JPS6357725B2 - - Google Patents
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- JPS6357725B2 JPS6357725B2 JP55119805A JP11980580A JPS6357725B2 JP S6357725 B2 JPS6357725 B2 JP S6357725B2 JP 55119805 A JP55119805 A JP 55119805A JP 11980580 A JP11980580 A JP 11980580A JP S6357725 B2 JPS6357725 B2 JP S6357725B2
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
- F16F15/22—Compensation of inertia forces
- F16F15/24—Compensation of inertia forces of crankshaft systems by particular disposition of cranks, pistons, or the like
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は複数ロータの結合方法とその装置に係
り、特にタービンと発電機との結合軸系の如く珠
数つなぎにする多スパンロータの結合方法とその
装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method and apparatus for coupling a plurality of rotors, and more particularly to a method and apparatus for coupling multi-span rotors in a chain, such as a coupled shaft system between a turbine and a generator.
一般に、複数のロータを結合する際には、その
前段階の作業として各ロータにつきそれぞれが単
体の状態でのバランシングを施す。バランジング
は単体ロータの不つりあい振動が極力小さくなる
ような修正ウエイト(以下、バランスウエイトと
いうことがある。)をロータに付加することによ
り行う。この方法では修正ウエイトを決定するの
に試行錯誤により行う為、バランス測定技術者の
経験によつても相違するが、相当な手間と費用を
要する。加えてタービンの如く大概のロータは修
正面の数や位置を任意に選ぶことは不可能である
から各単体ロータにおいて残留する不つりあい量
を完全に零にすることも当然不可能となる。従つ
て上記の如き多スパンロータは残留不つりあい量
を多量にもつた複数のロータで構成されることに
なる。 Generally, when a plurality of rotors are combined, each rotor is balanced individually as a preliminary step. Balancing is performed by adding a correction weight (hereinafter sometimes referred to as a balance weight) to the rotor so that the unbalanced vibration of the single rotor is minimized. In this method, the correction weights are determined by trial and error, which requires considerable effort and expense, although this will vary depending on the experience of the balance measurement engineer. In addition, in most rotors such as turbines, it is impossible to arbitrarily select the number and position of correction surfaces, so it is naturally impossible to completely reduce the amount of unbalance remaining in each individual rotor to zero. Therefore, the multi-span rotor as described above is composed of a plurality of rotors having a large amount of residual unbalance.
ところで、一つの興味ある現象として、各ロー
タを結合した際の各ロータ間の相対角度により、
多スパンロータ系としての振動が種々異なること
が経験された。すなわち、ある相対角度の場合は
振動が大、他のある相対角度の場合は振動が小と
なるなどのことである。このことは、各ロータの
相対角度を適切に選ぶことにより、多スパンロー
タ系としての振動を小さくすることが可能である
ことを意味する。しかし最適角度を、多数回の試
行錯誤によつて決定するのは莫大な時間と経費を
要し、実用的ではない。そこで、多数回の試行錯
誤を要せずに振動抑制の為の最適角度条件を見出
すことが要望された。 By the way, one interesting phenomenon is that depending on the relative angle between each rotor when they are combined,
It has been experienced that the vibrations as a multi-span rotor system vary. That is, for a certain relative angle, the vibration is large, and for another certain relative angle, the vibration is small. This means that by appropriately selecting the relative angle of each rotor, it is possible to reduce vibration as a multi-span rotor system. However, determining the optimal angle through trial and error many times requires a huge amount of time and expense, and is not practical. Therefore, it was desired to find the optimal angular conditions for vibration suppression without requiring many trials and errors.
そこで本発明の目的は、ロータ相互の最適位相
角を合理的に決定することにより低振動の多スパ
ンロータを実現することが可能な複数ロータの結
合方法とその装置を提供するにある。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a method and apparatus for coupling multiple rotors that can realize a multi-span rotor with low vibration by rationally determining the optimum phase angle between the rotors.
本発明は、隣接する各ロータ間の最適位相角を
未知数としてこの相対角度を多スパンロータの振
動が最小となる条件のもとに計算によつて決定
し、この決定に基づいて複数ロータを結合するも
のである。 The present invention uses the optimum phase angle between adjacent rotors as an unknown quantity to determine this relative angle by calculation under the condition that the vibration of the multi-span rotor is minimized, and connects multiple rotors based on this determination. It is something.
以下、本発明のロータ結合方法とその装置を図
面に従つて説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The rotor coupling method and apparatus of the present invention will be explained below with reference to the drawings.
第1図は本発明の一実施例を示すロータ結合装
置の構成図であり、第2図はこの実施例の作用内
容を示すフローチヤートである。 FIG. 1 is a block diagram of a rotor coupling device showing one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a flowchart showing the operation of this embodiment.
