren sind mehrere Wellen miteinander gekoppelt, und diese Wellenanordnungen beeinflussen einander, was zu einem komplizierten Schwingungssystem führt. Dadurch wird es schwieriger, die Wellenschwingungen unter einen gegebenen Wert zu verringern. Beim herkömmlichen Ausgleichen sind mehrere Ausgleichszyklen erforderlich, um die Einflußfaktoren zu bestimmen, was viel Zeit erfordert und aufwendig ist. Selbst wenn ein Ausgleichsgewicht bestimmt ist, ist es schwierig, die Art der eintretenden Schwingungen abzuschätzen, bis ein Ausgleichsgewicht am rotierenden Körper angebracht ist und dann dieserIn new, large, high-performance steam turbine generators, several shafts are coupled to one another, and these shaft arrangements influence each other, which leads to a complicated oscillation system. This makes it harder reduce the shaft vibrations below a given value. With conventional balancing, several balancing cycles are required to determine the factors influencing what requires a lot of time and is expensive. Even when a balance weight is determined, it is difficult to determine the type of estimate occurring vibrations until a balance weight is attached to the rotating body and then this
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tatsächlich betrieben wird. Daher ist die Ermittlung eines Ausgleichsgewichts unsicher. Wenn andererseits jede Welle einer Wellenanordnung wie bei einem Kraftwerk ausgeglichen werden muß, sind zahlreiche Betriebszyklen erforderlich, bis der Ausgleich vollständig abgeschlossen ist.actually operated. Hence the determination of a balance weight unsure. On the other hand, when each shaft of a shaft assembly is balanced as in a power plant numerous operating cycles are required before equalization is fully completed.
Die Wellenschwingungen werden mit einem einzigen Schwingungsmesser gemessen, der an einer Stelle befestigt ist. Daher werden lediglich Schwingungen in Richtung des zu befestigenden Schwingungsmessers gemessen, d. h. Schwingungen in einer Richtung. Beim herkömmlichen Ausgleich werden Schwingungen in einer Richtung lediglich an einer Meßstelle gemessen, so daß Schwingungen in einer Ebene, also zweidimensional, nicht genau gemessen werden. Als Ergebnis sind die zur Berechnung des Ausgleichs verwendeten Schwingungen ungenau, und daher gibt ein erhaltenes Korrekturgewicht nicht einen optimalen Wert, um eine Unwucht an einer Welle zu verringern. Beim herkömmlichen Ausgleich sind daher noch Verbesserungen hinsichtlich der Genauigkeit möglich. Zusätzlich wird ein Korrekturgewicht ermittelt, indem weniger genaue Schwingungen verwendet werden, so daß kein optimales Korrekturgewicht zu erzielen ist, und daher sind bisher zahlreiche Ausgleichszyklen erforderlich, bis ein vollständiger Ausgleich erzielt ist.The shaft vibrations are measured with a single vibration meter measured, which is fixed in one place. Therefore, only vibrations in the direction of the to be attached Vibration meter measured, d. H. Vibrations in one direction. With conventional balancing, there are vibrations measured in one direction only at one measuring point, so that vibrations in one plane, i.e. two-dimensionally, are not can be measured accurately. As a result, the vibrations used to calculate the balance are inaccurate and therefore exist a correction weight obtained is not an optimal value for reducing an imbalance on a shaft. With the conventional To compensate for this, improvements in terms of accuracy are still possible. In addition, a correction weight is determined by using less accurate vibrations, so that no optimal correction weight can be obtained, and therefore so far numerous equalization cycles are required before full equalization is achieved.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Massen- oder Gewichtsausgleich anzugeben, das die Nachteile der herkömmlichen Verfahren vermeidet und das Ausmaß der Wellenschwingungen in einer rotierenden Maschine wirksam herabsetzt; ferner eine Vorrichtung zum Massen- oder Gewichtsausgleich,It is therefore the object of the invention to provide a method for mass or weight balancing that has the disadvantages avoids conventional methods and effectively reduces the amount of shaft vibration in a rotating machine; also a device for mass or weight compensation,
die die bei der Bestimmung des Korrekturausgleichs auftretenden Nachteile vermeidet und die Ermittlung des Korrekturgewichts sowie die Messungen der Schwingungen mit großer Genauigkeit erlaubt.which avoids the disadvantages occurring when determining the correction compensation and the determination the correction weight as well as the measurements of the vibrations with great accuracy.
Erfindungsgemäß werden durch Berechnung die Wellenschwingungen bestimmt, die auftreten, wenn eine Unwucht an der auszu-According to the invention, the shaft vibrations are determined by calculation that occur when an imbalance on the
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gleichenden Wellenanordnung vorliegt, und dann wird ein Einflußfaktor aus dem so erzielten Ergebnis ermittelt. Anschließend werden die Anfangsschwingungen gemessen, und dann wird ein Ausgleichsgewicht bestimmt, indem die Messungen und die aus der Berechnung erhaltenen Einflußfaktoren verwendet werden. Zusätzlich werden die Wellenschwingungen durch Berechnung abgeschätzt, wenn ein so erhaltenes Ausgleichsgewicht befestigt wird j anschließend wird bestätigt, daß die Wellenschwingungen nach dem Ausgleich aufgrund der obigen Ergebnisse in einen erlaubten Bereich fallen, und dann wird schließlich ein Ausgleichsgewicht bestimmt. Das so erhaltene Ausgleichsgewicht wird an einer rotierenden Welle befestigt, die dann zur·überprüfung betrieben wird, um den Ausgleich der Welle abzuschließen. Das obige Verfahren ist ausgezeichnet durch die gleichzeitige Verringerung aller Wellenschwingungen bei mehrerenequal shaft arrangement is present, and then becomes an influencing factor determined from the result achieved in this way. Then the initial vibrations are measured, and then a balance weight is used determined by using the measurements and the influencing factors obtained from the calculation. Additionally the shaft vibrations are estimated by calculation when a balance weight obtained in this way is attached if j then, it is confirmed that the shaft vibrations after the equalization turn into an allowable one based on the above results Range, and then finally a balance weight is determined. The balance weight obtained in this way will be on attached to a rotating shaft, which then operated for checking to complete the balancing of the shaft. The above method is excellent in the simultaneous reduction of all shaft vibrations with several
Drehzahlen, wie z. B. zahlreichen kritischenSpeeds, such as B. numerous critical
Drehzahlen und Nenndrehzahlen, indem Ausgleichsgewichte an Ausgleichs-Korrekturflachen angebracht werden.Speeds and nominal speeds by adding balancing weights to balancing correction surfaces be attached.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Massenausgleich für eine mehrfach gelagerte: Rotor-WellenanordnunF ist gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:The method according to the invention for balancing the masses for a multiple bearing rotor-shaft arrangement is characterized through the following process steps:
Bestimmen eines Ausgleichs-Einflußfaktors, der die Beziehung zwischen einem Einheitsgewicht und Schwingungen darstellt, wenn das Einheitsgewicht an einer gegebenen Ausgleichs-Korrekturflache befestigt ist;Determining a compensation influencing factor that represents the relationship between a unit weight and vibrations, if the unit weight is at a given compensation correction surface is attached;
Wählen von Ausgleichs-Korrekturflachen des mehrmals gelagerten Rotors, an dem Ausgleichsgewichte befestigt werden; Choosing compensation correction surfaces of the several times stored Rotor to which balance weights are attached;
Bestimmen der Ausgleichsgewichte, um Restschwingungswerte mittels der Methode der kleinsten Quadrate möglichst klein zu machen, wo-Determine the balance weights in order to reduce residual vibration values using the least squares method to make small where-
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bei der Schwingungswert von den Anfangsschwingungswerten, den Einflußfaktoren und den Ausgleichsgewichten abhängt; undwhere the vibration value depends on the initial vibration values, the influencing factors and the balance weights; and
Befestigen von Gewichten entsprechend den Ausgleichsgewichten an den Ausgleichs-Korrekturflächen, um so die Wellenschwingungen zu verringern.Attaching weights corresponding to the balance weights to the balance correction surfaces so as to reduce the shaft vibrations to reduce.
Der Ausgleichs-Einflußfaktor kann aus dem Aufbau des mehrmals gelagerten Rotors berechnet oder direkt durch Messen der Schwingungen bestimmt werden. Anstelle der oben genannten Gewichte ist es zum Verringern der Wellenschwingungen möglich, kompensierende Ausgleichsgewichte zu bestimmen, um die Summe der Pestschwingungswert-Quadrate möglichst klein zu machen, die mit Gewichtsfaktoren multipliziert sind, die aus der Quadratwurzel des quadratischen -Mittels, des Schwingungswerts und der Restschwingungswerte erhalten sind, und dann Gewichte entsprechend den obigen kompensierenden Ausgleichsgewichten an den obigen Ausgleichs-Korrekturflächen anzubringen, wodurch die Wellenschwingungen verringert werden.The compensation influencing factor can be calculated from the structure of the multiple bearing rotor or directly from it Measuring the vibrations can be determined. Instead of the above weights, it is used to reduce shaft vibrations possible to determine compensating balancing weights in order to keep the sum of the plague oscillation value squares as small as possible that are multiplied by weighting factors derived from the square root of the square mean, des Vibration value and residual vibration values are preserved, and then to attach weights corresponding to the above compensating balance weights to the above compensation correction surfaces, whereby the shaft vibrations are reduced.
