Balancing of Flexible Rotors at Low Speed

Abstract

يعتبر اختلال التوازن الكتلي أحد أكثر المشاكل شيوعا في الآلات الدوارة، حيث لا تخلو أيٌ من الآلات الدوارة على درجة ما من اختلال التوازن الكتلي و ذلك لأسباب متنوعة منها ما يتعلق بعمليتي التصميم و التصنيع ، وأسباب أخرى تنتج خلال عمليات التركيب و التشغيل. و لهذا فإعادة التوازن لهذه الآلات أصبح ضرورة من خلال تقنية التصحيح التي تتكرر على مدى العمر التشغيلي للآلة و ذلك من أجل خفض الاهتزازات الناتجة إلى الحد المقبول وفقا للمقننات الصناعية. ومن المسلم به أن تعرض الآلة للاهتزاز مدة طويلة يؤدي إلى عطبها و زيادة فترات توقفها عن العمل. ولقد أدت متطلبات الوزن الخفيف و السرعات العالية إلى استحداث أعمدة دوارة أكثر عرضة للانحناء المرن أثناء التشغيل ، وبناء عليه فقد تم تصنيف الأعمدة الدوارة إلى نوعين: صلب (Rigid) و مرن (Flexible). فيعتبر الدوَار من النوع الصلب عند إمكانية تصحيح توازنه عند أي مستويين و بعد ذلك يستمر متوازناً عند أية سرعة حتى سرعة التشغيل القصوى. أما الدوار الذي لا ينطبق عليه التعريف السابق بسبب الانحناء المرن فيصنف بأنه مرن. أما من وجهة النظر الديناميكية، فتعرف الأجزاء الدوارة المرنة بأنها التي تدور على سرعات تفوق سرعاتها الحرجة ، وتعتبر عملية موازنة الدوار المرن أكثر تعقيداً ، حيث يقوم الدوار المرن و بشكل متواصل بتغيير شكله المرن كلما وصل لإحدى سرعاته الحرجة ، مما يستلزم إعادة موازنته في مستويين جديدين. وتعتمد الطرق الحالية لموازنة الأجزاء الدوارة عالية السرعة على دوران العمود عند سرعة التشغيل في معامل اتزان خاصة ، والتي توجد فقط في بعض البلدان الصناعية الكبرى. ويهدف هذا البحث إلى إيجاد طريقة لموازنة الأعمدة المرنة عالية السرعة ، عند سرعات اتزان منخفضة، وذلك لتفادي تكلفة و تعقيد عملية الموازنة على السرعات العالية. وتعتمد الطريقة المستحدثة للاتزان على التحليل الموجي لخصائص العمود الدوًار(Modal Analysis) ، بالإضافة إلى المحاكاة الرقمية باستعمال الحاسب الآلي ، واستخدام برامج ANSYS وMATLAB. ولقد تم اختبار الطريقة المستحدثة بالمحاكاة الرقمية، وذلك للتثبت من جدواها وكفاءة تطبيقها.