本実施例の装置は記憶装置、演算器、判定器、
並びに表示装置から構成される。単体ロータバラ
ンス後の残留不つりあい振動を各単体ロータ毎に
求めてこれを記憶する記憶装置1と、各単体ロー
タの影響係数及びロータ結合後の影響係数を記憶
する記憶装置とを演算器3に接続する。演算器3
は上記2つの記憶装置からの情報に基づき等価残
留不つりあい量を後述する影響係数法によつて求
めるものである。ここで影響係数はα(r) noiで示さ
れ、単体ロータiの軸方向n番目の位置に単位質
量の不つりあいが存在する場合に速度(r)の条
件下でm点に現われる振動を表わす(m、nの関
数については第3図を参照。)。また、等価残留不
つりあい量とは、複数の単体ロータを結合して多
スパンロータを構成する前段階として、各単体ロ
ータの軸方向に分布して存在する残留不つりあい
を、軸方向の数箇所に限定して代表させたもので
ある。演算器3は次の演算器4に接続する。演算
器4は演算器3にて求められた等価残留不つりあ
い量の軸方向の分布と同じ分布の組合せ影響係数
を計算するものである。演算器4は次の演算器5
に接続する。演算器5は演算器4にて求められた
組合せ影響係数からロータ相互の結合角度を求め
るものである。次に演算器5はここで求められた
結合角度に従つてロータを結合した後の振動を予
測計算する演算器6に接続する。演算器6はここ
で得られた予測振動を許容振動値と比較する判定
器7と接続し、判定器7には表示装置8と演算器
9とを接続し、演算器9の出力端も表示装置8に
接続する。演算器9は振動が許容値を満たさない
場合にバランス計算を行つてそのバランスウエイ
トを付加した後の残留振動を計算するものであ
り、表示装置8はロータ相互の結合角度の関係や
振動予測値、付加すべきバランスウエイトの大き
さや角度、軸方向位置等を表示するものである。
またこれとは別の表示装置10を演算器3と接続
する。表示装置10は演算器3で求めた等価残留
不つりあいの大きさ、角度、軸方向位置及びこれ
らの値の精度を表示する監視用装置である。 The device of this embodiment includes a storage device, an arithmetic unit, a determiner,
and a display device. A storage device 1 for determining and storing the residual unbalance vibration after single rotor balance for each single rotor, and a storage device for storing the influence coefficient of each single rotor and the influence coefficient after rotor combination are provided in the computing unit 3. Connecting. Arithmetic unit 3
The equivalent residual unbalance amount is determined based on the information from the two storage devices using the influence coefficient method described later. Here, the influence coefficient is expressed as α (r) noi , and represents the vibration that appears at point m under the condition of speed (r) when there is an unbalance of unit mass at the nth position in the axial direction of single rotor i. (See Figure 3 for the functions of m and n.) In addition, the equivalent residual unbalance amount refers to the amount of residual unbalance that exists distributed in the axial direction of each single rotor at several locations in the axial direction, as a step before combining multiple single rotors to form a multi-span rotor. This is a limited representation. The computing unit 3 is connected to the next computing unit 4. The calculator 4 calculates the combination influence coefficient of the same distribution as the axial distribution of the equivalent residual unbalance determined by the calculator 3. Arithmetic unit 4 is the next arithmetic unit 5
Connect to. The calculator 5 calculates the coupling angle between the rotors from the combined influence coefficients determined by the calculator 4. Next, the computing unit 5 is connected to a computing unit 6 which predicts and calculates the vibration after the rotor is coupled in accordance with the coupling angle determined here. The calculator 6 is connected to a determiner 7 that compares the predicted vibration obtained here with an allowable vibration value, and the determiner 7 is connected to a display device 8 and a calculator 9, and the output terminal of the calculator 9 is also displayed. Connect to device 8. The calculator 9 performs balance calculation when the vibration does not meet the allowable value and calculates the residual vibration after adding the balance weight, and the display device 8 displays the relationship between the coupling angles of the rotors and predicted vibration values. , the size, angle, axial position, etc. of the balance weight to be added are displayed.
Further, another display device 10 is connected to the arithmetic unit 3. The display device 10 is a monitoring device that displays the magnitude, angle, and axial position of the equivalent residual unbalance determined by the calculator 3, as well as the accuracy of these values.
以上のような構成の装置において、作用は以下
の通りである。尚、説明簡単化の為に次の記号を
使用する。 In the device configured as above, the operation is as follows. Note that the following symbols are used to simplify the explanation.