Wenn die Masse eines zu befestigenden Gewichts begrenzt ist, werden die obigen kompensierenden Ausgleichsgewichte erneut kompensiert, um die Summe der Restschwingungswert-Quadrate, multipliziert mit den Gewichtsfaktoren, die aus der Quadratwurzel des quadratischen -Mittels des Schwingungswertes und den Restsehwingungswerten erhalten werden, und aus dem Produkt des Quadratwertes der obigen kompensierenden Ausgleichsgewichte und gewichtsbeschränkenden Paktoren (der Paktoren, die den-Ausgleichs-WIchtigkeitsgrad des Gewichts angeben) möglichst klein zu machen, und dann werden Gewichte entsprechend den obigen erneut kompensierten Ausgleichsgewichte an den obigen Korrekturflächen angebracht, um dadurch die Wellenschwingungen zu verringern.If the mass of a weight to be attached is limited, the above compensating counterweights are again compensated to be the sum of the residual vibration value squares, multiplied by the weighting factors obtained from the square root of the square mean of the Vibration value and the residual vibration value can be obtained, and from the product of the square value of the above compensating one Balance weights and weight-limiting factors (the factors that make the balance important of the weight) to be made as small as possible, and then weights are again compensated according to the above counterweights attached to the above correction surfaces to thereby reduce the shaft vibrations.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Massenausgleich fürThe inventive device for mass balancing for
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eine rotierende Maschine hat einen Schwingungsmesser zum Messen der Schwingungen an der Rotor-Wellenanordnung und einen elektronischen Rechner, der Ausgleichs-Einflußfaktoren ermittelt, die die Beziehung zwischen einem Einheitsgewicht und Schwingungen darstellen, wenn dieses Einheitsgewicht an einer gegebenen Ausgleichs-Korrekturflache angebracht ist, und der dann Ausgleichsgewichte so berechnet, daß die Restschwingungswerte abhängig von den Anfangsschwingungswerten, den Einflußfaktoren und den Ausgleichsgewichten möglichst klein sind.a rotating machine has a vibrometer for measuring the vibrations on the rotor shaft assembly and a electronic calculator that determines the balance influencing factors that determine the relationship between a unit weight and vibrations when this unit weight is attached to a given compensation correction surface, and then the compensation weights calculated so that the residual vibration values depend on the initial vibration values, the influencing factors and the counterweights are as small as possible.
Der Erfinder untersuchte einen Schwingungszustand einer Welle in einer Ebene senkrecht zur Achsrichtung in einer Schwingungsmeßstellung. Es zeigte sich, daß die Steifheit eines die Welle tragenden Teiles sich .je nach vorgegebener Richtung in der obigen Ebene ändert, so daß der geometri-The inventor examined a vibration state of a shaft in a plane perpendicular to the axial direction in a Vibration measurement position. It was found that the stiffness of a part carrying the shaft varies depending on the given Direction in the above plane changes so that the geometrical
s c he Ofp
rder Schwingungen in dieser Ebene elliptisch Ist. s c he Ofp
rder vibrations in this plane is elliptical.
Mit anderen Worten, die Schwingungen ändern sich in dieser Ebene zweidimensional.In other words, the vibrations change two-dimensionally in this plane.
Die Erfindung ermöglicht ein leistungsfähiges genaues Verfahren zum Massenausgleich und zeichnet sich durch die folgenden Verfahrensschritte aus:The invention enables a powerful, accurate method for balancing masses and is characterized by the the following procedural steps:
Messen der unausgeglichenen Schwingungen, die während der Rotation einer rotierenden Wellenanordnung auftreten, in zwei Richtungen, die sich rechtwinklig in Lagerzapfen schneiden;Measuring the unbalanced vibrations that occur during rotation of a rotating shaft assembly, in two directions that intersect at right angles in bearing journals;
Analysieren der Schwingungen in rotationssynchronen Komponenten mittels eines Nachlauffilters;Analyzing the vibrations in rotationally synchronous components by means of a follow-up filter;
Bestimmen optimaler Ausgleichs-Korrekturgewichte zum Verringern der unausgeglichenen Schwingungen mittels eines kleinen- Elektronenrechners, wobei rotationssynchrone unausgeglichene Schwingungen sowie Einflußfaktoren verwendet werden, die zuvor ermittelt wurden; undDetermine optimal balance correction weights for reducing the unbalanced vibrations by means of a small electronic computer, being rotationally synchronous unbalanced vibrations as well as influencing factors are used, which were previously determined; and
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Abschätzen der Schwingungen, wenn die Ausgleichs-Korrekturgewichte befestigt sind.Estimating the vibrations when the balance correction weights are attached.
Die Erfindung sieht also ein Verfahren zum Massenausgleich bei einer Rotor-Wellenanordnung für einen Primärmotor vor, wie z. B. große Hochleistungs-Dampfturbinen und -Generatoren. Zunächst wird ein Ausgleichs-Einflußfaktor bestimmt, der die Beziehung zwischen einem Einheitsgewicht und einer Schwingung darstellt, wenn dieses Einheitsgewicht an einer gegebenen Ausgleichs-Korrekturflache eines mehrmals gelagerten Rotors angebracht ist; dann wird eine Ausgleichs-Korrekturflache gewählt, an der ein Ausgleichsgewicht befestigt wird; dann wird ein Ausgleichsgewicht bestimmt, um die Restschwxngungswerte möglichst klein zu machen, indem die Methode der kleinsten QuadrateThe invention thus provides a method for mass balancing in a rotor-shaft arrangement for a primary engine, such as. B. Large high-performance steam turbines and generators. First, a compensation influencing factor is determined, which represents the relationship between a unit weight and a vibration when this unit weight is attached to a given compensation correction surface of a rotor supported by multiple bearings; then a compensation correction surface is selected to which a compensation weight is attached; then a balance weight is determined to make the residual vibration values as small as possible using the least squares method
verwendet wird, wobei die Werte vonis used, with the values of
den Anfangsschwingungswerten, den Einflußfaktoren und den Ausgleichsgewichten abhängen. Auf diese Weise wird ein Gewicht entsprechend dem obigen Ausgleichsgewicht an der obigen Ausgleichs-Korrekturf lache befestigt, um die Schwingungen in der Welle zu verringern.the initial vibration values, the influencing factors and the balance weights depend. In this way, a weight corresponding to the above balance weight is applied to the above balance correctionf pool attached to reduce the vibrations in the shaft.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail below with reference to the drawing. Show it:
Fig. 1 ein Diagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Massenausgleich in einer rotierenden Maschine,1 shows a diagram to explain the method according to the invention for balancing masses in a rotating Machine,
Fig. 2 ein Diagramm zur Erläuterung der Bestimmung eines Ausgleichsgewichts,Fig. 2 is a diagram for explaining the determination of a Balance weight,
Fig. 3 ein Diagramm zur Erläuterung einer Übertragungsmatrix, 3 shows a diagram for explaining a transmission matrix,
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Fig. 4 ein Diagramm zur Erläuterung eines Schwingungszustandes, 4 shows a diagram for explaining a vibration state,
Fig. 5 eine Kurve zur Erläuterung der Beziehung zwischen Drehzahl und der Amplitude,Fig. 5 is a graph for explaining the relationship between Speed and amplitude,
Fig. 6 ein Diagramm zur Erläuterung einer Korrekturfläche,6 shows a diagram for explaining a correction area,
Fig. 7 ein Diagramm zur Erläuterung des Ausgleichsgewichts für die Sekundärschwingung,7 shows a diagram to explain the balance weight for the secondary oscillation,
Fig. 8 Teildarstellungen eines rotierenden Körpers mit und 9 einem Spalt zum Befestigen eines Ausgleichsgewichts, Fig. 8 partial representations of a rotating body with and 9 a gap for attaching a balance weight,
Fig. 10 Kurven zur Erläuterung der Beziehung zwischen Drehzahl und der Schwingungsamplitude, die die Vorteile des erfindungsgemäßen Massenausgleichs zeigen,Fig. 10 curves for explaining the relationship between the speed and the vibration amplitude, which the advantages of show mass balance according to the invention,
Fig. 11 ein Diagramm zur Erläuterung eines Verfahrens zum Massenausgleich, das besonders zum Verringern eines großen Restschwingungswertes geeignet ist,11 is a diagram for explaining a method for mass balancing, which is particularly useful for reducing a large residual vibration value is suitable,
Fig. 12 ein Diagramm zur Erläuterung des Verfahrens zum Massenausgleich, um ein Ausgleichsgewicht auf Kosten der Restschwingungswerte zu verringern, wenn das erhaltene Ausgleichsgewicht sehr groß ist,FIG. 12 is a diagram for explaining the method for mass balancing in order to have a balancing weight Reduce the cost of the residual vibration values when the balance weight obtained is very large is,
Fig. 13 ein Flußdiagramm eines Ausführungsbeispiels der Erfindung,FIG. 13 is a flow diagram of an embodiment of FIG Invention,
Fig. I1J Einzelheiten eines Schwingungsfühlers,Fig. I 1 J details of a vibration sensor,
Fig. 15 einen axialen Schnitt eines Schwingungsfühlers,15 shows an axial section of a vibration sensor,
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Fig. 16 einen Schnitt XIV-XIV in Fig. 15 rechtwinklig zur Welle in einer Schwingungs-Fühlstellung,16 shows a section XIV-XIV in FIG. 15 at right angles to the shaft in a vibration-sensing position,
Fig. 17 eine Darstellung mit einem geometrischen Ort einer auslenkenden Rotation eines Lagers,17 shows a representation with a geometric location of a deflecting rotation of a bearing,
Fig. 18 ein Flußdiagramm der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Massenausgleich, undFig. 18 is a flow chart of the device according to the invention for mass balancing, and
Fig. 19 Ausgleichsergebnisse, die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erhalten werden.19 compensation results obtained with the inventive Device can be obtained.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Fig. 1 näher erläutert. Das erfindungsgemäße Verfahren hat folgende Verfahrensschritte:An exemplary embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to FIG. The inventive method has the following procedural steps:
Bestimmen von Einflußfaktoren, die die Beziehung zwischen Gewicht und Schwingungen aus dem Aufbau oder der Beschreibung des Rotors darstellen;Determine factors influencing the relationship between weight and vibrations from the structure or description of the rotor represent;
Messen der Wellenschwingungen, die aufgrund einer Unwucht auftreten;Measuring the shaft vibrations that occur due to an imbalance;
Wählen von Ausgleichs-Korrekturflachen der Welle, an denen Ausgleichsgewichte anzubringen sind; undSelecting compensation correction surfaces of the shaft on which Balance weights are to be attached; and
Bestimmen von an den Ausgleichs-Korrekturflächen zu befestigenden Ausgleichsgewichten aufgrund der Korrekturfaktoren, die aus den Meßergebnissen der Wellenschwingungen und der Berechnung erhalten sind.Determination of balancing weights to be attached to the balancing correction surfaces on the basis of the correction factors, obtained from the measurement results of the shaft vibrations and the calculation.
