balanceo de rotores

Balanceo de rotores rígidos sin emplear rodados de prueba
 
Enrique S. Gutiérrez Wing1, Jorge E. Aguirre Romano2, Jorge Colín Ocampo1, Claudia Cortés García1
 
1 Departamento de Ingeniería Mecánica, Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico
2 Gerencia de Turbomaquinaria, Instituto de Investigaciones Eléctricas
 
Fecha de recepción: 23-11-2010 
Fecha de aceptación:15-01-2011
 
Resumen
Se presenta un método para la corrección del desbalance de rotores rígidos montados en soportes flexibles. El método se basa en la suposición de que las frecuencias naturales, los factores de amortiguamiento y las formas modales del sistema rotor-soportes pueden obtenerse de la respuesta del rotor a las fuerzas de desbalance que se pretende corregir, medida durante un arranque oun paro. La novedad del método estriba en que, a diferencia de los métodos tradicionales, no se requiere usar modelos numéricos del sistema ni medir su respuesta con fuerzas de desbalance conocidas para determinar la magnitud y posición de las masas que corrijan el desbalance.
El método que se presenta aquí se basa en la relación que existe entre los parámetros modales y espaciales del sistemarotor-soportes. En este trabajo se deducen las ecuaciones que expresan estas relaciones y se describe cómo se utilizan para calcular las masas de corrección del desbalance. La aplicación del método se ilustra mediante un ejemplo numérico.
Este trabajo hace posible balancear rotores rígidos sin la necesidad de ejecutar rodados de prueba, y es considerablemente más simple que otros métodos con elmismo propósito, ya que no se requiere un conocimiento detallado de la geometría o la construcción del rotor.
Palabras clave: Balanceo, Rotores rígidos, Parámetros modales, Modelos numéricos.
 
Abstract
A method for the correction of unbalance in rigid rotors mounted on flexible supports is presented. The method is based on the assumption that the natural frequencies, damping ratios andnon-normalized mode shapes can be obtained from the response of the rotor-supports system to the unbalance forces that are to be cancelled-out, using data from a single run-up or run-down. The novelty of the method lies in that, in contrast to traditional methods, neither numerical models nor measurements of the response to known trial unbalances are required in order to determine the magnitude and locationof the unbalance correction masses.
The method is based on the relationship that exists between the modal and the spatial parameters of the rotor-supports system. The equations that express such relationships are derived here and their use for the computation of unbalance correction masses is described. The application of the method is illustrated with a numerical example.
This workdemonstrates the feasibility of balancing rigid rotors without trial balancing runs, and is considerably simpler than existing balancing methods, since a detailed knowledge of the geometry and construction of the rotor is not required.
Keywords: Balancing, Rigid rotors, Modal parameters, Numerical models.
 
Introducción
El desbalance es una de las causas más comunes de vibración en rotores, se origina enla distribución no uniforme de masa alrededor del centro de rotación del rotor y se corrige mediante el proceso de balanceo.
El balanceo consiste en la adición o eliminación de masas de ubicaciones específicas del rotor. La magnitud de estas masas y su ubicación se seleccionan de manera que las fuerzas centrífugas que actúan sobre ellas al girar el rotor se opongan a las fuerzas producidas porel desbalance original, y de esta manera se contrarresten sus efectos.
Para determinar estas masas y sus ubicaciones los métodos tradicionales de balanceo se basan en esquemas como la determinación de coeficientes de influencia [1], la eliminación selectiva de componentes modales de vibración [2, 3] y combinaciones de ambos [4]. Estos métodos requieren mediciones de la respuesta del rotor a su...