m;演算器の軸方向の振動検出位置を示す番号
(m=1、2、……、M。第3図参照。)
n、n′;単体ロータに等価的に或いは実際に存在
する不つりあいの軸方向における位置を示す番
号(n=1、2、……、N。n′=1、2、…
…、N′。第3図参照。)
i;単体ロータの番号(i=1、2、……、I。)
l;結合ロータの軸方向の振動検出位置を示す番
号(l=1、2、……、L、L=M×I。)
r;単体ロータの回転速度を表わす番号(r=
1、2、……、R。)
V(r) ni;単体ロータiにおいてバランス後の速度
(r)におけるm点の残留不つりあい振動
α(r) noi;単体ロータiの軸方向n番目の位置に単位
質量の不つりあいが存在する場合に、速度
(r)の条件下でm点に現われる振動を表わし
た影響係数
Woi;単体ロータiの軸方向n番目の位置に存在
する等価残留不つりあい量
Uo′i;単体ロータiの軸方向n′番目の位置に実際
に存在する不つりあい量
Wi;単体ロータiの等価残留不つりあい量の集
合ベクトル(Wi={W1、W2、……、WN}i)
V(r) l;結合ロータにおいて速度(r)におけるm
点の残留不つりあい振動
A(r) li;i番目の単体ロータに単位組合せ質量の不
つりあいが存在する場合に速度(r)の条件下
で結合ロータのm点に現われる不つりあい振動
を表わした結合ロータの組合せ影響係数
JW、Jθ;評価関数
先ずバランスされた単体ロータの残留不つりあ
い振動を各振動検出点で求めておく。そしてこの
残留振動を記憶装置1に記憶させておく。これと
は別に単体ロータの影響係数を計算或いは実測で
求めておき、また各単体ロータを結合した時の影
響係数も計算(若しくは過去に同一型式のロータ
について実測したデータがあればそのデータ)で
求めておいて、これらを記憶装置2に記憶させて
おく。次にこれらの記憶データに基づいて演算器
3において各単体ロータの等価残留不つりあい量
を決定する。等価残留不つりあい量は次のように
して決定する。m: Number indicating the vibration detection position in the axial direction of the computing unit (m = 1, 2, ..., M. See Figure 3.) n, n': Unbalance that equivalently or actually exists in the single rotor A number indicating the position in the axial direction (n = 1, 2, ..., N. n' = 1, 2, ...
…, N′. See Figure 3. ) i; Number of single rotor (i=1, 2,..., I.) l; Number indicating the vibration detection position in the axial direction of the combined rotor (l=1, 2,..., L, L=M× I.) r; Number representing the rotational speed of a single rotor (r=
1, 2, ..., R. ) V (r) ni ; Residual unbalance vibration at point m in single rotor i at post-balance speed (r) α (r) noi ; Unbalance of unit mass exists at the nth position in the axial direction of single rotor i In the case of Unbalance amount W i that actually exists at the n'th position in the axial direction of i; Set vector of equivalent residual unbalance amounts of single rotor i (W i = {W 1 , W 2 , ..., W N } i ) V (r) l ; m at speed (r) in coupled rotor
Point residual unbalance vibration A (r) li ; represents the unbalance vibration that appears at point m of the combined rotor under the condition of speed (r) when there is unbalance of the unit combined mass in the i-th single rotor. Combination influence coefficients JW , Jθ of coupled rotors: Evaluation function First, residual unbalanced vibration of the balanced single rotor is determined at each vibration detection point. Then, this residual vibration is stored in the storage device 1. Separately, calculate or actually measure the influence coefficient of a single rotor, and also calculate the influence coefficient when each rotor is combined (or use data from past measurements of rotors of the same type if available). These are determined and stored in the storage device 2. Next, based on these stored data, the computing unit 3 determines the equivalent residual unbalance amount of each single rotor. The equivalent residual unbalance amount is determined as follows.
単体ロータはロータ結合前に公知の手段で充分
にバランスされるが、許容値を満た範囲でのバラ
ンスの為、ロータには前記の如く残留不つりあい
振動が存在する。この残留不つりあい量は第4図
aに示す如く軸方向位置に多数分存している。図
中単体ロータはロータ101と、ロータ101を
支持する軸受102と、ロータ101を複数個結
合する時のカツプリング103,104とから構
成される。今、ロータ番号iの単体ロータをバラ
ンスした時の残留不つりあい振動V(r) niと、等価残
留不つりあい量Woiを付加した時の残留不つりあ
い振動Vni (r)との偏差ΔVni (r)を求めると次の(1)式
のようになる。 Although the single rotor is sufficiently balanced by known means before the rotors are coupled, residual unbalance vibrations exist in the rotor as described above because the balance is within the tolerance range. This residual unbalance amount exists in many axial positions as shown in FIG. 4a. The single rotor shown in the figure is composed of a rotor 101, a bearing 102 that supports the rotor 101, and couplings 103 and 104 for connecting a plurality of rotors 101. Now, the deviation ΔV ni between the residual unbalance vibration V (r) ni when the single rotor with rotor number i is balanced and the residual unbalance vibration V ni (r) when the equivalent residual unbalance amount W oi is added Calculating (r) gives the following equation (1).
ΔV(r) ni=V(r) ni−Σα(r) noi・Woi ……(1)
(1)式中のΔV(r) niが小さくなる程、Woiは実際に存
在する残留不つりあい量Uo′iをモデル化すること
になる。そこでこの条件を満たす為に次の評価関
数を定義する。ΔV (r) ni = V (r) ni −Σα (r) noi・W oi ...(1) As ΔV (r) ni in equation (1) becomes smaller, W oi becomes smaller than the actually existing residual defect. The balance amount U o ′ i will be modeled. Therefore, in order to satisfy this condition, the following evaluation function is defined.
