JP2002007375A - Compromised balance solution for rotary machine and control method therefor - Google Patents

Compromised balance solution for rotary machine and control method therefor

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JP2002007375A
JP2002007375A JP2000189401A JP2000189401A JP2002007375A JP 2002007375 A JP2002007375 A JP 2002007375A JP 2000189401 A JP2000189401 A JP 2000189401A JP 2000189401 A JP2000189401 A JP 2000189401A JP 2002007375 A JP2002007375 A JP 2002007375A
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JP
Japan
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solution
mass
weight
computer
rotator
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Pending
Application number
JP2000189401A
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Japanese (ja)
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Yasushi Takeuchi
康 竹内
Naoki Asada
直樹 浅田
Katsuya Yamashita
勝也 山下
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To surely and speedily obtain a really proper solution. SOLUTION: A radius ri at a position to attach a weight wi of a mass mi to a rotator, the mass mi and the number of rotations of the rotator are defined as constants, arbitrary rotating angle position coordinates θ on the surface part of the rotator are defined as a variable, and a first effect vector fm(θ) corresponding to (m) axial positions is calculated. A residual square sum S concerning a function with fm(θ) as a multivariable is calculated in a minimizing direction by a marquardt method. Angle position coordinates θ(k) around the rotational axis centerline of the weight Wi, with which S is settled within an allowable range, inside a rotation number area as a target of vibration evaluation are found. By avoiding the absence of a really effective solution, the execution of useless calculation or calculation requiring long time is avoided and the really proper solution can be speedily found by the calculating method of marquardt surely toward the solution in the manner of steepest diving.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、回転機械の妥協的
つりあわせ解法、及び、その調整方法に関し、特に、風
力機械、発電用タービン、過給機、エンジンのような大
型・小型の回転機械の偏心を妥協的に速やかに確実に最
適化する妥協的つりあわせ解法、及び、その調整方法に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for compromising balancing of a rotating machine and a method for adjusting the same, and more particularly to a large and small rotating machine such as a wind machine, a turbine for power generation, a supercharger, and an engine. The present invention relates to a compromise balancing solution for quickly and surely optimizing the eccentricity of the robot, and a method of adjusting the compromise.

【0002】[0002]

【従来の技術】回転機械は、産業資本の中核の一つとし
て位置し、発電機、多様な発電用タービン、エンジン用
過給機、水車、風車として提供されている。回転機械の
ロータは、複数点に配置される軸受で支持され、始動後
の適正な時間帯で最高回転速度(単位時間当たりの回転
数に対応する回転速度は、以下、回転数といわれる)に
達する。回転数に対応して生起する振動は、複雑な振動
特性を有する。ロータの振動は、回転数、ロータそのも
のの静的ふつりあい(静止時の偏重心の存在)、回転軸
の回転に基づく動的ふつりあいにより、複雑な振動特性
を持つ。
2. Description of the Related Art Rotary machines are positioned as one of the cores of industrial capital and are provided as generators, various power generation turbines, superchargers for engines, water turbines, and windmills. The rotor of the rotating machine is supported by bearings arranged at a plurality of points, and reaches the maximum rotation speed (the rotation speed corresponding to the rotation speed per unit time is hereinafter referred to as the rotation speed) in an appropriate time zone after starting. Reach. The vibration that occurs according to the rotation speed has complicated vibration characteristics. The vibration of the rotor has complicated vibration characteristics due to the number of rotations, the static balance of the rotor itself (existence of eccentricity at rest), and the dynamic balance based on the rotation of the rotating shaft.

【0003】ロータは、多様な素材から機械加工され、
翼のような多様な部品の取り付けが行われて形成され、
ロータの質量中心は軸方向に異なる全点で回転軸心線に
一致しない。このような不一致は、ロータに複雑な振動
を生起させ、軸受に過大な動荷重を与える。このような
過大な振動と軸受動荷重の発生は、機械の運転上の強度
と機能の面からも、人の感覚の面からも好ましくない。
振動と軸受動荷重の発生を量的に抑制するために、下記
の2種の抑制方法がある。 (1)ロータの機械加工、部品の加工・嵌合の精度を極
度に向上させること。 (2)適正なつりあわせにより、不つりあいを減少させ
ること。 基本的には方法(1)が重要であるが、タービン、発電
機の大型のロータを全長に亘って方法(1)だけで数μ
mの精度範囲に不つりあい(偏心量)を収めることは困
難である。方法(2)によってその範囲に不つりあい
(偏心量)を収めることは比較的に容易であり、経済的
に有利である。
[0003] The rotor is machined from a variety of materials,
Various parts like wings are attached and formed,
The center of mass of the rotor does not coincide with the axis of rotation at all axially different points. Such inconsistencies cause complicated vibrations in the rotor and excessive dynamic loads on the bearings. The generation of such excessive vibration and dynamic load of the bearing is not preferable from the viewpoint of the operational strength and function of the machine and from the viewpoint of human sensation.
In order to quantitatively suppress the generation of vibration and bearing dynamic load, there are the following two types of suppression methods. (1) Extremely improving the machining accuracy of the rotor and the machining / fitting of parts. (2) Reduce unbalance by proper balancing. Basically, the method (1) is important, but the large rotor of the turbine and the generator is several μm only by the method (1) over the entire length.
It is difficult to keep unbalance (eccentricity) within the accuracy range of m. It is relatively easy to set the unbalance (eccentricity) in the range by the method (2), and it is economically advantageous.

【0004】つりあわせは、各軸受で偏心量を測定する
こと(ステップS1)、偏心量について最小化すべき二
乗和を作成し、最小二乗法に基づき線形化した連立方程
式を解くこと(ステップS2)、求められた変数に基づ
いてロータに付加する錘の位置とその質量を決定するこ
と(ステップS3)の3ステップを含むプロセスにより
実行され、これらのプロセスは自動化されている。
[0004] Balancing is performed by measuring the amount of eccentricity in each bearing (step S1), creating a sum of squares to be minimized with respect to the amount of eccentricity, and solving a system of linearized equations based on the least squares method (step S2). And determining the position of the weight to be added to the rotor and its mass based on the determined variables (step S3), and these processes are automated.

【0005】始動から定常運転までの間の回転数の増大
によって、振動は数次のモードを持つ。モード次数が3
である場合、2次モードに含まれる2次危険速度と3次
モードに含まれる3次危険速度との間で定常運転が行わ
れる。定常運転に入るまでの危険速度での振動を抑える
とともに、運転時速度での振動を抑えることが求められ
る。最小二乗法を適用して各次モードで不つりあいを抑
えるための技術としてモーダルバランシング法が知ら
れ、他の技術として影響係数法、モード円バランス法が
知られている(例示:特開平6−264704号)。
[0005] Due to the increase in the number of revolutions from start to steady operation, the vibration has several modes. Mode order is 3
, The steady operation is performed between the secondary critical speed included in the secondary mode and the tertiary critical speed included in the tertiary mode. It is required to suppress the vibration at the critical speed before starting the steady operation and the vibration at the operating speed. A modal balancing method is known as a technique for applying the least-squares method to suppress unbalance in each of the modes, and an influence coefficient method and a mode circle balance method are known as other techniques (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 264704).

【0006】回転機械の大型化にともなって要請される
高精度化は、連立方程式の数の多数化を招き、ロータの
取り付け可能範囲を越える解が得られたり、解がなかっ
たりする。工場サイドでの解析試験だけでなく現場での
フィールドバランスが必要であるが、周囲環境によって
は得られた解の通りにバランスウエイトを取り付ける作
業が困難であったり、機械の構造上からバランスウエイ
トの配置に制限があり、最小二乗法に基づく線形化方程
式の解を出すまでの時間が長くなる。更に、公知の解法
には、最適解を必然的に導出することが原理的に困難で
あることが多いという問題点がある。
[0006] The increase in precision required as the size of the rotating machine increases leads to an increase in the number of simultaneous equations, and a solution exceeding the mountable range of the rotor may be obtained or no solution may be obtained. It is necessary to perform not only analytical tests on the factory side but also on-site field balance.However, depending on the surrounding environment, it is difficult to attach the balance weight according to the solution obtained, or the balance The arrangement is limited, and the time required to solve the linearized equation based on the least squares method becomes longer. In addition, known solutions have the problem that it is often difficult in principle to derive an optimal solution.