Dann werden die so erzielten Ausgleichsgewichte an einer rotierenden Welle befestigt, die anschließend betrieben wird,Then the balance weights obtained in this way are attached to a rotating shaft, which is then operated,
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um zu bestätigen, daß die Schwingungen verringert sind, wodurch der Gewichts- oder Massenausgleich abgeschlossen wird.to confirm that the vibrations are reduced, whereby the weight or mass balancing is completed.
Im folgenden wird das Verfahren zum Bestimmen eines Ausgleichsgewichts anhand der Fig. 2 näher erläutert. Bei diesem Verfahren wird ein Ausgleichsgewicht nach der Methode der kleinsten Quadrate berechnet, um dieThe following is the procedure for determining a balance weight explained in more detail with reference to FIG. In this process, a balance weight according to the method of least squares calculated to the
Summe aus den Quadraten der Restschwingungswerte nach Befestigen der Gewichte an den Korrekturflächen möglichst klein zu machen, wobei die Meßergebnisse der Wellenschwingungen bei zahlreichen gefährlichen Drehzahlen, Nenndrehzahlen oder Drehzahlen verwendet werden. Dann werdenThe sum of the squares of the residual vibration values after attaching the weights to the correction surfaces is as small as possible make, with the measurement results of shaft vibrations at numerous dangerous speeds, rated speeds or Speeds are used. Then will
nach Befestigen der so erhaltenen Ausgleichsgewichte die Schwingungswerte, d. h. die Restschwingungswerte, berechnet. Wenn die Restschwingungswerte in einen erlaubten Bereich fallen, werden die so erhaltenen Ausgleichsgewichte als Endausgleichsgewichte verwendet. Wenn die Restschwingungswerte außerhalb des erlaubten Bereiches liegen, wird die Ausgleichsbedingung geändert, um die Berechnung der Ausgleichsgewichte erneut durchzuführen.after attaching the balance weights obtained in this way, the vibration values, d. H. the residual vibration values are calculated. If the residual vibration values fall within an allowable range, the balance weights thus obtained are used as final balance weights used. If the residual vibration values are outside the permitted range, the compensation condition is changed to allow the calculation of the compensation weights to perform again.
Die Erfindung zeichnet sich durch die Bestimmung der Ausgleichsgewichte aus, wobei der Schwingungszustand nach Befestigen der Ausgleichsgewichte berücksichtigt wird.The invention is characterized by the determination of the balance weights taking into account the state of vibration after the counterweights have been attached.
Zuvor sollte ein Faktor, der die Beziehung zwischen einem Gewicht und den Schwingungen darstellt, d. h. ein Einflußfaktor, berechnet werden. Zu diesem Zweck wird eine Schwingungskennlinie berechnet, die vorliegt, wenn eine Unwucht an einer Ausgleichs-Korrekturfläche einer rotierenden Welle angebracht wird; dann wird die Amplitude der Schwingungen in einer Schwingungs-Meßstellung aus den so erhaltenen Ergebnissen bestimmt, um als Einflußfaktor zum Berechnen eines Ausgleichsgewichts verwendet zu werden, wenn ein Einheitsgewicht an der Ausgleichs-Beforehand, a factor representing the relationship between a weight and the vibrations, i. H. an influencing factor, be calculated. For this purpose, a vibration characteristic is calculated that is present when an imbalance occurs in one of the A compensating correction surface of a rotating shaft is attached; then the amplitude of the vibrations in a vibration measuring position determined from the results thus obtained to be used as an influencing factor for calculating a balance weight to be used when a unit weight is attached to the counterbalance
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ψ'ψ '
4h4h
Korrekturfläche befestigt ist. Die Schwingungskennlinde einer Wellenanordnung kann berechnet werden, indem Werte verwendet werden, die vom Aufbau eines Rotors abhängen, wie z. B. die Abmessungen einer Wellenanordnung, die Gewichte von Lagerteilen während der Rotation, der Lagerzustand, wie z. B. Eigenschaften eines ölfilmes.Correction surface is attached. The vibration characteristic of a Shaft arrangement can be calculated using values that depend on the construction of a rotor, such as: B. the Dimensions of a shaft assembly, the weights of bearing parts during rotation, the bearing condition, such as, for. B. Properties an oil film.
Die Analyse einer Wellenanordnung kann mittels einer Übertragungsmatrix durchgeführt werden. Dieses Verfahren wird wie folgt durchgeführt:The analysis of a shaft arrangement can be carried out by means of a transmission matrix. This procedure will carried out as follows:
Eine Wellenanordnung wird in Elemente unterteilt, wie· z.· B. in einen Wellenteil konzentrierter Masse und in einen Kopplungsteil mittels einer Feder. Dann besteht das SchwingungssystemA shaft arrangement is divided into elements such as into a shaft part of concentrated mass and into a coupling part by means of a spring. Then there is the vibrational system
gemäß Fig. 3 ctus: ·:according to Fig. 3 ctus::
einer Wert-Matrix . JXj aus Werten, wie z.B. Auslenkung, Auslenkwinkel, Schubspannung unda value matrix. JXj from values such as e.g. deflection, deflection angle, shear stress and
•Moment in den unterteilenden Stellen, und einer Elementübertragungsmatrix ΓαΙ, die die Beziehung zwischen den Werten der Elemente darstellt.• moment in the subdividing digits, and an element transfer matrix ΓαΙ, which shows the relationship between the Represents values of the elements.
Mit Auslenkungen Vx, Yx (cm), Auslenkwinkeln θχ, Gy (rad), Schubspannungen Vx, Vy (kg) und Biegemomenten Mx, My (kg cm) ist die Wert-Matrix KJ wie folgt gegeben; (x = Werte bei Horizontal-Schwingungen und y = Werte bei Vertikal-Schwingung): With deflections Vx, Yx (cm), deflection angles θχ, Gy (rad), Shear stresses Vx, Vy (kg) and bending moments Mx, My (kg cm), the value matrix KJ is given as follows; (x = values for horizontal vibrations and y = values for vertical vibrations):
M =M =
My_My_
MM.
VyVy
rexlrexl
4*4 *
Die Ubertragungsmatrix |[a3 kann durch die Elemente berechnet werden. Z. B. ist die Übertragungsmatrix ΓαΙ für dieThe transmission matrix | [a3 can be calculated by the elements will. For example, the transfer matrix ΓαΙ for the
C- h^yj, Träger ι — Horizontal-Schwingungen eines WellenlGTements mit einheitlichem Querschnitt wie folgt gegeben: C- h ^ y j, carrier ι - horizontal vibrations of a wave element with a uniform cross-section given as follows:
M =M =
o< C3 ex o <C 3 ex
ß_2 OfI 0I ß_2 OfI 0 I
«ic IC. «Ic IC.