JW=R
〓r=1
M
〓m=1
|ΔV(r) ni|2 ……(2)
すなわち(2)式を最小にするWoiを求れば良いの
で次の(3)式の解を得れば等価残留不つりあい量が
決定する。J W = R 〓 r=1 M 〓 m=1 |ΔV (r) ni | 2 ……(2) In other words, since it is sufficient to find W oi that minimizes equation (2), the following equation (3) Once the solution is obtained, the equivalent residual unbalance amount is determined.
∂JW/∂Woi=0(n=1、2、……、N) ……(3)
第4図b,cには同図aのロータに存在する不
つりあいを等価的に分布された例を示す。bは
W1について、cはW3について示している。等価
残留不つりあいは各ロータにおいてあたかも1つ
だけ存在するかの如く次の様に表わす。∂J W /∂W oi =0 (n=1, 2, ..., N) ...(3) Figure 4 b and c show the equivalent distribution of the unbalance existing in the rotor in figure a. Here is an example. b is
For W 1 , c is for W 3 . The equivalent residual unbalance is expressed as follows as if only one existed in each rotor.
Wi{W1、W2、……、WN}i ……(4)
こうして求められた各ロータの等価残留不つり
あい分布について、ある軸方向1箇所を基準にし
てロータ結合時の組合せ影響係数を次の演算器4
にて求める。具体的には次のようにして組合せ影
響係数を求める。 W i {W 1 , W 2 , ..., W N } i ...(4) Regarding the equivalent residual unbalance distribution of each rotor obtained in this way, the combination influence when the rotors are connected with one point in a certain axial direction as a reference The coefficient is calculated by the following operator 4
Find it at Specifically, the combination influence coefficient is determined as follows.
(4)式に示した等価残留不つりあい量を大きさと
取り付け角度で表わすと次の(5)式のようになる。 The equivalent residual unbalance shown in equation (4) can be expressed in terms of size and installation angle as shown in equation (5) below.
|Wi|ej〓i={|W1|・ej〓1、|W2|・ej〓
2……|WN|・ej〓N}i……(5)
(5)式中θiは各ロータ相互の結合角度である。(5)
式の等価残留不つりあい分布に対して、組合せ影
響係数を求める為にn=1のW1を基準にして次
の不つりあい分布を考える。 |W i |e j 〓 i = {|W 1 |・e j 〓 1 , |W 2 |・e j 〓
2 ... |W N |・e j 〓 N } i ...(5) In formula (5), θ i is the coupling angle between each rotor. (Five)
In order to obtain the combination influence coefficient for the equivalent residual unbalance distribution in the equation, consider the following unbalance distribution using W 1 with n=1 as a reference.
{1、|W2|/|W1|ej(〓2 〓1)、……、|W2|/|W
1|ej(〓N-〓1)}i
ここでロータ直結後のロータ軸方向の振動検出
位置番号をl(l=1、2、……、L;、L=M
×I)とする。これより上記ロータ番号iの不つ
りあい分布に対して振動検出位置l点で回転速度
(r)における組合せ影響係数A(r) liをつぎの(6)式
によつて求めることができる。すなわち、
A(r) li={K(r) l1・1+K(r) l1|W2|/|W1|ej(〓2-
〓1)+……+K(r) lN1WN|/|W1|ej(〓N-〓1)}i……(
6)
ここで{K(r) lo}iは各単体ロータを結合したとき、
ロータiの軸方向n番目の位置に単位質量の不つ
りあいが存在する場合に、速度(r)の条件下で
l点に現われる振動を表わした影響係数である。
(6)式でn=1を基準としたが、特に番号nに限定
する必要はない。これを全てのロータ番号iのロ
ータについて行う。{1, |W 2 |/|W 1 |e j( 〓 2 〓 1) ,..., |W 2 |/|W
1 |e j( 〓 N- 〓 1) } iHere, the vibration detection position number in the rotor axial direction after direct connection to the rotor is l (l = 1, 2, ..., L;, L = M
×I). From this, the combination influence coefficient A (r) li at the rotational speed (r) at the vibration detection position l for the unbalance distribution of the rotor number i can be determined by the following equation (6). That is, A (r) li = {K (r) l1・1+K (r) l1 |W 2 |/|W 1 |e j( 〓 2-
〓 1) +……+K (r) lN 1W N |/|W 1 |e j( 〓 N- 〓 1) } i ……(
6) Here, {K (r) lo } i is when each single rotor is combined,
This is an influence coefficient representing the vibration that appears at point l under the condition of speed (r) when there is an unbalance of unit mass at the n-th position in the axial direction of rotor i.
Although n=1 was used as the standard in equation (6), there is no need to limit the number to n. This is done for all rotors with rotor number i.