【0007】このような一般的問題点の他に、最近の高
精度化に伴うAPI STANDARDの厳格化に対応
しなければならない問題点がある。API STAND
ARDでは、圧縮機軸振動の共振回避率に関して、図8
に示されるように、工場での試験結果と解析値の誤差に
関して、図9に示される表1の解析精度が必要とされて
いる。更に最新版のVer.6では、主な内容として、
図10の表2に示す変更が加えられていて、限られた検
証試験の時間内でバランス調整を行うためには、現場で
のバランス技術の高度化が不可欠である。
In addition to such general problems, there is another problem that must be dealt with in the strict API STANDARD accompanying the recent increase in precision. API STAND
In the ARD, the resonance avoidance rate of the compressor shaft vibration is shown in FIG.
As shown in FIG. 9, regarding the error between the test result at the factory and the analysis value, the analysis accuracy in Table 1 shown in FIG. 9 is required. Furthermore, the latest version of Ver. In 6, the main contents are
The changes shown in Table 2 of FIG. 10 have been made, and in order to perform the balance adjustment within a limited time of the verification test, it is indispensable to advance the on-site balance technology.

【0008】このように、ユーザーによるフィールドバ
ランシングが困難であることが多い。また、最高回転数
に達する定格運転時の温度分布発生による軸曲がりに優
先的に対応することができることが求められる。更に、
そのような要請に応じて最適解を多様な制約条件下で有
効解を素早く導出することが望まれる。現場と設計との
間でデータの共有化が望まれる。
As described above, it is often difficult for the user to perform field balancing. In addition, it is required to be able to preferentially cope with shaft bending due to the occurrence of temperature distribution during rated operation that reaches the maximum rotation speed. Furthermore,
In response to such a request, it is desired to quickly derive an effective solution under various constraint conditions. It is desirable to share data between the site and the design.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、ユー
ザーによるフィールドバランスを容易にすることができ
る回転機械の妥協的つりあわせ解法、及び、その調整方
法を提供することにある。本発明の他の課題は、定格運
転時のバランスを優先的に適正化することができる回転
機械の妥協的つりあわせ解法、及び、その調整方法を提
供することにある。本発明の課題は、最適解を多様な制
約条件下で有効解を素早く導出することができる回転機
械の妥協的つりあわせ解法、及び、その調整方法を提供
することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a compromise balancing solution for a rotary machine and a method for adjusting the same, which can facilitate the field balance by the user. Another object of the present invention is to provide a compromise solution for a rotating machine that can preferentially optimize the balance at the time of rated operation, and an adjustment method thereof. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a compromise solution method for a rotating machine capable of quickly deriving an effective solution under various constraint conditions, and an adjustment method thereof.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】その課題を解決するため
の手段が、下記のように表現される。その表現中に現れ
る技術的事項には、括弧()つきで、番号、記号等が添
記されている。その番号、記号等は、本発明の実施の複
数・形態又は複数の実施例のうちの少なくとも1つの実
施の形態又は複数の実施例を構成する技術的事項、特
に、その実施の形態又は実施例に対応する図面に表現さ
れている技術的事項に付せられている参照番号、参照記
号等に一致している。このような参照番号、参照記号
は、請求項記載の技術的事項と実施の形態又は実施例の
技術的事項との対応・橋渡しを明確にしている。このよ
うな対応・橋渡しは、請求項記載の技術的事項が実施の
形態又は実施例の技術的事項に限定されて解釈されるこ
とを意味しない。
Means for solving the problem are described as follows. The technical items appearing in the expression are appended with numbers, symbols, and the like in parentheses (). The numbers, symbols, and the like are technical items that constitute at least one embodiment or a plurality of the embodiments of the present invention, in particular, the embodiments or the examples. Corresponds to the reference numerals, reference symbols, and the like assigned to the technical matters expressed in the drawings corresponding to the above. Such reference numbers and reference symbols clarify the correspondence and bridging between the technical matters described in the claims and the technical matters of the embodiments or examples. Such correspondence / bridge does not mean that the technical matters described in the claims are interpreted as being limited to the technical matters of the embodiments or the examples.

【0011】本発明による回転機械の妥協的つりあわせ
解法は、質量m(iは1〜nであり、nは1又は1よ
り大きい正の整数)を持った錘Wを回転体に取り付け
る位置の半径rと、その質量mと、その回転体の回
転数とを定数とし、その回転体の表面部分の任意の回転
角度位置座標θを変数とし、m個の軸方向位置に対応す
る第1効果ベクトル(動的偏心量に関係する量)f
(θ)を計算すること、f(θ)を多変数とする関
数に関する残差二乗和Sをマーカード法により最小化す
る方向に計算すること、振動評価の対象である回転数領
域でそのSが許容範囲内に入る錘Wの回転軸心線の回
りの角度位置座標θ(k)を求めることとから構成され
ている。現実的に有効な解が存在しないことを回避する
ことにより無駄な計算又は長大な時間をかける計算の実
行を回避して、確実に最急降下的に解に向かうマーカー
ドの計算方法により、現実的に適正である解を速やかに
求めることができる。計算方向が現実的に適正でない解
に向かう前に計算を中止して、現実的に適正である解の
うちで最適解を確実に得ることができる。ここで、現実
的に適正である解としては、質量の大きさ、取り付け個
数、多変数の数、取付位置の半径のようなパラメータが
適正である値に設定されている場合の解である。適正範
囲の中で変更されるパラメータについて、許容範囲内の
解を速やかに計算することにより、回転体設計のモデル
を速やかに変更することができる。同一平面上に配置さ
れる複数の錘に関しては、計算上、その単位化は可能で
ある。
[0011] compromise balancing solution of a rotary machine according to the invention, the mass m i (i is 1 to n, n is 1 or a positive integer greater than 1) attaching the weight W i having a rotating body The radius r i of the position, its mass mi, and the number of rotations of the rotating body are constants, and arbitrary rotational angle position coordinates θ of the surface portion of the rotating body are variables, corresponding to m axial positions. The first effect vector (the amount related to the amount of dynamic eccentricity) f
calculating m (θ), calculating the residual sum of squares S relating to a function having f m (θ) as a multivariable in a direction to minimize by the Marcard method, in a rotational speed region which is a target of vibration evaluation. the S is composed of the obtaining about the angular position coordinate of the rotation axial line of the weight W i that fall within the allowable range θ (k). By avoiding the execution of useless or time-consuming calculations by avoiding the absence of a realistically valid solution, the Marcard calculation method that ensures a steepest descent toward the solution ensures a realistic A solution that is appropriate for the user can be quickly obtained. It is possible to stop the calculation before the calculation direction goes to a solution that is not actually appropriate, and to reliably obtain the optimum solution among the solutions that are actually appropriate. Here, the solution that is practically appropriate is a solution when parameters such as the magnitude of the mass, the number of attachments, the number of multiple variables, and the radius of the attachment position are set to appropriate values. By quickly calculating a solution within a permissible range for a parameter that is changed within an appropriate range, a model of a rotating body design can be changed quickly. Regarding a plurality of weights arranged on the same plane, it is possible to unitize them in calculation.