ß_ß_
C2 1 C3 C 2 1 C 3
= |· (coshß + cosß), C1 = -|ß (sinhß + sinß)= | · (Cosβ + cosβ), C 1 = - | ß (sinhß + sinß)
C0 = —5- (coshß - cosß), C, = —5- (sinhß - sinß)C 0 = -5- (coshß - cosß), C, = -5- (sinhß - sinß)
EIEGG
mit 1 = E = = ω -/u = with 1 = E = = ω - / u =
Länge (cm), Elastizitäts-Modul (kg/cm2), geometrisches Trägheitsmoment (cm ), Kreisfrequenz (rad/s), undLength (cm), modulus of elasticity (kg / cm 2 ), geometric moment of inertia (cm), angular frequency (rad / s), and
2 Masse je Längeneinheit (kgs /cm ).2 mass per unit of length (kgs / cm).
fO9842/0606fO9842 / 0606
Die Matrix des Wertes £yJ vor und nach diesem Element ist wie folgt gegeben:The matrix of the value £ yJ before and after this element is given as follows:
n+ln + l
Vx θχ Mx VxVx θχ Mx Vx
n+ln + l
Vx θχ Mx VxVx θχ Mx Vx
Die Übertragungsmatrix [jCJ für ein konzentriertes Gewicht ist wie folgt gegeben:The transfer matrix [jCJ for a concentrated weight is given as follows:
mit m = Masse (kgs /cm),with m = mass (kgs / cm),
i = Gyrationsradius (cm), und
{*■> = Kreisfrequenz (rad/s).i = radius of gyration (cm), and
{* ■> = angular frequency (rad / s).
An der Stelle, wo die Unwucht angreift, nimmt die Schubspannung aufgrund der durch diese Unwucht hervorgerufenen Zentrifugalkraft zu.At the point where the imbalance acts, the shear stress decreases due to the imbalance caused Centrifugal force too.
In diesem Fall ist die Randbedingung am Wellenende frei. Dann wird eine Kräftematrix [Y] , wie z. B. die Kräfte undIn this case, the boundary condition at the shaft end is free. Then a force matrix [Y] such as B. the forces and
T09842/0606T09842 / 0606
ψ -ψ -
AiAi
264U75264U75
MomenteMoments
Tiesen Werten, zu NullLow values, to zero
DQDQ
Eine Möglichkeit zur Berechnung einer Schwingungsamplitude bezüglich erzwungenen Schwingungen wird weiter unten erläutert. Es wird angenommen, daß die Schwingungen einem Sinusverlauf mit einer Kreisfrequenz Co (rad/s) folgen. Die Schwingungsamplitude ist ein Vektor mit einer Größe und einer Phase. Es wird nun eine komplexe Zahl verwendet, um Werte mit einer derartigen Größe und einer Phase darzustellen. Als Ergebnis werden die Elemente der Matrix des Wertes jjfJ und der Übertragungsmatrix [A] durch komplexe Zahlen dargestellt.One way of calculating an oscillation amplitude with regard to forced oscillations is given below explained. It is assumed that the oscillations follow a sine curve with an angular frequency Co (rad / s). The oscillation amplitude is a vector with a magnitude and a phase. A complex number is now used to To represent values with such a magnitude and phase. As a result, the elements of the matrix with the value yyfJ and of the transfer matrix [A] represented by complex numbers.
Die Matrix des Wertes (VL am einen Ende wird durch eine unbekannte Matrix \)t~] ausgedrückt, indem die Randbedingung an deren Stelle verwendet wird:The matrix of the value (VL at one end is expressed by an unknown matrix \) t ~] using the boundary condition in its place:
(D(D
I = Einheitsmatrix, und X = unbekannte Matrix.I = identity matrix, and X = unknown matrix.
in |X] UJin | X ] UJ
Der Term (Yj in |X] und [Y| in Gleichung (1) stelltThe term (Yj in | X ] and [ Y | in equation (1) represents
LJLJ
die Werte dar, die keine Beziehung zur unbekannten Matrix [Y] am Rand bei der Berechnung einer Übertragungsmatrix haben, wie z. B. eine auf ein Schwingungssystem einwirkende Schwingkraft .represent the values that have no relation to the unknown matrix [Y] at the edge when calculating a transfer matrix, such as B. a vibratory force acting on a vibration system .
*09842/0606* 09842/0606
- ψ- - ψ-
Die Übertragungsmatrix für_ein bestimmtes Element undThe transfer matrix for a particular element and
die Matrizen der Werte , hiervon geben diethe matrices of the values , of which the
L1J L1J n+1 L 1 JL 1 J n + 1
folgende Beziehung:following relationship:
n+ln + l
Die Transformations- oder Übertragungsmatrix ΓαΙ kannThe transformation or transfer matrix ΓαΙ can
für jedes Element berechnet werden, so daß aus den Gleichungenfor each element can be calculated so that from the equations
Γυ7 (1) und (2) die Matrix des Wertes an jeder Stelle alsΓυ7 (1) and (2) the matrix of the value in each place as
Wn W n
eine Funktion einer Matrix
kann:a function of a matrix
can:
-Kl-Cl
wie folgt ausgedrückt werdencan be expressed as follows
Aus den Gleichungen (2) und O) folgt:From equations (2) and O) it follows:
n+ln + l
n+ln + l
= [A] Cb]= [A] Cb]
η ηη η
Daraus folgt:It follows:
= Ca] ♦= Ca] ♦
n+l ηn + l η
£09842/0606£ 09842/0606
-yi --yi -
Dann bestimmen diese Gleichung und die Gleichung (1) den WertThen this equation and equation (1) determine the value
von [ß] : 1from [ß] : 1
[bTJ. kann berechnet werden, indem die Transformationsmatrix j_Aj η[bTJ. can be calculated using the transformation matrix j_Aj η
und die Gleichungen (4) und (5) verwendet werden. Demgemäß kann Lßj aus der Gleichung (3) erhalten werden, indem die Matrizen der Werte [y] an jeweiligen Stellen als Punktion einer unbekannten Matrix angenommen werden.and equations (4) and (5) are used. Accordingly, can Lβj can be obtained from equation (3) by dividing the matrices of the values [y] at respective points as puncture of an unknown Matrix are adopted.
L1JL 1 J
Die Matrix des Wertes gegeben:Given the matrix of value:
am anderen Ende ist wie folgtat the other end is as follows
Andererseits kann die Bedingung P=O aus der Randbedingung an dieser Stelle erhalten werden, so daß eine Gleichung erzielt wird, die in Beziehung zu einer unbekannten Matrix JJC-] ist. Auf diese Weise kann \x] aus der Lösung der obigen Gleichung erzielt werden:On the other hand, the condition P = O can be obtained from the constraint at this point, so that an equation related to an unknown matrix JJC - ] is obtained. In this way, \ x] can be obtained from solving the above equation:
109842/0606109842/0606
-ψ--ψ-
'12 '22'12 '22
CC C C
2121
X
1X
1
Die Gleichung (3) wird durch die so erhaltene unbekannte Matrix [x] ersetzt, um den Wert der Matrix \\~] an den jeweiligen Stellen zu berechnen. Auf diese Weise kann die Schwingungsamplitude für das gesamte Schwingungssystem erzielt werden. Equation (3) is replaced by the unknown matrix [x] obtained in this way in order to calculate the value of the matrix \\ ~] at the respective positions. In this way, the oscillation amplitude can be achieved for the entire oscillation system.
Ausgleichs-Korrekturflachen werden gewählt, indem Schwingungseigenschaften einer Wellenanordnung verwendet werden. Zu diesem Zweck wird die Schwingungseigenschaft der Wellenanordnung berechnet, wenn an dieser eine Unwucht befestigt ist, um die zu erhaltenden Ergebnisse zu verwenden. Die Fig. *J zeigt den Schwingungszustand bei einer Eigenfrequenz der Welle, die an ihren entgegengesetzten Enden gelagert ist. Der Schwingungszustand bei der ersten bis dritten Eigenfrequenz ist so, daß die Richtungen der Primärschwingungen über der gesamten Länge der Welle gleichbleiben, daß die Amplitude der Sekundärschwingung in der Mitte der Welle am kleinsten ist, wobei die Schwingungsrichtungen an den entgegengesetzten Enden umgekehrt sind, und daß die Richtung der tertiären Schwingungen in der Mitte der Welle in eine Richtung und an den entgegengesetzten Enden der Welle in die andere Richtung erfolgt.Compensation correction surfaces are chosen by adding vibration properties a shaft arrangement can be used. For this purpose, the vibration property of the shaft assembly calculated if there is an imbalance attached to it in order to use the results to be obtained. The Fig. * J shows the Oscillation state at a natural frequency of the shaft, which is supported at its opposite ends. The vibrational state at the first to third natural frequency is such that the directions of the primary vibrations over the entire length of the wave remain the same that the amplitude of the secondary oscillation is smallest in the middle of the wave, the directions of oscillation are reversed at the opposite ends, and that the direction of the tertiary vibrations is in the middle of the shaft in one direction and at opposite ends of the shaft in the other direction.
£09842/0606£ 09842/0606
Die rotierende Maschine neigt zu Schwingungen aufgrund einer Unwucht während des Betriebs. Die Schwingungen dieser Art nehmen mit zunehmender Drehzahl zu oder ab (vgl. Fig. 5). Die rotierende Welle hat eine eigene Drehzahl, die keine Schwingung hervorruft, und diese Drehzahl wird als kritische Drehzahl bezeichnet. Wie in Fig. 5 gezeigt ist, treten drei kritische Drehzahlen auf. Diese werden jeweils als erste, zweite und dritte kritische Drehzahl bezeichnet. Die Schwingungsbedingungen bei diesen kritischen Drehzahlen entsprechen den Schwingungseigenschaften einer in Fig. 1J gezeigten Wellenanordnung.The rotating machine tends to vibrate due to an imbalance during operation. The vibrations of this type increase or decrease with increasing speed (cf. FIG. 5). The rotating shaft has its own speed that does not cause vibration, and this speed is called the critical speed. As shown in Fig. 5, there are three critical speeds. These are referred to as the first, second and third critical speed, respectively. The oscillation conditions in these critical speeds correspond to the vibration characteristics of a shaft assembly shown in Fig. 1 J.