A(r) ni=αn1・1+αn2|W2|/|W1|ej(〓2-〓1)+
……+αni|WN|/|W1|ej(〓N-〓1)……(6)
各単体ロータに存在している残留つりあい量に
よつてロータ結合時に不つりあい振動が発生する
が、次の演算器5では前記演算器4からの出力を
使用し、ロータ主要部の不つりあい振動の自乗和
を最小にする最小自乗法を利用して複数ロータの
相互の角度関係を決定する。具体的には次のよう
にして結合角度を求める。A (r) ni =α n1・1+α n2 |W 2 |/|W 1 |e j( 〓 2- 〓 1) +
……+α ni |W N |/|W 1 |e j( 〓 N- 〓 1) ……(6) Unbalanced vibration occurs when the rotors are connected due to the amount of residual balance that exists in each single rotor. However, the next computing unit 5 uses the output from the computing unit 4 to determine the mutual angular relationship of the plurality of rotors by using the least squares method that minimizes the sum of squares of the unbalanced vibrations of the rotor main part. . Specifically, the bond angle is determined as follows.
先の(5)式にて示した各ロータの角度θiが求める
べき値であるが、この値はi個のロータの内特定
のロータを基準にとつた角度と考えて良い。ロー
タ結合後の振動V(r) lは、組合せ影響係数A(r) liと残
留不つりあい量Wiとから次の(7)式で表わされる。 The angle θ i of each rotor shown in equation (5) above is the value to be determined, but this value can be considered to be an angle based on a specific rotor among the i rotors. The vibration V (r) l after rotor coupling is expressed by the following equation (7) from the combination influence coefficient A (r) li and the residual unbalance amount W i .
V(r) l=I
〓i=1
A(r) li・Wi ……(7)
次にロータの不つりあい振動V(r) lの自乗和とし
て評価関数J〓を定義する。 V (r) l = I 〓 i=1 A (r) li・W i ...(7) Next, define the evaluation function J〓 as the sum of squares of the rotor's unbalanced vibration V (r) l .
J〓=R
〓r=1
L
〓l=1
|V(r) l|2 ……(8)
(7)式で不つりあい量Wiの大きさ|Wi|は、(5)
式の各不つりあい量要素から各ロータi毎に基準
のnを定めてその大きさ|Wo|iで代表する。 J〓= R 〓 r=1 L 〓 l=1 |V (r) l | 2 ...(8) In equation (7), the magnitude of the unbalance amount W i |W i | is (5)
A standard n is determined for each rotor i from each unbalance element in the equation, and its size is represented by |W o | i .
|Wi|=|Wo|i ……(9)
(7)式、(9)式のもとで(8)式を最小にするθiを求め
れば、ロータ結合後の不つりあい振動をできるだ
け小さくすることができる。すなわち次の連立方
程式を得る。 |W i |=|W o | i ...(9) If we find θ i that minimizes equation (8) under equations (7) and (9), we can calculate the unbalanced vibration after rotor coupling. can be made as small as possible. In other words, we obtain the following simultaneous equations.
∂J/∂θi=0(i=1、2、……、I) ……(10)
従つてロータ相互の結合後の角度関係は、各ロ
ータの基準位置nで比較すると{θo1、θo2+θ2−
θ1、……、θNI+θI−θI}となる(θo1はロータ1
の
角度を、θo2+θ2−θ1はロータ2の角度を、そし
てθNI+θI−θIはロータIの角度を示す。)。従つて
この角度関係を保つように結合すれば、結合後の
不つりあい振動が最小さなる。 ∂J/∂θ i =0 (i=1, 2, ..., I) ...(10) Therefore, the angular relationship between the rotors after mutual connection is {θ o1 , θ o2 +θ 2 −
θ 1 , ..., θ NI + θ I − θ I } (θ o1 is rotor 1
θ o2 +θ 2 −θ 1 represents the angle of rotor 2, and θ NI +θ I −θ I represents the angle of rotor I. ). Therefore, if the parts are coupled so as to maintain this angular relationship, the unbalanced vibration after coupling will be minimized.
次に演算器5で求めた結合に従つてロータを結
合した後の不つりあい振動を演算器6で予測計算
し、判定器7で許容振動値との比較判定を行う。
予測計算は演算器5にて得られたθiを(5)式に代入
して組合せ影響係数A(r) lを求めた後これを(7)式に
代入して行う。 Next, the calculator 6 predicts and calculates the unbalanced vibration after the rotors are coupled according to the coupling determined by the calculator 5, and the determiner 7 compares and determines the unbalanced vibration with the allowable vibration value.
The prediction calculation is performed by substituting θ i obtained by the calculator 5 into equation (5) to obtain a combined influence coefficient A (r) l , and then substituting this into equation (7).
判定器7の判定の結果、許容振動値を満足して
いればロータ相互の結合角度の関係及び振動予測
値を表示装置8に表示する。一方、判定器7の判
定の結果、振動が許容値を満たさない場合には、
演算器9にてバランス計算を行い、そのバランス
ウエイトを付加した後の残留振動を計算する。そ
してこの後に表示装置8にロータ相互の結合角度
の関係、付加すべきバランスウエイトの大きさ、
角度、軸方向位置及び振動予測値を表示する。 As a result of the determination by the determiner 7, if the allowable vibration value is satisfied, the relationship between the coupling angles of the rotors and the predicted vibration value are displayed on the display device 8. On the other hand, if the vibration does not satisfy the allowable value as a result of the determination by the determiner 7,
A balance calculation is performed by the calculator 9, and residual vibration after adding the balance weight is calculated. After that, the display device 8 shows the relationship between the coupling angles of the rotors and the size of the balance weight to be added.