【0012】そのような計算をすることに先だって、W
が取り付けられていない回転体に関して第2効果ベク
トルが実測される。Wが取り付けられていない回転体
とは、仮に既に錘が付加されていても、その付加された
錘を含んで初期的にその回転体が定義される。大きい偏
心量を減少させる錘の付加は、計算によらずに経験則的
に現場の作業員が判断することができる。ある程度に偏
心量が小さくなっている回転体が、錘の付加対象である
回転体として初期的に設定される。初期的に残差が小さ
い場合に、ニュートン法、ガウス−ニュートン法、マー
カード法がより有効であり、計算のスピードがより速
い。第2効果ベクトルをεで表せば、残差二乗和S
は、より具体的には、次式: S=Σ(ε−f で特徴的に表される。ここで特徴的とは、この式の各項
には重み関数がかけられることなどがあること等を意味
している。Σは、mについて足し加えることを表してい
る。
Prior to making such a calculation, W
i2nd effect vector for rotating body with no
The torr is measured. WiRotating body without attached
Means that even if a weight has already been added,
The rotating body is initially defined including the weight. Big bias
The addition of a weight to reduce the amount of heart is empirical without calculation
The on-site worker can make a judgment. To some extent
The rotating body with a small center is the object to which the weight is added.
Initially set as a rotating body. Initially small residual
The Newton method, the Gauss-Newton method,
Card method is more effective, calculation speed is faster
No. Let the second effect vector be εmThe residual sum of squares S
More specifically, the following equation: S = Σ (εm−fm)2  Characteristically represented by Here, the characteristic is each term in this equation.
Means that a weight function can be applied, etc.
are doing. Σ means to add about m
You.

【0013】軸方向位置は設定され固定された定数であ
ることが現実に適正である。試験対象である回転体に
は、予め、軸方向に位置が異なる複数位置に設定される
軸直角回転面上の1円周にそれぞれに複数の錘取付穴が
設けられている。そのような複数面が4であれば、多変
数の数は最大で80である。
It is actually appropriate that the axial position is a set and fixed constant. In the rotating body to be tested, a plurality of weight mounting holes are provided in advance on one circumference on a rotation plane perpendicular to the axis set at a plurality of positions different in the axial direction. If there are four such planes, the maximum number of multivariables is 80.

【0014】質量mは設定され固定された定数である
ことも現実的である。この場合、最大80個の錘は、全
てが同じ値を持っている。軸方向位置と質量mとの両
方が設定され固定された定数であることも現実的であ
る。
It is also realistic that the mass mi is a set and fixed constant. In this case, all of the maximum 80 weights have the same value. It is realistic both axial position and the mass m i is a fixed constant is set.

【0015】本発明による回転機械の調整方法は、第1
コンピュータ(11)を設計部門に対応させて配置する
こと、第2コンピュータ12を現場部門に対応させて配
置すること、第1コンピュータ11と第2コンピュータ
12を接続することによりデータを第1コンピュータ
(11)と第2コンピュータ(12)とに共有させるこ
と、質量m(iは1〜nであり、nは1又は1より大
きい正の整数)を持った錘Wを回転体に取り付ける位
置の半径rと質量mと回転体の回転数とを定数と
し、錘Wの配置で定まる回転体の表面部分の任意の回
転角度位置座標θを変数としm個の軸方向位置に対応す
る第1動的効果ベクトル(偏心量)f(θ)を計算す
ること、f(θ)を多変数とする関数に関して(残
差)二乗和Sをマーカード法により最小化する方向に計
算すること、振動評価の対象である回転数領域でSが許
容範囲内に入る錘Wの回転軸心線の回りの角度位置座
標θ(k を求めること、回転体に関して現場で第2効
果ベクトルを実測することとを含み、そのデータは第2
動的偏心量を含む。変数は、ウエイトの質量mと位相θ
とで表されることが普通であり、その数は通常はバラン
ス平面数×2である。
[0015] The method for adjusting a rotary machine according to the present invention includes the following steps.
By arranging the computer (11) corresponding to the design department, arranging the second computer 12 corresponding to the field department, and connecting the first computer 11 and the second computer 12, the data can be transferred to the first computer ( 11) and be shared by the second computer (12), the mass m i (i is 1 to n, n is attaching the weight W i having 1 or a positive integer greater than 1) to the rotating member position radius and r i and the mass m i between the rotational speed and the constant of the rotary member, corresponding to an arbitrary rotational angular position coordinate θ as a variable m pieces of the axial position of the surface portion of the rotary body defined by the arrangement of the weight W i of Calculating the first dynamic effect vector (eccentricity) f m (θ) to be performed, in the direction of minimizing the (residual) sum of squares S by a Marcard method for a function having f m (θ) as a multivariable. Calculating, vibration rating Obtaining angular position coordinates θ (k ) about the rotation axis of the weight W i in which the S falls within the allowable range in the rotation speed region which is the target of the price, and actually measuring the second effect vector on the rotating body at the site And the data is a second
Includes dynamic eccentricity. The variables are weight mass m and phase θ
And the number is usually the number of balance planes × 2.

【0016】設計部門と現場との間で設計時のパラメー
タと実測値とをネット上で共有することにより、設計者
と現場の検査員との間で共通の視点に基づいて適正な許
容範囲でコンプロマイズドバランシングを実行し、且
つ、現場の自律的試験を適正に促すことができ、実測値
に基づく速やかなモデル設計が可能になる。両者間で意
思統一された試験を行うことができる。更に、複数の現
場で複数の試験を同時的に実行することができる。
By sharing the design parameters and actual measurement values on the net between the design department and the site, the designer and the on-site inspector have an appropriate allowable range based on a common viewpoint. Compromise balancing can be executed, and an autonomous test on site can be appropriately promoted, so that a quick model design based on measured values can be performed. A unified test can be conducted between both parties. Further, multiple tests can be performed simultaneously at multiple sites.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】図に一致対応して、本発明による
回転機械の妥協的つりあわせ解法の実施の形態は、回転
数毎の許容範囲を設定するステップと、連立一次方程式
から有効解を素早く求める計算のステップを含むプロセ
スから成立している。製作されて工場の試験台に据え付
けられたロータ、又は、出荷され現場で実地に据え付け
られたロータ1は、図1(a)に示されるように、抽象
化されて示されている。ロータ1の回転軸2は、両側で
2つの#1軸受3と#2軸受4とで支持されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Corresponding to the drawings, an embodiment of the compromise balancing solution for a rotating machine according to the present invention comprises the steps of setting an allowable range for each rotation speed and obtaining an effective solution from a system of linear equations. It consists of a process that involves the steps of a calculation that is quickly sought. The rotor 1 manufactured and installed on a test bench in a factory, or the rotor 1 shipped and installed on-site at the site is shown in an abstract form as shown in FIG. The rotating shaft 2 of the rotor 1 is supported on both sides by two # 1 bearings 3 and # 2 bearings 4.

【0018】#1軸受3と#2軸受4とに関して、ナイ
キスト線図が図1(b),(c)にそれぞれに示されて
いる。ナイキスト線図は、極座標系表示であり、原点か
ら放射方向に向くベクトルεの長さは振幅であり、位
相は図2(a),(b)に示されるαである。このα
は、ロータ1の同期回転信号5の位置と振動波形6の最
大値の位置との間の位相角度であり、0゜〜360゜の
範囲にある。振幅は、その振動波形6の振幅Rである。
このように、ナイキスト線図は、回転数が零から目標回
転数まで変化する間にベクトルεの先端点が描く軌跡
である。図1(b),(c)に例示されるように、原点
Oは回転数が零である時のεのベクトル端点を示してい
る。
Nyquist diagrams for the # 1 bearing 3 and the # 2 bearing 4 are shown in FIGS. 1 (b) and 1 (c), respectively. The Nyquist diagram is expressed in a polar coordinate system, in which the length of a vector ε j extending in the radial direction from the origin is the amplitude, and the phase is α shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b). This α
Is a phase angle between the position of the synchronous rotation signal 5 of the rotor 1 and the position of the maximum value of the vibration waveform 6, and is in the range of 0 ° to 360 °. The amplitude is the amplitude R of the vibration waveform 6.
As described above, the Nyquist diagram is a locus drawn by the tip point of the vector ε j while the rotation speed changes from zero to the target rotation speed. As illustrated in FIGS. 1B and 1C, the origin O indicates the vector end point of ε when the rotation speed is zero.