Mittels den Schwingungseigenschaften der in Fig. 4 dargestellten Wellenanordnung werden die Ausgleichs-Korrekturflachen aus den Meßergebnissen der Schwingungen in einer Welle bestimmt. Es wird ein Fall erläutert, bei dem die Schwingungen bei der zweiten kritischen Drehzahl groß und die Schwingungen bei der ersten und dritten kritischen Drehzahl klein sind. Zunächst wird angenommen, daß fünf Ausgleichs-Korrekturflachen A bis E in Fig. 6 vorliegen. Die Ausgleichs-Korrekturflachen, die für die zweite kritische Drehzahl wirksam sind, liegen bei A und E dicht an den entgegengesetzten Enden der Welle. Daher ist es vorteilhaft, daß die Richtungen der Gewichte entgegengesetzt zueinander sind, die an den beiden Ausgleichs-Korrekturflachen 13 anzubringen sind (vgl. Fig. 7). Auf diese Weise können die Schwingungen bei der zweiten kritischen' Drehzahl verringert werden, die jetzt keinen nachteiligen Einfluß auf die Schwingungen bei der ersten kritischen Drehzahl außer bei der zweiten kritischen Drehzahl ausüben.By means of the vibration properties of those shown in FIG Shaft arrangement are the compensation correction surfaces from the measurement results of the vibrations in a Wave determined. A case will be explained in which the vibrations at the second critical speed are large and the Vibrations at the first and third critical speed are small. First, it is assumed that five compensation correction areas A to E in FIG. 6 are present. The compensation correction areas, which are effective for the second critical speed are close to the opposite at A and E Ends of the shaft. Therefore, it is advantageous that the directions of the weights are opposite to each other applied to the two Compensation correction surfaces 13 are to be attached (see. Fig. 7). In this way, the vibrations at the second critical ' Speed can be reduced, which now has no adverse effect on the vibrations at the first critical Exercise speed except at the second critical speed.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Massenausgleich werden Gewichte so bestimmt, die die Schwingungen unter diesen Bedingungen verringern, indem die Daten verwendet werden, die zahlreiche- kritische Drehzahlen und Nenndrehzahlen betreffen. Mit anderen Worten, es wird versucht, die WellenschwingungenIn the method for mass balancing according to the invention, weights are determined in such a way that the vibrations under them Reduce conditions by using data relating to numerous critical and rated speeds. In other words, an attempt is made to reduce the shaft vibrations
^09842/0606^ 09842/0606
ψ'ψ '
bei allen kritischen Drehzahlen zu verringern, wie z. B. der ersten, der zweiten und der dritten kritischen Drehzahl. Die benutzte Rechenmethode verwendet die Methode der kleinsten Quadrate, um die Summe der Quadrat-reduce at all critical speeds, such as B. the first, the second and the third critical speed. The calculation method used uses the least squares method to calculate the sum of the squares
Schwingungswerte nach Befestigen der Gewichte möglichst klein zu machen, d. h. die Restschwingungswerte, um die Wellenschwingungen der Anzahl größer als die Anzahl der Ausgleichs-Korrekturflächen zu verringern. Der Restschviingungswert ist wie folgt gegeben:To make vibration values as small as possible after attaching the weights, d. H. the residual vibration values to the shaft vibrations to reduce the number greater than the number of compensation correction surfaces. The residual vibration value is like it follows given:
N
n=lN
n = l
£ = A + Y^ CK Vn £ = A + Y ^ CK V n (6)(6)
m m ■£—-* mn ηm m ■ £ --- * mn η
mit £ = Restschwingungswert,with £ = residual vibration value,
A = Anfangsschwingungswert,A = initial vibration value,
ex = Einflußfaktor,
mnex = influencing factor,
mn
Wn = Gewichte an jeweiligen Ausgleichs-Korrekturflachen,W n = weights on the respective compensation correction surfaces,
η = Anzahl entsprechend den Stellen der Ausgleichs-Korrekturf lachen I1U η "Ξ.Ν,η = number corresponding to the places of the compensation correction areas I 1 U η "Ξ.Ν,
N = Anzahl der Ausgleichs-Korrekturflächen,N = number of compensation correction areas,
m = Zahl entsprechend der Meß-Stellen und -Bedingung der Wellenschwingungen, undm = number corresponding to the measuring points and conditions of shaft vibrations, and
M = Produkt aus der Zahl der Meß-Stellen und Meß-Zustand. M = product of the number of measuring points and measuring state.
Zur Berechnung der Ausgleichsgewichte wird eine Abschätzungsfunktion wie folgt verwendet: An estimation function is used to calculate the balance weights as follows:
M , IPM, IP
J= ΣΓ Kl2 (7). J = ΣΓ Kl 2 (7).
m = lm = l
109842/0606109842/0606
Ein Ausgleichsgewicht W wird unter der Bedingung beet A balance weight W is bedded under the condition
stimmt, daß die Funktion J möglichst klein ist. Hierzu wird die Punktion J partioll nach W differenziert,it is true that the function J is as small as possible. For this purpose, the puncture J is partially differentiated according to W,
und dann der so erhaltene Wert gleich Mull gesetzt:and then the value obtained in this way is set equal to Mull:
a j a w aj aw
= ο= ο
Hieraus wird eine Gleichung zum Berechnen von ¥ wieThis becomes an equation for calculating ¥ like
CXCX
folgt erhalten:is obtained as follows:
1 W [a] 1 W [a]
Λ jΛ j
(X(X
CXCX
ININ
- Ml ' *- Ml '*
MNMN
: 11 "': 11 "'
MlMl
MNMN
Ai A i
(9)(9)
Spaltenvektor eines Ausgleichsgewichts Column vector of a balance weight
Matrix eines EinflußfaktorsMatrix of an influencing factor
transponierte Matrix einer Einflußfunktion °< transposed matrix of an influence function ° <
Spaltenvektor eines Anfangsschwingungswertes. Column vector of an initial oscillation value.
Die Schwingungen nach Befestigen des so erhaltenen Aus-Jhsgewichts,
d. h.
folgt bestimmt werden:The vibrations after attaching the thus obtained Aus-Jhsgewichts, ie
can be determined as follows:
gleichsgewichts, d. h. ein Restschwingungswert <T , können wieequilibrium, d. H. a residual vibration value <T, can like
£09842/0606£ 09842/0606
M
hi M.
Hi
mit W = Ausgleichsgewicht, und
£· = Restschwingungswert.with W = balance weight, and
£ = residual vibration value.
Die Restschwingungswerte werden für alle Schwingungswerte berechnet, die zur Berechnung der Ausgleichsgewichte verwendet werden, und wenn diese Restschwingungswerte unter dem erlaubten Schwingungswert liegen, der von der Größe einer Welle abhängt, wird das Gewicht als erforderliches Ausgleichsgewicht verwendet.The residual vibration values are calculated for all vibration values that are used to calculate the balance weights are used, and if these residual vibration values are below the permissible vibration value, that of the size of a Depends on the shaft, the weight is used as the required balance weight.
Wenn die Restschwingungswerte nicht unter dem erlaubten Wert liegen, wird die Bedingung für den Ausgleich, wie z. B. die Ausgleichs-Korrekturflachen, geändert, worauf eine erneute Berechnung eines Ausgleichsgewichts erfolgt.If the residual vibration values are not below the allowable value, the condition for the compensation, such as. B. the compensation correction areas, changed, whereupon a new one A balance weight is calculated.
Auf diese Weise wird das Ausgleichsgewicht bestimmt und dann an einer rotierenden Welle befestigt. Hierzu ist ein Teil einer Radscheibe 32 mit einem Spalt 33 zum Befestigen eines Gewichts versehen, und dann wird das Gewicht in den Spalt 33 in der durch die Richtung des Spaltes 33 festgelegten Richtung eingefügt. Wenn keine Scheibe 32 vorgesehen ist, hat eine Welle 31 einen Spalt 34 zum Befestigen eines Gewichts (vgl. Fig. 9), und dann wird das Gewicht in den Spalt 3^ eingepaßt. In this way the balance weight is determined and then attached to a rotating shaft. This is a Part of a wheel disc 32 is provided with a gap 33 for attaching a weight, and then the weight is in the Gap 33 is inserted in the direction specified by the direction of the gap 33. If no disc 32 is provided, has a shaft 31 a gap 34 for attaching a weight (see. Fig. 9), and then the weight is fitted into the gap 3 ^.
Nach Befestigen eines Ausgleichsgewichts an der rotierenden Welle wird diese in Betrieb genommen, um zu überprüfen, daß die Wellenschwingungen verringert sind, wodurch der Ausgleich abgeschlossen wird.After attaching a balance weight to the rotating shaft, it is put into operation to check that the shaft vibrations are reduced, whereby the balance is completed.
