离心压缩机的不平衡响应分析——漫话API617-2022

文摘   科学   2024-10-04 07:08   北京  
离心压缩机的不平衡响应分析
Critical speed and unbalance response of centrifugal compressor 

1. 不平衡响应分析的基础


不平衡响应分析是转子动力学中的一种重要分析方法,它用于评估转子在不平衡力作用下的振动特性。这种分析对于确保旋转机械的稳定性和安全性至关重要。


所谓不平衡,指的是转子的质心和形心不共点的情况。


不平衡响应分析的流程:


1,建模:在软件中建立转子系统的数学模型,包括转子、轴承、支撑结构等。——因为转子不平衡响应分析都是考虑阻尼的,因此必须考虑轴承、密封等处的阻尼系数。如下图所示。



2,不平衡量的确定:在软件中,模拟在转子的相应位置施加已知的不平衡量。


通过API617的计算公式,可以得到需要施加的不平衡量。不同的施加点有不同的施加质量


3,数值模拟:使用有限元或其他数值方法,计算转子在不同转速下的振动响应。



4,结果分析:分析计算结果,确定转子的振动幅值,临界转速,放大系数,隔离裕度。——什么是放大系数,什么是隔离裕度,我们下一期内容详述。


5,试验验证:用的实验方法验证数值模拟的结果,要求通过试验验证的临界转速不应该和预测的临界转速偏差超过±5 %————API 617中有具体的不平衡响应验证试验的方法,我们下下节详述。



2,API617关于不平衡响应分析的要求


6.8.2.7 A separate damped unbalanced response analysis shall be conducted within the speed range of 0 to 150 % of Nmc.

应该对0转速到150%最大连续转速范围内,需要进行阻尼不平衡响应分析。——API617对不平衡的质量放置的位置,大小,相位都有明确要求。


6.8.2.10 The calculated unbalanced peak-to-peak response at each vibration probe, for each unbalance amount and case as specified in 6.8.2.7, shall not exceed the mechanical test vibration limit, Avl, of [25.4 µm (1.0 mil) or Equation (8), whichever is less] over the range of Nma to Nmc as shown in Figure 4.

对于在6.8.2.7规定的场合和不平衡量,计算的不平衡响应中的每个振动探头的峰峰值(最小允许转速和最大连续转速范围内),不应超过机械运转试验中的振动限值AVl值,或者 25.4μm中的小值。

计算公式如下:



6.8.2.11 For each unbalance amount and case as specified in 6.8.2.7, the calculated major-axis, peak-topeak response amplitudes at each close clearance location shall be multiplied by a scale factor defined by Equation (9).

Scc = Avl / Amax or 6, whichever is less

对于6.8.2.7规定的场合和不平衡量下,紧密间隙处计算的轴向的峰峰振动响应幅值应该乘以一个放大系数,放大系数用Scc表示,公式9计算。

——意义就是,要适当放大紧密间隙处的振动计算值,从而和实际间隙比较,防止动静组件接触。








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