【0019】図1(b),(c)で、動ベクトルε
端点は回転状態のモード次数が1である1次モードに対
応する1次危険回転速度領域(実線表示)にあり、動ベ
クトルεの端点は回転状態のモード次数が2である2
次モードである2次危険回転速度領域(1点鎖線表示)
にある。図1(b)は#1軸受3に関し、図1(c)は
#2軸受4に関している。
[0019] In FIG. 1 (b), (c), the end point of the motion vector epsilon 1 is the primary critical rotation speed region corresponding to the first mode mode order of the rotational state is 1 (solid line display), the dynamic The end point of the vector ε 2 is 2 where the mode order in the rotating state is 2.
Secondary mode, secondary critical rotation speed area (indicated by dashed line)
It is in. FIG. 1B relates to the # 1 bearing 3 and FIG. 1C relates to the # 2 bearing 4.

【0020】図3は、ロータに付加するバランスウエイ
トの配置可能点Pjkを示している。ロータの回転軸心
線Lに直交する複数面(例示:4面)に4つの円C
(j=1〜4)が対応している。円C上に適正間隔
(例示:等角度間隔)で配置点P jkが分配されてい
る。kは、各円で異なる値が与えられ得る。複数点P
jkは、ロータも周面に設けられる複数円形孔の中心点
に一致している。複数円形孔は、全てが同形であること
が計算の都合上便利である。その複数円形孔の内の幾つ
かの孔にバランスウエイトが装着される。全てのバラン
スウエイトは、それらの質量が互いに等しいことが計算
の都合上で便利である。
FIG. 3 shows a balance way added to the rotor.
Point PjkIs shown. Rotary axis of rotor
Four circles C on a plurality of planes (example: four planes) orthogonal to the line L
j(J = 1 to 4) correspond. Yen CjProper spacing above
(Exemplary: equiangular spacing) at arrangement point P jkIs distributed
You. k can be given a different value for each circle. Multiple points P
jkIs the center point of the multiple circular holes provided on the rotor
Matches. Multiple circular holes must have the same shape
Is convenient for calculation convenience. How many of the multiple circular holes
A balance weight is attached to the hole. All baluns
The weights are calculated to have their mass equal to each other
It is convenient for convenience.

【0021】ステップ1:図1(b),(c)の線図
は、実測値が用いられて描かれている。最小二乗法は、
両ナイキスト線図の軌跡上の4点(通常は数十点)に関
して、次のように基礎量Sが定義される。最小二乗法が
適用されて各次モードで不つりあいを抑える技術として
モーダルバランシング法が用いられる場合には、各モー
ドの動偏心値εは、次式で規定される。 S=Σ|ε=ε +ε +ε +ε ・・・(1) 一般的には、iは1〜mであり、mは十分に大きい。 S=Σ|ε=ε +ε +・・・+ε ・・・(2)
Step 1: The diagrams in FIGS. 1B and 1C are drawn using actually measured values. The least squares method is
With respect to four points (normally several tens) on the locus of both Nyquist diagrams, the basal amount S is defined as follows. When the modal balancing method is used as a technique for applying the least-squares method and suppressing unbalance in each mode, the dynamic eccentricity value ε i of each mode is defined by the following equation. S = Σ | ε i | 2 = ε 1 2 + ε 2 2 + ε 3 2 + ε 4 2 ··· (1) In general, i is 1 to m, m is sufficiently large. S = Σ | ε i | 2 = ε 1 2 + ε 2 2 + ··· + ε m 2 ··· (2)

【0022】εは、理論式で規定される量である。Ε i is a quantity defined by a theoretical equation.

【数1】 ここで、Uはk点でのつりあいを示し、φrkはk点
でのr次のモードを示し、Mはr次モーダル質量であ
る。nは、理論的には1〜∞であるが、実際にはnは2
〜3で十分によい近似が得られる。一般的なロータ系の
不つりあい応答は、各振動モードの重ね合わせで表すこ
とができ、重ね合わせを考慮するモードの数は最高回転
数までのモード数と影響が大きい高次モードの一つ又は
二つ程度で実用上は十分であり、実際のロータの中に残
っている不つりあいを低次から着目する最高次モードま
で各モード毎につりあわせることにより、的確につり合
わせる方法であるモーダルバランスを考える場合は、回
転角速度ω、r次危険角速度等で表されるように、式
(1)は更に変更される。式(1)は例示であり、振動
振幅を表す式は多様に表現される。
(Equation 1) Here, U k indicates the balance at the k point, φ rk indicates the r-th mode at the k point, and M r is the r-th order modal mass. n is theoretically 1 to ∞, but n is actually 2
A good approximation is obtained with ~ 3. The unbalanced response of a general rotor system can be represented by the superposition of each vibration mode, and the number of modes considered for superposition is one of the higher-order modes or the higher-order modes that have a large effect on the number of modes up to the maximum rotation speed. Modal balance is a method that balances the unbalance remaining in the actual rotor for each mode from the lower order to the highest mode of interest, which is sufficient for practical use. Is considered, the expression (1) is further modified so as to be expressed by the rotational angular velocity ω, the r-th critical angular velocity, and the like. Equation (1) is an example, and the equation representing the vibration amplitude is variously expressed.

【0023】ステップ2:適当な複数位置の複数円形孔
にバランスウエイトが装着され、回転試験が実行され
る。εは、パラメータ群と変数とで記述されている。
パラメータ群は、ロータがもともと持つ静的ふつりあい
に関する質量分布と、付加されるバランスウエイトの質
量と、円Cjkの半径Rと、回転角速度ωと、既述の複
数面の軸方向座標位置とを含む。アンバランスは、付加
質量がない場合の回転試験から得られる振動データと、
適当に付加質量を加えた場合の回転試験から得られる振
動データとから、よい近似値が容易に得られる。バラン
スウエイトの質量と半径Rと複数面の軸方向座標位置と
は、定数として扱うことができる。
Step 2: A balance weight is attached to a plurality of circular holes at appropriate positions, and a rotation test is performed. ε j is described by a parameter group and a variable.
The parameter group includes a mass distribution relating to the static contact inherent to the rotor, the mass of the added balance weight, the radius R of the circle C jk , the rotational angular velocity ω, and the axial coordinate positions of the above-described plurality of surfaces. including. The imbalance is the vibration data obtained from the rotation test when there is no additional mass,
A good approximation can be easily obtained from the vibration data obtained from the rotation test when an appropriate additional mass is added. The mass and radius R of the balance weight and the axial coordinate positions of the plurality of surfaces can be treated as constants.

【0024】変数は、各円Cjkの極座標系で基準放射
方向座標軸に対し取り付けられているバランスウエイト
の重心点の角度θjkである。バランスウイトは、同一
円周上で原則として等間隔で配置されるので、θjk
現実の値は、同一円周上に取り付けられるバランスウエ
イトの個数がnであれば、その同一円周上のs番目のバ
ランスウエイトの角度座標は、θjk=0+360・
(s/n)。θjkは、既述のj番目の複数面に取り付
けられるバランスウエイトの取り付け個数がn個であ
れば、(n+n+・・・+n)個の変数からなる
多変数である。
The variable is the angle θ jk of the center of gravity of the balance weight attached to the reference radial coordinate axis in the polar coordinate system of each circle C jk . Since the balance weights are arranged at equal intervals in principle on the same circumference, the actual value of θ jk is calculated on the same circumference if the number of balance weights attached on the same circumference is n. Is the angular coordinate of the sth balance weight of θ jk = 0 + 360 ·
(S / n). θ jk is a multivariable consisting of (n 1 + n 2 +... + n j ) variables if the number of balance weights attached to the j-th plurality of surfaces described above is n j .