109842/0606109842/0606
Dieses Verfahren erlaubt eine verringerte Anzahl vonThis method allows a reduced number of
^vor.^nnren
AusgleichSJ zum Herabsetzen von Wellenschwingungen bei allen
kritischen Drehzahlen und Nenndrehzahlen in einer Wellenanordnung einschließlich mehreren gekoppelten Wellen. Dadurch
entsteht eine sehr wirtschaftliche rotierende Maschine.^ before. ^ nnren
CompensationSJ to reduce shaft vibrations at all critical speeds and nominal speeds in a shaft arrangement including several coupled shafts. This creates a very economical rotating machine.
Die Fig. 10 zeigt ein Beispiel mit Ausgleichs-Versuchsergebnissen für einen Modellrotor. Zwei Kurven stellen die Änderungen der Schwingungsamplitude aufgrund der Drehzahl bei einer bestimmten Stelle vor und nach dem Ausgleich dar. In dieser Figur treten kritische Drehzahlen bei zwei Stellen auf. Mittels dieses Verfahrens wird ein Ausgleichsgewicht aus Schwingungen vor dem Ausgleich bestimmt, und dann wird das Gewicht an der Welle befestigt, um die Wellenschwingungen zu messen. Das Ergebnis ist als Kurve "nach Ausgleich" gezeigt. Bei diesem Ausgleich können die Wellenschwingungen auf 1/5 entsprechend einem Ausgleichvorgang verringert werden. Im Ausführungsbeispiel sind die Wellenschwingungen auf 1/10 verringert. Selbst wenn die Wellenschwingungen 10 mal so groß wie ein erlaubter V/ert sind, können die Wellenschwingungen mit einem einzigen Ausgleichvorgang in einen erlaubten Bereich herabgesetzt werden. Daher können mit der Erfindung die Wellenschwingungen wirksam mit einem einzigen Ausgleichvorgang verringert werden. Fig. 10 shows an example with compensation test results for a model rotor. Two curves represent the Changes in the vibration amplitude due to the speed at a certain point before and after equalization. In In this figure, critical speeds occur at two points. Using this procedure, a balance weight is created determined from vibrations prior to balancing, and then the weight is attached to the shaft to compensate for the shaft vibrations to eat. The result is shown as a "after equalization" curve. With this compensation, the shaft vibrations can be reduced to 1/5 according to a balancing process. In the exemplary embodiment, the shaft vibrations are on 1/10 decreased. Even if the shaft vibrations are 10 times as large as a permitted value, the shaft vibrations can can be reduced to a permitted range with a single equalization process. Therefore, with the invention the shaft vibrations can be effectively reduced with a single compensation process.
Wenn beim obigen Ausführungsbeispiel nach Befestigen der Ausgleichsgewichte die Restschwingungswerte außerhalb eines erlaubten Bereiches bleiben, sollten die Berechnungsbedingungen zum Durchführen der Berechnung erneut geändert werden. Die Fig. 11 zeigt ein Verfahren zum Ausgleich in einem derartigen Fall. Zunächst wird ein Ausgleichsgewicht entsprechend einem Prinzip nach der Methode der kleinsten Quadrate berechnet, um die Summe der Quadrate der Restschwingungswerte möglichstIf in the above embodiment, after attaching the balance weights, the residual vibration values outside a allowed range, the calculation conditions should be changed again to perform the calculation. the Fig. 11 shows a method of compensation in such a case. First, a balance weight corresponding to a Principle calculated according to the method of least squares, the sum of the squares of the residual vibration values as possible
109842/0606109842/0606
klein zu machen, indem zahlreiche Schwingungsdaten verwendet werden, wie z. B. kritische Drehzahlen und Nenndrehzahlen, und dann werden die Restschwingungswerte berechnet, wenn das so erhaltene Gewicht befestigt ist. Wenn die Restschwingungswerte kleiner als der erlaubte Wert sind, wird das so bestimmte Gewicht als Ausgleichsgewicht verwendet. Wenn die Restschwingungswerte größer als der erlaubte Wert sind, wird die Rechnung wiederholt, wobei die großen Restschwingungswerte besonders berücksichtigt werden, um diese zu verringern.to be made small by using various vibration data such as B. critical speeds and nominal speeds, and then the residual vibration values are calculated when the weight thus obtained is attached. When the residual vibration values are smaller than the permitted value, the weight determined in this way is used as the balance weight. When the residual vibration values are greater than the permitted value, the calculation is repeated, with the large residual vibration values in particular must be taken into account in order to reduce this.
Die folgende Gleichung wird als Näherung anstelle der Gleichung (7) verwendet:The following equation is used as an approximation in place of equation (7):
J = ΣΙJ = ΣΙ
M 2 M 2
m=lm = l
mit £- = Restschwingungswert, undwith £ - = residual vibration value, and
Λ = Faktor.
m Λ = factor.
m
Der Paktor λ in Gleichung (11) wird zunächst gleich 1 mThe factor λ in equation (11) initially equals 1 m
genommen.taken.
Das Ergebnis dieser Rechnung stimmt mit dem Ergebnis aus Gleichung (7) überein.The result of this calculation agrees with the result from equation (7).
Die Berechnung wird für ein Ausgleichsgewicht im ersten Zyklus ausgeführt, und wenn die Restschwingungswerte nicht kleiner als der erlaubte Wert sind, wird der Faktor Am entsprechend der folgenden Gleichung ermittelt:The calculation is carried out for a balance weight in the first cycle, and if the residual vibration values are not less than the permitted value, the factor A m is determined according to the following equation:
909842/0606909842/0606
R mR m
V"V "
λ (iλ (i
P 2 \ i"
£m Am P 2 \ i "
£ m A m
/ R/ R
(12),(12),
= Restschwingungswert,= Residual vibration value,
= Faktor, der bei der vorhergehenden Berechnung für ein Ausgleichsgewicht verwendet wird,= Factor that is used in the previous calculation for a balance weight,
= Faktor zur Berechnung eines Ausgleichsgewichts beim nächsten Ausgleich,= Factor for calculating a balance weight for the next balancing,
= Produkt der Anzahl der Meßstellen und der Anzahl der Meßbedingungen.= Product of the number of measuring points and the number of measuring conditions.
Ein Ausgleichsgewicht wird berechnet, indem das so erhaltene X verwendet wird. Durch Wiederholen dieser Berechnung kann mA balance weight is calculated using the X thus obtained. By repeating this calculation, m
ein Ausgleichsgewicht so bestimmt werden, daß insbesondere ein großer Restschwingungswert verringert wird.a balance weight can be determined so that in particular a large residual vibration value is reduced.
Wenn das erhaltene Ausgleichsgewicht sehr groß ist und auch die Restschwingungswerte bestimmte erlaubte Grenzen aufweisen und zunehmen können, wird die Berechnung für ein Ausgleichsgewicht wiederholt, um dieses auf Kosten der Restschwingungswerte zu verringern. If the balance weight obtained is very large and the residual vibration values also have certain permissible limits and can increase, the calculation is repeated for a balance weight in order to reduce this at the expense of the residual vibration values.
Die Fig. 12 zeigt ein in diesem Fall verwendetes Verfahren. Zunächst werden zahlreiche Schwingungsdaten, wie z. B. kritische Drehzahlen, Nenndrehzahlen, verwendet, um ein Ausgleichsgewicht nach der Methode der kleinsten QuadrateFig. 12 shows a method used in this case. First, numerous vibration data, such as z. B. critical speeds, rated speeds, used to make a balance weight using the least squares method
zu berechnen, die die Summe aus den Quadraten der Restschwingungswerte möglichst klein macht,to calculate that makes the sum of the squares of the residual vibration values as small as possible,
109842/0606109842/0606
und dann werden die Restschwingungswerte berechnet, wenn dieses Gewicht befestigt ist. Wenn das erhaltene Ausgleichsgewicht extrem groß ist und ein bestimmter erlaubter Bereich vorliegt, wird ein Ausgleichsgewicht erneut berechnet, um dieses auf Kosten der Restschwingungswerte in gewissem Maß zu verringern. Ein Abschätzfaktor entsprechend Gleichung (7) ist gegeben durch:and then the residual vibration values are calculated when this weight is attached. When the received balance weight is extremely large and there is a certain permitted range, a balance weight is recalculated in order to reduce it to a certain extent at the expense of the residual vibration values. An estimation factor according to equation (7) is given by:
kJ2XkJ 2 X
n=ln = l
(13),(13),
mit £ = Restschwingungswert,with £ = residual vibration value,
W = Gewichte für jeweilige Ausgleichs-Korrekturflachen,W = weights for the respective compensation correction areas,
5 = Faktor, gegeben als Datenwert,5 = factor given as data value,
N = Anzahl der Ausgleichs-Korrekturflachen, undN = number of compensation correction surfaces, and
A = Paktor.A = pactor.
Ein Ausgleichsgewicht wird auf diese Weise bestimmt, und so kann ein gewünschter Ausgleich erzielt werden, wobei ein verringertes Ausgleichsgewicht vorliegt.A balance weight is determined in this way, and so a desired balance can be achieved, with a there is a reduced balance weight.
Im folgenden wird ein anderes Verfahren zum Bestimmen der Ausgleichs-Korrekturflachen durch Bestimmen eines Ausgleichsgewichts erläutert.Another method for determining the balance correction areas by determining a balance weight will now be described explained.