Displays angle, axial position, and predicted vibration values.
判定器7の判定の結果、不つりあい振動が許容
値を超えた場合には、演算器3で求めた各単位ロ
ータの等価残留不つりあい量の精度を検討する。
等価残留不つりあい量の精度が必ずしも充分でな
い場合には、再び等価残留不つりあい分布を変え
て演算器3の作業に戻る。ロータに存在する不つ
りあい分布はロータによつて異なつているので、
その等価残留不つりあい分布も異なつている場合
が多い。その為、等価残留不つりあい分布を適切
に選ばなければ、結合後の振動は改善されない。
この判断基準としては(4)式の等価残留不つりあい
量から、(1)式を用いて(2)式、(3)式の評価関数JW
の大小関係を求めこれを利用する。一方、等価残
留不つりあい量の精度が充分良好であるにもかか
わらず結合時の振動予測値が許容値を超える場合
には、バランスシミユレーシヨンを行つて、ロー
タに付加すべきバランスウエイトの軸方向位置、
角度、及び大きさを算出する。ここでバランスシ
ミユレーシヨンは公知の手段で充分に行うことが
可能である(例えば、塩幡、藤沢、機械学会論文
集、vol.45、No.391、「多軸受回転軸系のつりあわ
せ法」参照。)。その後算出したバランスウエイト
をロータに付加する。 As a result of the determination by the determiner 7, if the unbalanced vibration exceeds the allowable value, the accuracy of the equivalent residual unbalance amount of each unit rotor determined by the calculator 3 is examined.
If the accuracy of the equivalent residual unbalance amount is not necessarily sufficient, the equivalent residual unbalance distribution is changed again and the operation of the calculator 3 is returned to. Since the unbalance distribution that exists in the rotor differs depending on the rotor,
In many cases, the equivalent residual unbalance distribution is also different. Therefore, vibration after coupling cannot be improved unless the equivalent residual unbalance distribution is appropriately selected.
As a criterion for this judgment, from the equivalent residual unbalance amount in equation (4), using equation (1), we use the evaluation function J W of equations (2) and (3).
Find the relationship between the magnitudes of and use this. On the other hand, if the predicted vibration value during coupling exceeds the allowable value even though the accuracy of the equivalent residual unbalance amount is sufficiently good, perform balance simulation to determine the balance weight to be added to the rotor. axial position,
Calculate the angle and size. Here, the balance simulation can be sufficiently performed by known means (for example, Shiohata, Fujisawa, Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers, vol. 45, No. 391, ``Balancing of a multi-bearing rotating shaft system'') ). After that, the calculated balance weight is added to the rotor.
こうして不つりあい振動予測値が許容値内であ
る場合、及び該バランスウエイト付加作業を終え
た場合にロータの結合を行う。そしてその後にロ
ータの運転に入る。 In this manner, the rotor is coupled when the unbalance vibration predicted value is within the allowable value and when the balance weight addition work is completed. After that, the rotor starts operating.
以上述べてきた本実施例を採用することによ
り、多スパンロータ系の軸振動を最小とするよう
なロータ相互の最適角度を迅速に決定することが
可能となる。これにより、結合時において従来行
つていた試行錯誤による各単体ロータ間の角度決
定の過程を除去できるようになる。従来法では、
多スパンロータが最小規模の2スパンロータの場
合であれば、一方のロータを基準にして他方のロ
ータの角度を順次ずらしていく試行を繰返せば、
全部の試行を行つた後、最適角度を求めることが
可能である。しかしある相対角度に設定した後、
その都度2スパンロータを運転して振動計測を行
わなければならず、多大の時間と経費を消費する
ことになる。多スパンロータが3スパンロータ以
上の大規模系ともなれば、相対角度の組合せは一
挙に多くなり、膨大な回数の試行を繰返さなけれ
ばならないことになる。つまり最適角度が求まる
までの時間と経費は実行不可能なオーダーとな
る。これに対して本実施例を採用するならば、試
行運転を行うことなく最適角度の組合せを求るこ
とが可能であり、合理的に低振動の多スパンロー
タを提供することが可能である。 By employing the present embodiment described above, it becomes possible to quickly determine the optimal angle between the rotors that minimizes the shaft vibration of the multi-span rotor system. This makes it possible to eliminate the process of determining the angle between each single rotor by trial and error, which was conventionally performed at the time of coupling. In the conventional method,
If the multi-span rotor is the smallest two-span rotor, repeat trials of sequentially shifting the angle of one rotor with respect to the other.