【0025】ステップ3:バランスウエイトは全く付加
されず零個であるか、既にバランスウエイトがN個であ
るかに関係せず、その状態で式(2)が成立し、θjk
は定数である。次に、新たにバランスウエイトが付加さ
れたとすれば、そのバランスウエイトの個数と質量に対
応して、1個だけが付加されたとみなすことができる等
価バランスウエイトの角度座標θが計算によって定めら
れ得る。この場合、式(2)は次式に変更される。
Step 3: Regardless of whether no balance weight is added and the number of balance weights is zero or whether the number of balance weights is already N, equation (2) is established in that state, and θ jk is obtained.
Is a constant. Next, assuming that a new balance weight is added, the angular coordinates θ of the equivalent balance weight that can be regarded as having only one piece added can be determined according to the number and mass of the balance weight. . In this case, equation (2) is changed to the following equation.

【0026】 S=Σ|ε=(ε−f+(ε−f+・・・+(ε−f ・・・(4) f=f(θ) この式は、最小二乗法が適用される基本式である。この
式は、m個の変数fを持つ非線形2次式である。バラ
ンスウエイトの式(4)のSを最小にする課題は、m変
数関数Sを最小にするθを見出すことに一致している。
最も単純な最小化のアルゴリズムは、最急降下法(meth
od of steepest descent、最大傾斜法 )としてよく知
られている。この方法は、反復の各回でSの減少が局所
的に最大になる方向に沿って探索する方法であり、ベク
トルθから方向dに僅かに動く時に、 d=−∂S/∂θ に取れば、角度距離当たり最も大きくSが減少する。今
の場合、ベクトルdは円周方向に必ず向いているの
で、θはスカラーとして扱うことができる。 d=−∂S/∂θ バランスウエイトが極小点θ(以下、βで表される)
にあれば、 ∂S/∂θ|θ=β=0・・・(5)
S = Σ | εi|2= (Ε1−f1)2+ (Ε2−f2)2+ ... + (εm−f m )2... (4) fm= Fm(Θ) This equation is a basic equation to which the least squares method is applied. this
The formula is m variables fmIs a non-linear quadratic equation with rose
The problem of minimizing S in the weight equation (4) is that
This is consistent with finding θ that minimizes the numerical function S.
The simplest minimization algorithm is the steepest descent method (meth
od of steepest descent, well known as the maximum slope method
Have been. In this method, the decrease in S is local at each iteration.
This is a method of searching along the direction that maximizes
Direction d from torque θjWhen it moves slightly, dj= -∂S / ∂θj  , S decreases most greatly per angular distance. now
, The vector djIs always oriented in the circumferential direction
Where θ can be treated as a scalar. d = -∂S / ∂θ Balance weight is minimum point θk(Hereinafter, represented by β)
、 S / ∂θ |θ = β= 0 ... (5)

【0027】この式は、連立非線形方程式であり、2階
以上の偏微分行列によって極小点が求められる。非線形
方程式を解く方法は、Newton法が古くから知られ
ている。ニュートン法によれば、k番目の近似値θ
(k)に対して、 Σ(∂S/∂θ∂θ)Δθ=−∂S/∂θ・・・(6) を解くことにより、次の近似値: θ(k+1)=θ(k)+Δθ を得ることができる。ここで、Δθは修正ベクトルと呼
ばれる。ニュートン法を近似的に解く解法として、ガウ
ス−ニュートン法が知られている。残差(ε−f
が小さいとき、又は、fの2階微分が小さく線形に近い
場合には、ガウス−ニュートン法は有効であろうと予想
される。但し、その残差が真の解に対して0にならない
限り二次収束性がない。連立一次方程式に現れる1階微
分のヤコビアン行列をAで表せば、2階微分を無視した
式(5)は、次式で表すことができる。
This equation is a simultaneous nonlinear equation, and a minimum point is obtained by a partial differential matrix of the second or higher order. The Newton method has long been known as a method for solving a nonlinear equation. According to the Newton method, the k-th approximate value θ
By solving Σ (∂ 2 S / ∂θ j ∂θ k ) Δθ k = −∂S / ∂θ j (6) with respect to (k) , the following approximate value: θ (k + 1) = Θ (k) + Δθ can be obtained. Here, Δθ is called a correction vector. The Gauss-Newton method is known as a method of approximately solving the Newton method. Residual (ε 1 −f 1 )
Is small, or when the second derivative of f is small and close to linear, the Gauss-Newton method is expected to be effective. However, there is no quadratic convergence unless the residual becomes 0 for the true solution. If the Jacobian matrix of the first derivative appearing in the system of linear equations is represented by A, the equation (5) ignoring the second derivative can be expressed by the following equation.

【0028】 (AWA)Δθ=AW(εf(θ))・・・(7) 以下、本明細書で、W1/2AをAで、W1/2εをε
で、W1/2f(θ)をf(θ)でそれぞれに表す。こ
の表現によれば、式(7)は下記式で表される。 AAΔθ=A(εf(θ))=Av≡b・・・(8)
(A to WA) Δθ = A to W (ε f (θ)) (7) Hereinafter, in this specification, W 1/2 A is A, and W 1/2 ε is ε.
And W 1/2 f (θ) is represented by f (θ). According to this expression, equation (7) is represented by the following equation. A to AΔθ = A to f (θ)) = Av≡b (8)

【0029】ステップ4:ガウス−ニュートン法は、初
期値θが真の値から遠くに離れていたり、f(θ)の非
線形性が大きい場合には(回転体ではその非線形性が大
きい)、安定性が悪く、残差二乗和S(θ)が反復の各
ステップで減少することが保証されていない。その安定
化のために、修正ベクトル因子α(0<α<1)を導入
する: θ(k+1)=θ(k)+αΔθ αが十分に小さく取られれば、丸め誤差が無視できる範
囲で必ず、次式が成立することが容易に証明される。 S(θ(k+1))≦S(θ)・・・(9)
Step 4: The Gauss-Newton method is stable when the initial value θ is far from the true value or when the nonlinearity of f (θ) is large (the nonlinearity of the rotating body is large). It is not guaranteed that the residual sum of squares S (θ) decreases at each step of the iteration. In order to stabilize it, a correction vector factor α (0 <α <1) is introduced: If θ (k + 1) = θ (k) + αΔθα is taken sufficiently small, the following equation must be obtained as long as the rounding error can be ignored. It is easily proved that the equation holds. S (θ (k + 1) ) ≦ S (θ k) ··· (9)

【0030】このようなガウス−ニュートン法の問題点
は、αの取り方にある。αを小さくすれば安定的になる
が、収束は遅くなる。そこで、プロセスの初めの方では
αを比較的に大きく取り、式(8)が成立するまでαを
2分の1に順次に小さくする。反復の次のステップで
は、前回の最終のαが2分の1以下であれば、その2倍
を出発値として用いる。これにより、非線形性が大きい
場合にはαが小さく、線形に近づくにつれてαが大きく
なるようにαの値が調節される。
The problem of such a Gauss-Newton method lies in how to take α. If α is reduced, the convergence becomes slower, but the convergence becomes slower. Therefore, at the beginning of the process, α is set to be relatively large, and α is successively reduced to ま で until Expression (8) is satisfied. In the next step of the repetition, if the last α of the previous time is less than half, use twice as the starting value. Thereby, the value of α is adjusted so that α is small when the nonlinearity is large, and becomes large as the linearity approaches.

【0031】ステップ4(Marquardt法、マー
カード法):式(8)の係数行列の対角要素に付加項が
加えられ、修正ベクトルΔθを次のように設定する。 (AA+λI)Δθ=b・・・(10) ここで、Iは単位行列である。λは零又は正の数であ
る。従って、 Δθ=(AA+λI)−1b・・・(11) λが零であれば、マーカード法はガウス−ニュートン法
に一致する。λ≫‖AA‖であれば、 Δθ〜λ−1b
Step 4 (Marquardt method, Marcard method): An additional term is added to the diagonal element of the coefficient matrix of equation (8), and the correction vector Δθ is set as follows. (A to A + λI) Δθ = b (10) where I is a unit matrix. λ is zero or a positive number. Therefore, Δθ = (A to A + λI) −1 b (11) If λ is zero, the Markard method matches the Gauss-Newton method. If λ≫‖A to A‖, then Δθ to λ-1b

【0032】ここで〜は、概ね等しいことを示す。この
場合の解法は、最急降下法に一致している。マーカード
法は、ガウス−ニュートン法と最急降下法の折衷であ
る。解から遠く離れて非線形性の影響が大きい場合に
は、λを大きくし、解に近づくにつれてλを小さくすれ
ば、安定に、且つ、速く解を求めることができる。この
ような解法が、カーマーカード法といわれている。
Here, ~ indicates that they are substantially equal. The solution in this case is consistent with the steepest descent method. The Marcard method is a compromise between the Gauss-Newton method and the steepest descent method. If the influence of the nonlinearity is large far from the solution, λ is increased and λ is reduced as the solution approaches, so that the solution can be obtained stably and quickly. Such a solution is called the Carmer Card method.

