Vibration, dynamics and noise

formerly BETA Machinery Analysis and SVT Engineering Consultants

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扭振分析(TVA)

扭振研究对曲轴、联轴器、以及齿轮进行评估,保障扭振在可接受范围内。

Torsional analysis vibration study on coupling

北塔振动专家使用经实践检验的、专利的模拟软件进行如下分析:

  • 进行模态分析,通过质量弹性模型确定扭振固有频率(TNF)。
  • 为所有关键的操作条件,评估扭力工作曲线。
  • 进行受力响应分析,精准预测扭振和应力,并且
  • 提出解决方案,保障安全的扭振系统。

北塔提供独一无二特性服务,保障更具可靠性的系统,特性服务包括:

  • 使用DataMiner™ 工具以清晰的模式输出客户关心的关键问题的计算结果。
  • 扭振分析与脉动和机械振动分析整合,保障优越的研究成果。
  • 往复式压缩机中,判断由扭力响应引起横向机身力而带来的风险,并整合于北塔的机械振动分析,降低振动发生的可能性。

Speak to an expert

1 背景

剧烈的扭振和共振会导致曲轴、联轴器、齿轮,附属设备等受损。下面举出一些联轴器和曲轴受损的例子。包括零件、劳动力和停产时间在内,维修成本经常突破100万美元。

在我们的分析中,超过80%的扭振系统要求在设计阶段进行系统改造,以降低故障风险。

根据系统特性和特定操作工况(扭力工作曲线)的不同,扭振也会有所不同。这些因素的任何改变,都会引起剧烈的扭振反应。

欲获取扭振分析基本介绍,我们推荐您观看以下视频短片(英文):

更多关于培训和支持的信息,请联系北塔。 请联系北塔 。

               A)电机故障                                       B)联轴器损坏                                        C)轴断裂                                   D)橡胶联轴器熔化

2 应用和提示

传动系在以下应用中,需要扭振分析:

  • 往复式燃气压缩机
  • 螺杆压缩机
  • 柱塞泵和离心泵
  • 离心式压缩机
  • 发动机/发电机组

优化扭振系统设计的提示

应当在以下情况执行扭振分析:

  • 所有新驱动/驱服设备系统
  • 所有已更改过配置(不同气缸)、或操作状态有重大改变(压力、气缸载荷等)的压缩机。
  • 更换电机(同样的框架并不代表其内部转子相同)
  • 出现故障的传动系
  • VFD应用

注意:建议进行现场评估,确认扭振幅度和动态应力。

  • 敏感和关键系统
3 分析范围

以下范围为标准的北塔扭振研究:适用范围符合API研究,包括但不限于API610, 613, 618, 671,和684。

性能评估:

  • 评估整体操作范围,精确判断最坏情况的条件。
  • 包括可能的异常和启动案例。

模态分析:

  • 为整个传动系生成质量弹性模型
  • 计算扭力固有频率和振形

受力响应分析:

  • 计算作用于系统的扭距
  • 进行受力响应分析,评估扭振和动态应力等级。

扭振产生的横向激励(往复式压缩机):

  • 计算由曲轴的扭振引起的横向机架力
  • 评估横向力带来的风险
  • 结合北塔的机械振动分析,避免机械共振

电机的电磁效应:

  • 根据电机气隙计算刚度和阻尼
  • 将电磁效应包括到扭振固有频率和受迫响应计算

数据可视化和质量检查:

  • 使用DataMiner™软件工具评估系统,对比可选方案;能够提供上百个工况的可视化结果
  • 进行技术评审,保障模型和输入的有效性

DataMiner™——独特的分析工具,提供多种浏览整体结果的方式(比如,电机轴设计安全因素)。
该工具可以让客户看到分析使用的所有工况的振动风险评估。红色区域是必须避免的,否则将发生故障。黄色区域是临界问题,应当避免。每个圈都代表某个工况在某个转速下的分析结果。DataMiner是北塔为客户提供的专利性服务。 

建议:

为避免扭振共振和剧烈扭振,我们经常建议以下项目的改造(其他方法恕不一一列举):

  • 联轴器类型,型号和尺寸
  • 安装飞轮
  • 安装调频器
  • 限制工况和/或速度
  • 改变轴的材料
4 其他可选服务
  • 曲轴分析——如果没有曲轴的质量-弹性数据,北塔可以为您提供计算服务
  • 平衡分析——可提供往复式设备不平衡力和力矩计算。若需要,可以提供更改平衡重量的建议。
  • 有限元分析——针对新的曲轴设计,北塔可以进行细节性的三维应力分析。FEA

 

损坏曲轴——虽然进行了扭振分析,但分析中没有包括所有工况

六冲程压缩机曲轴三维有限元模型——用于为扭振分析计算质量-弹性数据

5 北塔优势
  • 综合评估所有工况和异常事件——并不仅仅假设“最坏工况”。这样提升了系统可靠性,避免出现设计错误。
  • 北塔的公差带分析提高了精度,减少了风险。该技术评估了由关键输入参数公差带来的风险和设计影响。北塔方法,减少了故障发生风险,避免了不必要的、昂贵的扭振解决方案开支。
  • 北塔具有发动机、电机、压缩机和联轴器信息的大数据库——可以更快、更精准产生分析信息。
  • 我们的系统研究方法面向整个机组,包括发动机、驱动、联轴器等。比起主要集中于研究发动机(或压缩机)的服务来说,该研究方法更全面、精准。
  • 整套服务包括对扭振、脉动和机械系统的整合性分析。该服务结合了脉动和扭振分析的相互影响,并能处理扭力和由此产生的横向激励产生的振动问题。
  • 专利软件工具,为您提供更精准、更快速、更高级的服务特性(Torsan™, RCA™,和DataMiner™)。
  • 技术评审,提高质量控制。行业资深技术专家,直接参与您的项目,为您避免问题和错误。
  • 敬业的扭振支持服务团队,为你提供快速、高效、高质量的设计。
  • 现场工程师,针对扭振和应力,为您提供现场测试和验证。 
6 相关信息
7 相关服务
 

为新的曲轴设计进行3D有限元分析——在弯曲、扭转载荷下的曲轴圆角应力

 

为曲轴的扭转位移进行3D有限元分析预测

8 关键词
  • 转子动力

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