Mit anderen Worten, zahlreiche Arten von Bedingungen werden bestimmt, und dann wird ein Ausgleichsgewicht für diese Bedingungen ermittelt, wonach das beste Ausgleichsgewicht als Endausgleichsgewicht verwendet wird. Es werden z. B. zahlreiche Ausgleichs-Korrekturflachen angenommen; dann werden mehrere Ausgleichs-Korrekturflachen unter diesen gewählt, so daß ein Ausgleichsgewicht entsprechend dem oben erläuterten Verfahren für einen Fall ermittelt werden kann, indem ein Aus-In other words, numerous types of conditions are determined and then a balance weight is established for determines these conditions, after which the best balance weight is used as the final balance weight. There are z. B. numerous compensation correction areas accepted; then will several compensation correction surfaces selected from among these, so that a compensation weight corresponding to that explained above Procedure for a case can be determined by an apprenticeship
109842/0606109842/0606
gleichsgewicht an dieser Ausgleichs-Korrekturfläche befestigt ist. Das beste Ausgleichsgewicht wird unter diesen gewählt. Die Bedingungen zum Bestimmen als bestes Ausgleichsgewicht sind so, daß ein Restschwingungswert klein ist, ein Ausgleichsgewicht gering ist und die Anzahl der Ausgleichs-Korrekturflächen niedrig ist.equilibrium is attached to this compensation correction surface. The best balance weight is chosen among these. The conditions for determining the best balance weight are such that a residual vibration value is small, a balance weight is small and the number of compensation correction areas is small.
Das oben erläuterte Verfahren ist in Fig. 13 dargestellt. Mit anderen Worten, wenn der Anfangsschwingungswert A größer als ein erlaubter Wert ist, wird ein Gewicht erhalten, um den Restschwingungswert £ durchThe method explained above is shown in FIG. In other words, when the initial vibration value A is larger than an allowable value, a weight is obtained by as much as Residual vibration value £ through
möglichst klein zu machen.to make it as small as possible.
Wenn der Restschviingungswert £■ größer ist als ein er laubter Wert, dann wirdIf the residual vibration value £ ■ is greater than er deciduous value, then will
ml Λχη m l Λχη
möglichst klein gemacht, um ein Gewicht zu erhalten, das den Restschwingungswert verringert.Made as small as possible in order to obtain a weight that reduces the residual vibration value.
Wenn die Masse eines Gewichts begrenzt ist, dann wirdIf the mass of a weight is limited, then will
M o NM o N
Sle-I2 λ»+ Sl e -I 2 λ » +
möglichst klein gemacht, um ein kompensiertes Gewicht zu erhalten. Made as small as possible in order to obtain a compensated weight.
109842/0606109842/0606
264U75264U75
Die Fig. 1*1-16 zeigen ein Verfahren zum Erfassen einer Schwingung für eine erfindungsgemäße Vorrichtung.1 * 1-16 show a method for detecting a vibration for a device according to the invention.
Ein Wellensehwingungs-Meßstab 51 besteht aus (i) einem hohlzylindrisch'Außengehäuse 53, (ü) einem Schwingungsfühler 5*1 und einer Spitze 55} die am oberen und am unteren Ende eines Kontaktschaftes 52 angebracht sind, der in Richtung der Länge des Außengehäuses 53 in diesem beweglich ist, (iii) einer Spiralfeder 56 und einem diese nach unten haltenden Glied 57 zwischen dem Außengehäuse 53 und dem Kontaktschaft 52, um die Spitze 55 mit einem geeigneten Druck vorzuspannen, sowie (iv) aus einer Sperre 58 in der Nähe des Schviingungsfuhlers 5*1 auf dem Kontaktschaft 52, v.obei die Sperre 58 zur Einstellung derA wave oscillation measuring rod 51 consists of (i) a hollow cylindrical outer housing 53, (ü) a vibration sensor 5 * 1 and a tip 55} which are attached to the upper and lower ends of a contact shaft 52 which extends in the direction of the length of the outer housing 53 movable therein, (iii) a coil spring 56 and a downwardly holding member 57 between the outer housing 53 and the contact shaft 52 to bias the tip 55 with an appropriate pressure, and (iv) from a lock 58 near the Schviingungsfuhlers 5 * 1 on the contact shaft 52, v.obei the lock 58 for setting the
Cfeder
Spannung der Schraub3 56 geeignet ist.Cspring
Tension of the screw 3 56 is suitable.
Die Fig. 15 erläutert die Schwingungsmessung in der Welle mit dem oben erläuterten Wellenschwingungs-Meßstab 51· Das Außengehause 53 für den Stab 51 ist so angeordnet, daß es durch eine Staböffnung 67 in einer Lager-Abdeckung 66, dann durch eine Staböffnung 6*1 in einer Lager-Abdeckung 63 und dann durch eine Staböffnung 62 in einer Lager-Buchse 6l dringt; dann wird die Spitze 55 am unteren Ende des Kontaktschaftes 52 in Druckkontakt mit einer rotierenden Welle 60 gebracht. Anschließend wird das obere Ende des Außengehäuses 53 an der Lager-Abdeckung 66 mit einem Bolzen 72 befestigt. Ein Metallstück 70 wird an der Lager-Abdeckung 66 mittels eines Bolzens 77 befestigt und dann an einer Kugelfassung 70 befestigt, die durch die Mitte der oberen und unteren kugelförmigen Lagerflächen 68, 69 gelagert ist.Fig. 15 explains the vibration measurement in the shaft with the shaft vibration measuring stick 51 explained above. The outer housing 53 for the rod 51 is arranged so that it is through a rod opening 67 in a bearing cover 66, then penetrates through a rod opening 6 * 1 in a bearing cover 63 and then through a rod opening 62 in a bearing bush 6l; then the tip 55 at the lower end of the contact shaft 52 is brought into pressure contact with a rotating shaft 60. Afterward the upper end of the outer housing 53 is fastened to the bearing cover 66 with a bolt 72. A piece of metal 70 is attached attached to the bearing cover 66 by means of a bolt 77 and then attached to a ball socket 70 passing through the center the upper and lower spherical bearing surfaces 68,69 is supported.
Zwei der oben erläuterten Stäbe 51 werden am Umfang in der gleichen Fläche unter einem rechten Winkel zueinander befestigt, wie dies in Fig. 16 gezeigt ist. Schwingungen an zwei Punkten A und B können mittels der Stäbe 51 gemessen wer-Two of the rods 51 explained above are attached to the circumference in the same area at a right angle to each other, as shown in FIG. Vibrations at two points A and B can be measured by means of rods 51
09842/060609842/0606
den, die sich unter einem rechten Winkel schneiden, wobei die Punkte A und B winkelmäßig in Umfangsrichtung der rotierenden Welle 60 um 90° beabstandet sind.those that intersect at a right angle, the Points A and B are angularly spaced in the circumferential direction of the rotating shaft 60 by 90 °.
Die Schwingungen χ und y an den Punkten A und B bei einer bestimmten Drehzahl können wie folgt ausgedrückt werden:The vibrations χ and y at points A and B at a certain speed can be expressed as follows:
x= IxI sin (Wt + θχ )x = IxI sin (Wt + θχ)
• (14), y = j y J sin (Lot + 9y )• (14), y = jy J sin (Lot + 9y)
wobei I χJ, I y| , θχ, 9y die Amplituden und Phasen an den Punkten A und B darstellen und die zu messenden Werte sind. Im allgemeinen werden bei einer horizontalen rotierenden Maschine eines Turbogenerators diewhere I χJ, I y | , θχ, 9y the amplitudes and phases at the Represent points A and B and are the values to be measured. In general, when rotating horizontally Engine of a turbo generator die
Schwingungseigenschaften in den Punkten A und B aufgrund der Anisotropie der Lager geändert, so daß sich die Amplituden I x| und I yI in der Gleichung ändern. Aus diesem Grund beschreibt die rotierende Welle 60 bei einer gegebenen DrehzahlVibration properties in points A and B changed due to the anisotropy of the bearings, so that the amplitudes I x | and I change yI in the equation. This is why it describes the rotating shaft 60 at a given speed
,., . r_. i geometrischen; .,.,. r_. i geometric ; .
einen elliptiscfienYurt, wenn (x, y) aufgetragen wird und UJtan elliptical belt if (x, y) is plotted and UJt
(geometrische > als Parameter genommen wird. Dieser elliptiscneVOrt verändert(Ge ometric > is taken as a parameter. This elliptical shape changes
seine Form mit der Drehzahl. Mit anderen Worten, ein Winkel zwischen der x-Achse und der y-Achse ändert sich. Die Fig.its shape with speed. In other words, an angle between the x-axis and the y-axis changes. The fig.