After performing all trials it is possible to determine the optimal angle. But after setting it to some relative angle,
It is necessary to operate the two-span rotor each time to measure vibrations, which consumes a great deal of time and expense. If the multi-span rotor becomes a large-scale system with three or more span rotors, the number of combinations of relative angles will increase at once, and a huge number of trials will have to be repeated. In other words, the time and expense required to find the optimal angle are of an unfeasible order. On the other hand, if this embodiment is adopted, it is possible to find the optimum combination of angles without performing a trial run, and it is possible to provide a multi-span rotor with reasonably low vibration.
ところで以上の最適結合角度方法では、ロータ
結合の最適角度が決定されても、実際には構造的
に任意の角度をとり得ない場合がある。例えば、
カツプリングにその周方向に沿つてボルト孔があ
る為、ロータ相互の結合角度調整はボルト孔のピ
ツチ角の範囲に限られる。このような場合は、計
算された最適角度に最も近い条件でロータを結合
すればよい。最適結合角度条件からずれて結合す
る場合、必然的に不つりあい振動は増加するが、
振動が許容値を超えた場合にはバランスシミユレ
ーシヨンを行つてバランス修正を施せば、低振動
のロータを提供することが可能である。 By the way, in the above-mentioned optimum coupling angle method, even if the optimum angle for rotor coupling is determined, it may not actually be possible to take an arbitrary angle due to the structure. for example,
Since the coupling ring has bolt holes along its circumferential direction, adjustment of the coupling angle between the rotors is limited to the range of the pitch angle of the bolt holes. In such a case, the rotors may be coupled under conditions closest to the calculated optimal angle. When coupling deviates from the optimum coupling angle conditions, unbalanced vibration will inevitably increase, but
If the vibration exceeds the allowable value, a balance simulation can be performed to correct the balance, thereby making it possible to provide a rotor with low vibration.
各単体ロータに残存する不つりあい分布を適切
に軸方向の位置に集中化させ、更に各単体ロータ
を適切に結合させるならば、バランスシミユレー
シヨンがバランスウエイトの付加を行わずとも良
い場合が多い。またロータによつてはこれらバラ
ンス作業が必要となるが、この場合ではバランス
ウエイト付加作業はロータ単体時に実行するので
あるから作業内容として極めて容易である。 If the unbalance distribution remaining in each individual rotor is appropriately concentrated in the axial position and furthermore, each individual rotor is appropriately coupled, balance simulation may not require the addition of balance weights. many. Further, depending on the rotor, such balancing work is required, but in this case, the work of adding a balance weight is performed when the rotor is a single rotor, so the work content is extremely easy.
以上述べた如く本発明によればロータ相互の最
適位相角を合理的に決定することにより、試行運
転を行わずに低振動の多スパンロータを実現する
ことが可能になるという効果がある。 As described above, according to the present invention, by rationally determining the optimum phase angle between the rotors, it is possible to realize a multi-span rotor with low vibration without performing a trial operation.
第1図は本発明の複数ロータの結合装置の一実
施例を示す構成図、第2図はこの実施例のフロー
図、第3図は単体ロータにおける振動検出位置及
び不つりあい点の軸方向位置の一例を示す説明
図、第4図は単体ロータの残留不つりあい分布及
び等価残留不つりあい分布を示す説明図である。
1,2……記憶装置、3,4,5,6,9……
演算器、7……判定器、8,10……表示装置、
101……ロータ、102……軸受、103,1
04……カツプリング。
Fig. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a coupling device for multiple rotors of the present invention, Fig. 2 is a flow diagram of this embodiment, and Fig. 3 is a vibration detection position and an axial position of an unbalance point in a single rotor. FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of the residual unbalance distribution and the equivalent residual unbalance distribution of a single rotor. 1, 2... Storage device, 3, 4, 5, 6, 9...
Arithmetic unit, 7...determiner, 8, 10...display device,
101...Rotor, 102...Bearing, 103,1
04...Katsupring.
