Dynamic balancing of rotors with manual balancers

• Autorzy: Zachwieja J.

Warianty tytułu

PL

Dynamiczne wyważanie wirników z wykorzystaniem manualnych eliminatorów niewyważenia

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

An unbalance is the most common issue affecting the turbomachinery rotors. A machine operation at high vibration level due to the rotor disk unbalance will result in the damage to rotor bearings. The vibration level in industrial turbomachinery is hardly ever monitored in online systems to record all exceeded parameters. It is usually monitored in the key process machines. The operation of a supervision system will result in their deactivation at reaching the alarm threshold vibration level. The rotor disk is in almost all cases balanced in its own bearings supporting the shaft using the influence coefficient method. In some cases, the rotor disk is balanced in normal operation using automatic balancers. Although they do not solve the rotor unbalance issue, they reduce the vibration level at any given time. The main disadvantage of the system is its high price, often exceeding the costs of a new pump or fan. If technical conditions allow to stop the rotor for a short period, the disk can be balanced using manual balancers, with a significantly lower cost compared to the automatic balancing equipment. The operation of the manual balancing system is described herein.

PL

Niewyważenie jest najczęściej spotykaną imperfekcją wirnika maszyny przepływowej. Praca maszyny przy zwiększonym poziomie wibracji będącym następstwem niewyważenia tarczy powoduje uszkodzenie łożysk wirnika. Poziom drgań przemysłowych maszyn przepływowych rzadko kiedy jest monitorowany w systemie on-line, odnotowującym przekroczenie wartości parametrów uznanych za dopuszczalne. Tak bywa jedynie w przypadkach maszyn kluczowych dla procesu technologicznego. Działanie systemu nadzoru powoduje ich wyłączenie w przypadku osiągnięcia poziomu wibracji określonej progiem alarmowym. Tarcza wirnika jest wyważana w łożyskach podpierających wał prawie zawsze metodą macierzy współczynników wpływu. Tylko w nielicznych przypadkach wyważanie tarczy wirnika odbywa się podczas normalnej eksploatacji z wykorzystaniem automatycznych eliminatorów niewyważenia. Choć nie rozwiązują one problemu niewyważenia wirnika, pozwalają w ograniczonym zakresie na zmniejszenie poziomu jego drgań w dowolnej chwili. Główną wadą tego systemu jest wysoka cena, przewyższająca niejednokrotnie koszt zakupu pompy czy wentylatora. Jeżeli warunki technologiczne pozwalają na zatrzymanie wirnika na krótki czas, można jego tarczę wyważyć przy wykorzystaniu eliminatorów manualnych, których koszt jest znikomy w porównaniu do ceny urządzeń wyważających wirnik w sposób automatyczny. Działanie manualnego systemu wyważania omówiono w niniejszej pracy.

Słowa kluczowe

EN

field balancing; manual balancer; automatical balancer; influence coefficient method; modal balancing

PL

wyważanie w łożyskach własnych; wyważanie modalne; wyważanie ręczne; wyważanie automatyczne; metoda współczynników wpływu

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Diagnostyki Technicznej
• Czasopismo: Diagnostyka
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 15, No. 4
• Strony: 59--64
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., rys., zdj.

Twórcy

autor

Zachwieja J.

• UTP University of Science and Technology in Bydgoszcz, Faculty of Mechanical Engineering

Bibliografia

• [1] Zhou S., Shi J. Active Balancing and Vibration Control of Rotating Machinery: A Survey. The Shock and Vibration Digest, 33 (4), pp. 361-371, 2001.
• [2] Van de Vegte J. Continuous automatic balancing of rotating system, Journal of Mechanical Engineering Science, 6, pp. 264-269, 1964.
• [3] Van de Vegte J., Lake T. Balancing of rotating system during operation, Journal of Sound and Vibration, 57, pp. 225-235, 1978.
• [4] Van de Vegte J., Balancing of flexible rotors during operation. Journal of Mechanical Engineering Science, 23(5), pp. 257–261, 1981.
• [5] Bishop R.E.D. On the possibility of balancing rotating flexible shafts. Journal of Mechanical Engineering Science, 24, pp. 215-220, 1982.
• [6] Lee C.W., Kim Y.D. Modal balancing of flexible rotors during operation: design and manual operation of balancing head. Proceedings of Institution of Mechanical Engineering, 201, pp. 349-355, 1987.
• [7] Gosiewski Z. Automatic balancing of flexible rotors, Part I: Theoretical background. Journal of Sound and Vibrations, 100(4), pp. 551–567, 1985.
• [8] Gosiewski Z. Automatic balancing of flexible rotors, Part II: Synthesis of system. Journal of Sound and Vibrations, 114(1), pp. 103–119, 1987.
• [9] Kim Y.D. Automatic modal balancing of flexible rotors during operation by using a single balancing head. Dissertation, Korea Adv Inst Sci Technol. 1985.
• [10] Lee C.W., Joh Y.D., Kim Y.D., (1990) Automatic modal balancing of flexible rotors during operation. Computer controlled balancing head, In Proc Inst Mech Eng, 204, pp. 19–25.
• [11] Thearle E.L. Automatic dynamic balancers (Part 1. leblanc balancer), 1950 Machine Design, 22, pp. 119–124, 1950.
• [12] Thearle E.L. Automatic dynamic balancers (Part 2. ring, pendulum, ball balancers), Machine Design, 22, pp. 103–106, 1950.
• [13] Alexander J. D. An automatic dynamic balancer. Proceedings of 2nd Southeastern Conference, 2, pp. 415–426, 1964.
• [14] Cade J.W. Self-compensating balancing in rotating mechanisms. Design News, pp. 234–239, 1965.
• [15] Lee J.L., Van Moorhem W.K. Analytical and experimental analysis of a self-compensating dynamic balancer in a rotating mechanism. American Society of Mechanical Engineers Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control, 118, pp. 468–475, 1996.
• [16] Mańka M., Uhl T. Self balencing rotor design - simulation and experimental validation. Archives of Control Sciences, 15 (2), pp. 233-247, 2005.
• [17] Rumin R., Cieślik J. Vibration Control of Rotating Machinery. Conference Active Noise and Vibration Control Methods, Krakow-Wojanow, Poland, 2011.
• [18] Xin P., Hai-Qi W., Jin-Ji G., Mu Yu-Zhe M. Study on online active balancing system of rotating machinery and target control method. WSEAS Transactions on Systems, 13, pp. 302-311, 2014.
• [19] Mańka M., Automatyczne wyrównoważanie maszyn wirujących. Praca doktorska, AGH, Kraków, 2005.
• [20] Taplak H., S. Erkaya S., Uzmay I., Sharif, Passive balancing of a rotating mechanical system using genetic algorithm. University of Technology, Scientia Iranica, Transactions B: Mechanical Engineering, 19 (6), pp. 1502-1510, 2012.
• [21] Ortega A.B., Silva-Navarro G., Colín-Ocampo J., Oliver-Salazar M., Vela-Valdés G. Automatic Balancing of Rotor-Bearing Systems. Advances on Analysis and Control of Vibrations - Theory and Applications, Publisher: InTech, 2012.
• [22] Ortega A.B, Carbajal F.B., Navarro G.S., Salazar M.A.O., Active vibration control of a rotor-bearing system based on dynamic stiffness. Revista Facultad de Ingenieria, Univ. Antioquia, 55, pp. 125-133, 2010.
• [23] Zachwieja J., Wyważanie wirnika wentylatora promieniowego w różnych stanach dynamicznych, UTP, Rozprawy 153, 2012.