(geometrischen;
zeigt einenVürt einer auslenkenden rotierenden Welle 60 bei einer gefährlichen Drehzahl und einer Nenndrehzahl, die tatsächlich
gemessen wurden. Es sind Lager 100, 101 vorgesehen. Da die Auäenkung dieser Welle die Form einer Ellipse annimmt,
sollte die Meßrichtung nicht auf eine Richtung beschränkt werden. Sonst können Schwingungen in der Nähe der Nebenachse einer
Ellipse als Spitzenschwingung aufgrund einer Änderung in Richtung der Hauptachse der Ellipse gemessen werden, obwohl die
Messung sich auf die Schwingung in einer die größte Amplitude(geometric ;
Figure 12 shows a test of a deflecting rotating shaft 60 at a hazardous speed and rated speed that were actually measured. Bearings 100, 101 are provided. Since the deflection of this wave assumes the shape of an ellipse, the measuring direction should not be restricted to one direction. Otherwise, vibrations near the minor axis of an ellipse can be measured as a peak vibration due to a change in the direction of the major axis of the ellipse, although the measurement relates to the vibration in one of the largest amplitudes
70984 2/060670984 2/0606
erlaubenden Stellung beziehen sollte, d. h. die Stellung in der Mähe der Ellipse. Wenn andererseits die Messung der Schwingungen in zwei Richtungen gegeben ist, kann der oben erwähnte Nachteil vermieden werden, wobei wenigstens ein Punkt die Schwingungen in der Nähe der Hauptachse der Ellipse erfaßt. Dies führt zu einer sehr genauen Messung der Schwingungsbedingungen einer rotierenden Welle 60 entsprechend der Zweirichtungs-Schwingungsmessung.should take a permissive stance, d. H. the position close to the ellipse. On the other hand, if the measurement of the Given vibrations in two directions, the above-mentioned disadvantage can be avoided, at least one Point the vibrations in the vicinity of the main axis of the ellipse are recorded. This leads to a very precise measurement of the vibration conditions a rotating shaft 60 corresponding to the bidirectional vibration measurement.
Im allgemeinen hat die rotierende Welle 60 eine unausgeglichene Masse, und daher ruft diese unausgeglichene Masse eine Zentrifugalkraft hervor, die ihrerseits unausgeglichene Schwingungen in der rotierenden Welle 60 bewirkt. Wenn die unausgeglichenen Schwingungen sehr groß werden, berührt die rotierende Welle 60 die Lagerbuchse 61, was zu einer Beschädigung oder Zerstörung der rotierenden Welle 60 führt. Aus diesem Grund ist es erforderlich, die in der rotierenden Welle 60 auftretenden unausgeglichenen Schwingungen zu verringern. Auf diese Weise ist der Ausgleich erforderlich, um die Unwucht zu verringern. Für einen leistungsfähigen, sehr genauen Ausgleich sollten die Schwingungsdaten sehr genau gemessen werden.In general, the rotating shaft 60 has an unbalanced mass, and therefore this unbalanced mass is called a centrifugal force, which in turn causes unbalanced vibrations in the rotating shaft 60. If the unbalanced vibrations become very large, the rotating shaft 60 touches the bearing bush 61, resulting in damage or destruction of the rotating shaft 60 leads. For this This is because it is necessary to reduce the unbalanced vibrations occurring in the rotating shaft 60. on this way, compensation is required to reduce the imbalance. For an efficient, very precise compensation the vibration data should be measured very precisely.
Die oben erläuterte Zweirichtungs-Schwingungsmessung ermöglicht eine sehr genaue Bestimmung der Ausgleichs-Korrekturgewichte (Gewicht mit Masse und Winkel).The bidirectional vibration measurement explained above enables a very precise determination of the compensation correction weights (weight with mass and angle).
Im folgenden wird das Verfahren zum Bestimmen der Ausgleichs-The following is the procedure for determining the compensation
Korrekturgewichte beschrieben. Mit den Einflußfaktoren # _ ,Correction weights described. With the influencing factors # _,
(K)
C* mn (n = 1, 2 ...; N = Anzahl der Ausgleichs-Korrektur-(K)
C * mn (n = 1, 2 ...; N = number of compensation correction
flächen; m = 1, 2 ...; M= Anzahl der Messungen; V = Vertikal-Richtung; H = Horizontal-Richtung) und den anfänglich unausgeglichenen Schwingungen A m » A m ergibt sich für die Rest-surfaces; m = 1, 2 ...; M = number of measurements; V = vertical direction; H = horizontal direction) and the initially unbalanced oscillations A m » A m results for the remaining
7 09842/06067 09842/0606
4- ρ (ν) e 4- ρ (ν) e
schwingungswerte c v ', <-vibration values c v ', <-
(V)(V)
(H)(H)
m m ^ri mn ηm m ^ ri mn η
(15)(15)
^funktion Die folgende Abscnätzunf;^ j ist so festgelegt, daß die^ function The following paragraph; ^ j is determined so that the
Schwingungen β , ^. verringert werden:Vibrations β, ^. be reduced:
m Jm J
(16),(16),
= Gewichtsfaktoren.= Weight factors.
Wenn angenommen wird, daß der Gewichtsfaktor 1 beträgt, ist ein optimales Korrekturgewicht wie folgt gegeben, um die Funktion j möglichst klein zu machen:Assuming that the weight factor is 1, an optimal correction weight is given as follows to be the To make function j as small as possible:
optopt
T
Of AT
Of A
(17)(17)
09842/060609842/0606
(X(X
mnmn
mnmn
(H)(H)
mnmn
CXCX
mnmn
mnmn
(H)(H)
mnmn
(m(m
(18)(18)
ra =ra =
(V) η(V) η
mxmx
(V)(V)
(H)(H)
mxmx
(H)(H)
mymy
(m = 1,(m = 1,
W =W =
Die Fig. 18 zeigt ein Flußdiagramm der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Massenausgleich.Fig. 18 shows a flow chart of the invention Device for mass balancing.
Die Schwingungen in den Punkten A und B3 die durch den Schwingungsfühler 54 erfaßt wurden, werden zu einem Nachlauffilter gespeist. Die Schwingungen werden in Rotations-Synchron-Unwueht-Schwingungskomponenten durch dieses Nachlauffilter analysiert. Diese unausgeglichenen Schwingungskomponenten werden als Ausgangssignale durch eine Schreibmaschine in einer Datenverarbeitungsanlage zur überwachung der Schwingungsdaten gedruckt. Inzwischen werden die Einflußfaktoren, die an den Punkten A und B zuvor ermittelt wurden, in einen kleinen Elektronenrechner gespeist. Zusätzlich werden zu große Schwingungen erzeugende Drehzahlen, d. h. Schwingungen an den Punkten A und B bei einer kritischen; Drehzahl und einer Nenndrehzahl, in den kleinen Elektronenrechner eingegeben, , umThe vibrations at points A and B 3 which were detected by the vibration sensor 54 are fed to a follow-up filter. The oscillations are analyzed in rotation-synchronous-unbalance-oscillation components by this tracking filter. These unbalanced vibration components are printed as output signals by a typewriter in a data processing system for monitoring the vibration data. In the meantime, the influencing factors that were previously determined at points A and B are fed into a small electronic computer. In addition, speeds that generate vibrations too high, ie vibrations at points A and B at a critical; Rotational speed and a rated speed, i n the small electronic computer input, to
709842/0606709842/0606
die Ausgleichs-Korrekturgewichte mittels der Gleichung (18) zu bestimmen. Dann werden die Restschwingungswerte an den Punkten A und B berechnet, wenn die obigen Ausgleichs-Korrekturgewichte befestigt sind, wonach bestätigt wird, daß die Schwingungen in einem erlaubten Bereich bleiben. Wenn die Schwingungen außerhalb dieses erlaubten Bereiches sind, werden die Ausgleichs-Korrekturflächen geändert, und dann wird die Berechnung auf die obige Weise wiederholt, bis die Restschwingungswerte in den erlaubten Bereich fallen. Der kleine Elektronenrechner kann auch in der' Datenverarbeitungsanlage vorgesehen sein.determine the compensation correction weights by means of equation (18). Then the residual vibration values are sent to the Points A and B are calculated when the above balance correction weights are attached, after which it is confirmed that the vibrations stay in a permitted area. If the vibrations are outside of this allowable range, the compensation correction surfaces is changed, and then the calculation is repeated in the above manner until the residual vibration values in fall within the permitted range. The small electronic computer can also be provided in the data processing system.
Im folgenden werden die Ergebnisse eines tatsächlichen Ausgleichs mittels der oben erläuterten Schwingungsmeßeinrichtung aufgezeigt.The following are the results of an actual compensation by means of the vibration measuring device explained above shown.
Wenn die Drehzahl eines Rotors erhöht wird, tritt eine zu große Unwucht in den Lagern Nr. 1 und Nr. 2 (vgl. Fig. 19a) an entgegengesetzten Enden des Rotors auf. Um diese zu großen unausgeglichenen Schwingungen zu verringern, liegen zwei Arten von Ausgleichsversuchen vor:If the speed of a rotor is increased, an excessive unbalance occurs in bearings No. 1 and No. 2 (see Fig. 19a) at opposite ends of the rotor. There are two ways to reduce these excessive unbalanced vibrations of compensation attempts before:
(1) Messung der Schwingungen in einer Richtung (Vertikal-Richtung), (1) Measurement of the vibrations in one direction (vertical direction),
(2) Messung der Schwingungen in zwei Richtungen (Vertikal- und Horizontal-Richtung).(2) Measurement of vibrations in two directions (vertical and horizontal directions).
Die Fig. 19 zeigt die Ergebnisse des Massenausgleichs des Lagers 2 in Horizontal- und in Vertikal-Richtung.Fig. 19 shows the results of the mass balancing of the bearing 2 in the horizontal and vertical directions.
Ϊ098Α2/060ΒΪ098Α2 / 060Β
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