【0033】Δθをλの関数Δθ(λ)として扱う。式
(11)を微分する。 Δθ(λ)+(AA+λI)(dΔθ(λ)/dλ)=0・・・(12) 従って、 dΔθ(λ)/dλ=−(A〜A+λI)−1Δθ・・・(13) これを変形して、 d(‖Δθ(λ)‖)/dλ=2Δθ(dΔθ/dλ) =−2Δθ(AA+λI)−1Δθ<0・・・( 14)
.DELTA..theta. Is treated as a function of .lamda..theta. (. Lambda.). Differentiate equation (11). Δθ (λ) + (A to A + λI) (dΔθ (λ) / dλ) = 0 (12) Therefore, dΔθ (λ) / dλ = − (A to A + λI) −1 Δθ (13) ) deforms this, d (‖Δθ (λ) || 2) / dλ = 2Δθ ∧ ( dΔθ / dλ) = -2Δθ ∧ (a ~ a + λI) -1 Δθ <0 ··· (14)

【0034】この式は、‖Δθ(λ)‖はλが0から増
大するにつれて単調に減少することを示している。従っ
て、λは一種の縮小因子として働いている。更に、λが
増大するにつれて、Δθ(λ)は最急降下方向d
(d)=bに近づく。即ち、dとΔθ(λ)がなす
角度をφ(λ)で表せば、 cos(φ(λ))=dΔθ(λ)/‖d‖‖Δθ
(λ)‖ 以下、スカラー表現に変える。 cos(φ(λ))=dΔθ(λ)/‖d‖‖Δθ
(λ)‖ シュバルツの不等式により、 d(cos(φ(λ)))/dλ≧0・・・(15)
This equation shows that {Δθ (λ)} decreases monotonically as λ increases from 0. Therefore, λ acts as a kind of reduction factor. Further, as λ increases, Δθ (λ) becomes the steepest descent direction d
(D j ) = b approaches. That is, if an angle formed by dj and Δθ (λ) is represented by φ (λ), cos (φ (λ)) = d j Δθ (λ) / ‖d j ‖‖Δθ
(Λ) ‖ Hereinafter, the expression is changed to a scalar expression. cos (φ (λ)) = dΔθ (λ) / ‖d‖‖Δθ
(Λ) ‖ According to Schwarz's inequality, d (cos (φ (λ))) / dλ ≧ 0 (15)

【0035】このような2つの顕著な性質(式(14)
と式(15))によれば、λを十分に大きくすれば、必
ずより小さい二乗和の点を見出すことができることが保
証される。λが小さい時は、‖Δθ(λ)‖はλにつれ
てほぼ直線上を動くことが多いこともマーカード法の利
点の他の1つである。AAの固有値分解により、
These two remarkable properties (Equation (14))
According to Equation (15), if λ is made sufficiently large, it is guaranteed that a smaller sum of squares point can always be found. When λ is small, {Δθ (λ)} often moves almost linearly with λ, which is another advantage of the Marcard method. By eigenvalue decomposition of A to A,

【0036】[0036]

【数2】 を考えて、(Equation 2) Thinking,

【数3】 であるから、e≧e≧・・・≧em−1≫eであ
れば、λ≪em−1満たすλに対しては、
(Equation 3) Since it is, if e 1 ≧ e 2 ≧ ··· ≧ e m-1 »e m, for the λ«e m-1 satisfying lambda,

【数4】 が成立する。即ち、最小固有値が他の固有値から十分に
離れている場合には、小さなλに対してΔθ(λ)はu
に平行な線上を動く。このような動きが、図4に示さ
れている。これは、下記行列の場合のΔθの振る舞いで
ある。
(Equation 4) Holds. That is, if the smallest eigenvalue is sufficiently far from the other eigenvalues, for small λ, Δθ (λ) is u
Move on a line parallel to m . Such a movement is shown in FIG. This is the behavior of Δθ in the case of the following matrix.

【数5】 (Equation 5)

【0037】ステップ5:マーカード法の採用により、
大型回転機械の工場試験、据え付け工期の短縮、小形回
転機械の量産性の向上が可能になるが、純粋な数学的解
法によるだけでは、回転体の直径R、バランスウエイト
の個数、配置上の制限があって、解が存在しない場合が
ある。直径Rが無限大になるような解は、現実には無意
味である。本発明者は、そこで、コンプロマイズドバラ
ンシング法を提案する。
Step 5: By adopting the Marcard method,
Factory testing of large rotating machines, shortening the installation period, and improving mass productivity of small rotating machines are possible, but pure mathematical solutions alone can limit the diameter R of rotating bodies, the number of balance weights, and the layout. There is a case where there is no solution. A solution in which the diameter R becomes infinite is actually meaningless. The inventor therefore proposes a compromised balancing method.

【0038】コンプロマイズドバランスは、最適値を求
めるのではなく、許容範囲を定める規定値を設定し、そ
の規定値により定められる許容範囲に入る許容値をマー
カード法により回転数ごとに求める解法である。図5
(a),(b)に示されるように、ナイキスト線図とし
て中心円領域を許容範囲として設定する。中心円の半径
rの大きさが規定値(例示:25μm)として設定され
る。図5(a)に示されるように、マーカード法により
許容値(又は妥協値)を求める前のバランス前ナイキス
ト線Lbは、0rpmから3600rpmまでの範囲
で、その大部分が、許容範囲から大きくはみ出してい
る。マーカード法によるバランシングにより、バランス
前ナイキスト線Lbは、概ね左方向に平行移動したよう
に移動して、バランス後ナイキスト線Laが得られてい
る。バランス後ナイキスト線Laのうちの3600rp
mの回転数領域部分は、許容範囲円Cの中にある。
The compensated balance is not a method of finding an optimum value, but a method of setting a specified value that defines an allowable range and obtaining an allowable value falling within the allowable range defined by the specified value for each rotation speed by the Marcard method. It is. FIG.
As shown in (a) and (b), a center circle region is set as an allowable range as a Nyquist diagram. The size of the radius r of the center circle is set as a specified value (for example, 25 μm). As shown in FIG. 5A, the unbalanced Nyquist line Lb before obtaining the allowable value (or compromise value) by the Marcard method is in a range from 0 rpm to 3600 rpm, and most of the Nyquist line Lb is larger than the allowable range. It is protruding. The Nyquist line Lb before the balance is moved almost parallel to the left by the balancing by the Marcard method, and the Nyquist line La after the balance is obtained. 3600 rp of Nyquist line La after balance
The rotational speed region portion of m is within the allowable range circle C.

【0039】図5(b)は、コンプロマイズドバランシ
ングの他の実施の形態を示している。バランス前ナイキ
スト線Lbのバランシング対象である3600rpmに
近づくバランス対象領域部分(ガバナレンジ)Lb’
は、完全に許容範囲円Cから外れている。マーカード法
によるバランシングによるバランス後ナイキスト線La
は、そのうちの3600rpmに近づくバランス対象領
域部分の全範囲La’が許容範囲円Cの中にある。
FIG. 5B shows another embodiment of the compensated balancing. Balancing target area portion (governor range) Lb ′ approaching 3600 rpm, which is the balancing target of pre-balance Nyquist line Lb.
Is completely out of the permissible range circle C. Nyquist line La after balance by balancing by Marcard method
In the graph, the entire range La ′ of the portion to be balanced approaching 3600 rpm is within the allowable range circle C.