Claims (1)
ロータの結合方法において、結合前の各単体ロー
タに存在する不つりあい量及び影響係数から結合
前の各単体ロータについての等価残留不つりあい
量を求め、各単体ロータ相互間の位相角の函数と
して表わされるロータ結合時の組合せ影響係数と
前記等価不つりあい量との積の自乗和が最小とな
る前記位相角を演算により求めて、この位相角に
したがい各ロータを結合することを特徴とする複
数ロータの結合方法。 2 特許請求の範囲第1項に記載の複数ロータの
結合方法において、各単体ロータ相互間の最適位
相角を演算して求めた後に、結合後を想定した不
つりあい振動を演算して求め、この予測値を許容
値と比較し、許容値以下であれば直ちに前記結合
作業に入り、許容値を上回ればバランスシミユレ
ーシヨンを行つて結合軸系に対する修正ウエイト
を算出し、この修正ウエイトを単体ロータに付加
した後に前記結合作業に入るようにしたことを特
徴とする複数ロータの結合方法。 3 特許請求の範囲第1項または第2項に記載の
複数ロータの結合方法において、各単体ロータの
軸方向に分布して存在する残留不つりあいを軸方
向の数箇所に限定して等価不つりあいを定義し、
この値を代表値として等価残留不つりあい量を求
めることを特徴とする複数ロータの結合方法。 4 特許請求の範囲第3項に記載の複数ロータの
結合方法において、前記代表値から結合軸系の組
合せ影響係数を演算して求め、この値を用いて前
記角度算出を行うようにしたことを特徴とする複
数ロータの結合方法。 5 単体ロータバランス後の残留不つりあい振動
を記憶する第1の記憶装置と、少なくとも単体ロ
ータの影響係数を記憶する第2の記憶装置と、両
記憶装置から提供される情報を基にして各単体ロ
ータの等価残留不つりあい量を求める第1の演算
器と、単体ロータ相互間の位相角と単体ロータの
影響係数から組合せ影響係数を求める第2の演算
器と、この組合せ影響係数と前記等価不つりあい
量を基にして組み合せロータの残留振動が最小と
なるロータ相互の最適位相角度を求める第3の演
算器と、これらの演算結果を表示する表示装置と
を有することを特徴とする複数ロータの結合装
置。 6 特許請求の範囲第5項に記載の複数ロータの
結合装置において、前記第3の演算器と前記表示
装置との間に、前記第3の演算器で求めた結果に
従つてロータを結合した際の振動を予測演算する
第4の演算器と、この予測値を許容値と比較する
判定器とを設け、この判定器には前記予測値が許
容値を満足しない場合にさらにバランス計算を行
つて修正ウエイトを求める第5の演算器を付設す
ることを特徴とする複数ロータの結合装置。[Scope of Claims] 1. In a method of connecting multiple rotors in which single rotors are connected in the axial direction, an equivalent value for each single rotor before combination is determined from the amount of unbalance and influence coefficient existing in each single rotor before combination. Calculate the amount of residual unbalance, and calculate the phase angle at which the sum of squares of the product of the combined influence coefficient when the rotors are coupled, which is expressed as a function of the phase angle between each single rotor, and the equivalent amount of unbalance is the minimum. A method for coupling a plurality of rotors, characterized in that each rotor is coupled according to this phase angle. 2. In the method for coupling a plurality of rotors as set forth in claim 1, after calculating and determining the optimum phase angle between each single rotor, the unbalanced vibration assuming the state after coupling is calculated and determined. The predicted value is compared with the allowable value, and if it is less than the allowable value, the above-mentioned joining work is started immediately. If it is above the allowable value, a balance simulation is performed to calculate the corrected weight for the joint shaft system, and this corrected weight is applied to the single unit. A method for joining a plurality of rotors, characterized in that the joining operation begins after the rotors are attached. 3. In the method for coupling multiple rotors according to claim 1 or 2, the residual unbalance distributed in the axial direction of each single rotor is limited to several locations in the axial direction, and equivalent unbalance is achieved. define,
A method for coupling multiple rotors, characterized in that an equivalent residual unbalance amount is determined using this value as a representative value. 4. In the method for coupling a plurality of rotors according to claim 3, a combination influence coefficient of the coupled shaft system is calculated and determined from the representative value, and this value is used to calculate the angle. Features a method for connecting multiple rotors. 5 A first storage device that stores the residual unbalance vibration after single rotor balance, a second storage device that stores at least the influence coefficient of the single rotor, and a first storage device that stores the residual unbalance vibration after single rotor balance, and a second storage device that stores at least the influence coefficient of the single rotor. a first calculator for calculating the equivalent residual unbalance of the rotor; a second calculator for calculating a combined influence coefficient from the phase angle between the single rotors and the influence coefficient of the single rotor; A multi-rotor system comprising: a third calculating unit that calculates the optimum phase angle between the rotors at which residual vibration of the combined rotors is minimized based on the amount of balance; and a display device that displays the results of these calculations. Coupling device. 6. In the multiple rotor coupling device according to claim 5, the rotors are coupled between the third arithmetic unit and the display device according to the result obtained by the third arithmetic unit. A fourth calculator is provided to predict and calculate the vibration at the time of the vibration, and a determiner to compare this predicted value with an allowable value, and this determiner further performs a balance calculation when the predicted value does not satisfy the allowable value. A coupling device for a plurality of rotors, characterized in that a fifth arithmetic unit for calculating a correction weight is attached thereto.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11980580A JPS5747050A (en) | 1980-09-01 | 1980-09-01 | Method and apparatus to connect several rotors |
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Publications (2)
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JPS5747050A JPS5747050A (en) | 1982-03-17 |
JPS6357725B2 true JPS6357725B2 (en) | 1988-11-14 |
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CN102323009B (en) * | 2011-08-24 | 2013-06-26 | 四川省川威集团有限公司 | Dynamic balance correcting method for fan |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5562337A (en) * | 1978-11-04 | 1980-05-10 | Nissan Motor Co Ltd | Phase matching method between tire and load wheel and its device |
-
1980
- 1980-09-01 JP JP11980580A patent/JPS5747050A/en active Granted
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