【0040】ステップ6:図6は、多点軸受支持のロー
タ(回転軸を含む)のサーマルアンバランスを示してい
る。仮にバランシングの計算によって偏心量が全範囲で
許容範囲に入っていても、定常運転時の回転数で回転す
るロータには、温度分布が発生して、高温領域Dが存在
する。高温領域の偏在により、ロータに軸曲がりQが生
じる。この熱的アンバランスをバランスウエイトの追加
・削除によって、許容範囲に収める。熱的アンバランス
から機械的バランスS(θ)に変更するために、その機
械的バランスS(θ)の許容範囲化がマーカード法によ
る計算により実行される。このような許容範囲化によ
り、定常(定格)運転時の妥協的最適化が速やかに実行
され得る。このような実行は、工場内試験だけでなく、
現地据え付け時、現地定期的補修時にも行われる。
Step 6: FIG. 6 shows the thermal unbalance of the rotor (including the rotating shaft) supported by the multipoint bearing. Even if the amount of eccentricity is within the allowable range in the entire range by the calculation of the balancing, a temperature distribution occurs in the rotor rotating at the rotation speed during the steady operation, and the high temperature region D exists. Due to the uneven distribution of the high-temperature region, the shaft bending Q occurs in the rotor. This thermal imbalance is kept within an allowable range by adding and deleting balance weights. In order to change from the thermal unbalance to the mechanical balance S (θ), the allowable range of the mechanical balance S (θ) is calculated by the calculation by the Marcard method. With such an allowable range, a compromise optimization during steady-state (rated) operation can be quickly performed. Such an implementation is not only a factory test,
It is also carried out during on-site installation and on-site periodic repairs.

【0041】図7は、工場・設計部門と現場とのデータ
共有によるコンプロマイズドバランシング・システムを
示している。設計部門にはPC11がターミナル(設計
又は設計部門の中心)になって配置されている。現場の
中心には、振動解析用EWS12が配置されている。P
C11と振動解析用EWS12とは、LAN13で双方
向に接続し合っている。
FIG. 7 shows a compensated balancing system by sharing data between a factory / design department and a site. In the design department, the PC 11 is arranged as a terminal (the center of the design or the design department). An EWS 12 for vibration analysis is arranged at the center of the site. P
The C11 and the EWS 12 for vibration analysis are bidirectionally connected via the LAN 13.

【0042】振動解析用EWS12は、回転するロータ
の軸受の1円周上の複数点に配置されている変位計又は
振動振幅計が出力するデータε(例示:電圧信号)が
入力される。振動解析用EWS12には、マーカード法
による解法プログラムが常駐し、振動解析用EWS12
はバランスウエイトの追加・削除によるロータの軸振動
解析を実行して、振動振幅fを式(1)に従って計算
する。式(1)のロータに固有のパラメータは、設計部
門のPC11からLAN13を介して、振動解析用EW
S12に入力する。実測結果に従うモデル修正とその修
正による修正モデルを用いた再解析は、PC11によっ
て実行される。振動解析用EWS12は、ロータダイナ
ミックスシステムCAE15に組み込まれることが可能
である。ロータダイナミックスシステムCAE15は、
振動解析結果を出力する。その解析結果に従って、バラ
ンスウエイトの付加・削除が作業員によって実行され
る。PC11は、得られたデータを参照して新設計を行
う設計システム14に組込まれることができる。設計シ
ステム14は、コンプロマイズドバランスの前後の実測
結果を出力することができる。
The vibration analysis EWS 12 receives data ε m (for example, a voltage signal) output from a displacement meter or a vibration amplitude meter disposed at a plurality of points on one circumference of a rotating rotor bearing. In the EWS 12 for vibration analysis, a solution program by the Marcard method is resident, and the EWS 12 for vibration analysis is used.
Executes the axial vibration analysis of the rotor due to the addition or deletion of the balance weight, it calculates the vibration amplitude f m according to equation (1). The parameters specific to the rotor of the formula (1) are transmitted from the PC 11 of the design department via the LAN 13 to the vibration analysis EW.
Input to S12. The model correction according to the measurement result and the re-analysis using the correction model based on the correction are executed by the PC 11. The EWS 12 for vibration analysis can be incorporated in the rotor dynamics system CAE15. The rotor dynamics system CAE15
Output the vibration analysis result. According to the analysis result, addition / deletion of the balance weight is executed by the operator. The PC 11 can be incorporated in a design system 14 that performs a new design with reference to the obtained data. The design system 14 can output the actual measurement results before and after the compromise.

【0043】地球規模的に拡大して回転機械が分布す
る。設計部門の少数の設計者、組立員の知識と経験だけ
では、無数に存在しうる回転機械の修理・保守は不可能
になりつつある。名人芸的に対応することが困難である
実状のもとでは、修理・補修を専門とする会社・機構の
ネットワークが必要である。データを共有することによ
り、設計部門から独立して専門の作業員が自律的に修理
・保守を行うとともに、膨大な複数の現場から得られる
妥協解に基づいて、より最適切化する設計の指針が得ら
れる。このような最適切化は、真の最小二乗法による妥
協的でない解に近づけることができ、進化するネットワ
ークを構築することができる。
The rotating machines are distributed on a global scale. With the knowledge and experience of a small number of designers and assemblers in the design department, repair and maintenance of a myriad of rotating machines is becoming impossible. Under the current situation where it is difficult to respond in a professional manner, a network of companies and organizations specializing in repair and repair is required. By sharing data, specialists perform autonomous repair and maintenance independently of the design department, and design guidelines that are more optimized based on compromises obtained from a huge number of sites. Is obtained. Such optimization can approach a non-compromised solution by the true least squares method, and can construct an evolving network.

【0044】[0044]

【発明の効果】本発明による回転機械の妥協的つりあわ
せ解法、及び、その調整方法は、コンプロマイズドバラ
ンシングの適用により確実に解を得るマーカード法の利
点を現実的に活用することができる。
The method for compromising the balancing of a rotating machine according to the present invention and the method for adjusting the same can practically utilize the advantages of the Marcard method, which can surely obtain a solution by applying the compensated balancing. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1(a),(b),(c)は、その(a)の
軸受についてその(b),(c)でナイキスト線を示す
概念図である。
FIGS. 1A, 1B, and 1C are conceptual views showing Nyquist lines in FIGS. 1B and 1C for the bearing of FIG. 1A.

【図2】図2(a),(b)は、ナイキスト線図の変数
を示す解析図である。
FIGS. 2A and 2B are analysis diagrams showing variables of a Nyquist diagram. FIG.

【図3】図3は、バランスウエイトの配置を示す正面図
である。
FIG. 3 is a front view showing an arrangement of balance weights.

【図4】図4は、マーカード法の最急降下解法を示す解
析図である。
FIG. 4 is an analysis diagram showing a steepest descent solution method of the Marcard method.

【図5】図5(a),(b)は、本発明による回転機械
の妥協的つりあわせ解法の実施の形態を示すナイキスト
線図である。
5 (a) and 5 (b) are Nyquist diagrams showing an embodiment of a compromise solution method for a rotating machine according to the present invention.

【図6】図6は、サーマルアンバランスを示す射軸投影
図である。
FIG. 6 is an axial projection view showing thermal imbalance.

【図7】図7は、本発明による回転機械の調整方法の実
施の形態を示すシステムブロック図である。
FIG. 7 is a system block diagram showing an embodiment of a method for adjusting a rotary machine according to the present invention.

【図8】図8は、共振回避基準を示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing a resonance avoidance criterion.

【図9】図9は、許容誤差基準を示す表である。FIG. 9 is a table showing allowable error criteria.

【図10】図10は、評価基準を示す表である。FIG. 10 is a table showing evaluation criteria.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…第1コンピュータ 12…第2コンピュータ 11: first computer 12: second computer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山下 勝也 兵庫県高砂市荒井町新浜2丁目1番1号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 Fターム(参考) 5B046 AA05 CA03 JA01 5B056 BB71 BB91 HH00  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Katsuya Yamashita 2-1-1, Shinhama, Arai-machi, Takasago-shi, Hyogo F-term in Takasago Research Laboratory, Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. (Reference) 5B046 AA05 CA03 JA01 5B056 BB71 BB91 HH00

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】質量m(iは1〜nであり、nは1又は
1より大きい正の整数)を持った錘Wを回転体に取り
付ける位置の半径rと前記質量mと前記回転体の回
転数とを定数とし、前記回転体の表面部分の任意の回転
角度位置座標θを変数としm個の軸方向位置に対応する
第1効果ベクトルf(θ)を計算すること、 前記f(θ)を多変数とする関数に関して残差二乗和
Sをマーカード法により最小化する方向に計算するこ
と、 振動評価の対象である回転数領域で前記Sが許容範囲内
に入る錘Wの回転軸心線の回りの角度位置座標θ
(k)を求めることとを含む回転機械の妥協的つりあわ
せ解法。
1. A mass m i (i is 1 to n, n is 1 or a positive integer greater than 1) and a radius r i and the mass m i of the position of mounting the weight W i having a rotating body Calculating a first effect vector f m (θ) corresponding to m axial positions by using the rotation speed of the rotator as a constant and using arbitrary rotation angle position coordinates θ of the surface portion of the rotator as variables. Calculating the residual square sum S in a direction minimizing by the Marcard method with respect to the function having f m (θ) as a multivariable, the S being within an allowable range in a rotational speed region to be evaluated for vibration. weight W i around the angular position coordinate of the rotation axial line of θ entering
(K) . Compromise balancing solution for rotating machines, including:
【請求項2】前記計算することの前に、前記Wが取り
付けられていない前記回転体に関して第2効果ベクトル
を実測することを更に含み、 前記第2効果ベクトルをεで表せば、前記Sは、次
式: S=Σ(ε−f で特徴的に表される請求項1の回転機械の妥協的つりあ
わせ解法。
2. The method according to claim 1, wherein the step of calculatingiTake
A second effect vector for the unrotated rotator
And measuring the second effect vector as εmS can be expressed as
Equation: S = Σ (εm−fm)2  The compromise of the rotating machine of claim 1 characterized by:
Solution method.
【請求項3】前記軸方向位置は設定され固定された定数
である請求項1の回転機械の妥協的つりあわせ解法。
3. A compromise balancing solution for a rotating machine according to claim 1, wherein said axial position is a fixed and fixed constant.
【請求項4】前記質量mは設定され固定された定数で
ある請求項3の回転機械の妥協的つりあわせ解法。
4. The compromise balancing solution of a rotating machine according to claim 3, wherein said mass mi is a set and fixed constant.
【請求項5】前記回転数領域は複数である請求項1の回
転機械の妥協的つりあわせ解法。
5. The solution according to claim 1, wherein the number of rotations is plural.
【請求項6】前記軸方向位置と前記質量mは設定され
固定された定数である請求項5の回転機械の妥協的つり
あわせ解法。
6. A compromise solution for a rotating machine according to claim 5, wherein said axial position and said mass mi are set and fixed constants.
【請求項7】第1コンピュータを設計部門に対応させて
配置すること、 第2コンピュータを現場部門に対応させて配置するこ
と、 前記第1コンピュータと前記第2コンピュータを接続す
ることによりデータを前記第1コンピュータと前記第2
コンピュータとに共有させること、 質量m(iは1〜nであり、nは1又は1より大きい
正の整数)を持った錘Wを回転体に取り付ける位置の
半径rと前記質量mと前記回転体の回転数とを定数
とし、前記錘Wの配置で定まる回転体の表面部分の任
意の回転角度位置座標θを変数としm個の軸方向位置に
対応する第1効果ベクトルf(θ)を計算すること、 前記f(θ)を多変数関数とする関数に関して最小二
乗和Sをマーカード法により最小化する方向に計算する
こと、 振動評価の対象である回転数領域で前記Sが許容範囲内
に入る錘Wの回転軸心線の回りの角度位置座標θ
(k)を求めること、 前記回転体に関して現場で第2効果ベクトルを実測する
こととを含み、 前記データは前記第2効果ベクトルを含む回転機械の調
整方法。
7. Arranging a first computer in correspondence with a design department, arranging a second computer in correspondence with a field department, connecting the first computer and the second computer to store data. The first computer and the second computer
Be shared computer, the mass m i (i is 1 to n, n is 1 or a positive integer greater than 1) the radius r i of the position of mounting the weight W i having a rotating body mass m i and the speed and the constant of the rotary body, the weight W i first effect vector corresponding to the m-axis direction position and an arbitrary rotational angular position coordinates θ variable surface portion of the rotary body defined by the arrangement of calculating f m (θ); calculating a minimum square sum S in a direction to minimize the least square sum S by a Marcard method with respect to a function having the f m (θ) as a multivariable function; around the angular position coordinate of the rotation axial line of the weight W i that the at area S falls within the allowable range θ
(K) ; and measuring a second effect vector on site with respect to the rotating body, wherein the data includes the second effect vector.
【請求項8】前記データは、更に、前記θ(k)を含む
請求項7の回転機械の調整方法。
8. The method for adjusting a rotating machine according to claim 7, wherein said data further includes said θ (k) .
【請求項9】前記現場部門は複数である請求項8の回転
機械の調整方法。
9. The method for adjusting a rotating machine according to claim 8, wherein said on-site department is plural.
【請求項10】下記ステップ:質量m(iは1〜nで
あり、nは1又は1より大きい正の整数)を持った錘W
を回転体に取り付ける位置の半径rと前記質量m
と前記回転体の回転数とを定数とし、前記回転体の表面
部分の任意の回転角度位置座標θを変数としm個の軸方
向位置に対応する第1個効果ベクトルf(θ)を計算
すること、 前記f(θ)を多変数とする関数に関して残差二乗和
Sをマーカード法により最小化する方向に計算するこ
と、 振動評価の対象である回転数領域で前記Sが許容範囲内
に入る錘Wの回転軸心線の回りの角度位置座標θ
(k)を求めることとを含むプロセスを実行する第1コ
ンピュータに入力されるプログラムを有する記録媒体
と、 前記記録媒体の前記プログラムの前記定数と前記変数の
解を受け取る複数の第2コンピュータと、 前記第1コンピュータと複数の前記第2コンピュータと
の間を双方向に接続して前記定数と前記変数の解を通信
する通信媒体から形成されるネットワークとを含む回転
機械の調整ネット。
10. A weight W having the following steps: mass m i (i is 1 to n, n is 1 or a positive integer greater than 1).
wherein a radius r i of the position for attaching the i on the rotating body mass m i
And the number of rotations of the rotator as constants, and using the arbitrary rotation angle position coordinate θ of the surface portion of the rotator as a variable, calculate a first effect vector f m (θ) corresponding to m axial positions. Calculating the residual sum of squares S in the direction of minimizing the function using the f m (θ) as a multivariable by the Marcard method, where S is an allowable range in a rotational speed region to be evaluated for vibration. around the angular position coordinate of the rotation axial line of the weight W i that fall within θ
(K) a recording medium having a program input to a first computer for executing a process including: obtaining a solution of the constant and the variable of the program of the recording medium; An adjustment network for a rotary machine, comprising: a network formed from a communication medium that bidirectionally connects the first computer and the plurality of second computers to communicate the constant and the solution of the variable.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN104236798A (en) * 2014-09-17 2014-12-24 西安交通大学 Single-side diagram balance method of pure test mass Nyquist diagram of rotary machine starting and parking
DE112021003969T5 (en) 2020-09-30 2023-05-11 Fanuc Corporation machine tool

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CN104236798A (en) * 2014-09-17 2014-12-24 西安交通大学 Single-side diagram balance method of pure test mass Nyquist diagram of rotary machine starting and parking
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