loopwerk turbine balanceren

ik zat vanmiddag is te denken dat het balanceren van een turbine loopwerk bestwel een omslachtig werk is, en dat je hiervoor speciale spullen nodig hebt zoals een ossiloscoop en natuurlijk de balanceerbank met alle toeters en bellen.
nu dacht ik bij mezelf dat dit toch eigelijk veel eenvoudiger moet kunnen?
als je nu een ronde luchtdichte trommel draait/maakt met in het midden een astunnel.
als je deze trommel vervolgens nauwkeurig in het water uitbalanceerd , zodat het niet meer uitmaakt hoe je heb in het water legt.
vervolgens het loopwerkje van de turbine in te trommel monteren ,excl het voorste lager welke vervangen in door een naukeurig passende bus., zodat
het loopwerkje klem zit in de trommel.
als je het hele spul zo weer in een bak met water (of een ander medium) legt zal de het altijd met de zwaarste kant naar beneden draaien zonder enige weerstand.(denk aan een kompasnaald in een vloeistofkompas welke ook maar een zeer geringe kracht nodig heeft om zich naar het noorden te richten)
zo kun je mijnsinziens exact je onbalans bepalen.
dit lijkt me vrij nauwkeurig en makkelijk te maken.
ik heb ook natuurlijk na zitten denken waarom het eventueel niet zou kunnen, het enige dat ik aan kan dragen dat het onbalans zo statisch word bepaald, en bij een balanceerbank zal dit dynamisch gebeuren.
wel moet de trommel natuurlijk zeer nauwkeurig gemaakt en uitgebalanceerd worden maar dit lijkt mij geen probleem.
morgen ga ik is een proefopstelling maken om te kijken of het allemaal kan wat ik hier nu schrijf.
natuurlijk graag ook julie inbreng en (tegen)argumenten (en of ik al patent moet aanvragen)

hieonder een schetsje van hoe ik het ongeveer bedoel.


groeten Gertjan

 

Ik vindt je idee erg leuk alleen het nadeel is je kan alleen statische onbalans balanceren maar geen dynamische onbalans. Als je een ventilator heb of een proppellor kan je dit wel doen. Een ventilator draait maximaal 3000 toeren (50hz) en dan is het vaak genoeg om alleen statisch te balanceren maar als jij een turbine optoert naar 150000 toeren dan komt ook dynamische onbalans om de hoek kijken omdat je 2 planes heb. Het turbine wiel en compressor wiel. Een propellor is veel smaller en kan je als 1 plane zien daarom kan je een propellor wel statisch balanceren.

Kijk even op dit linkje hier staat een plaatje en dan begrijp je wel waarom jouw methode niet werkt op een gasturbine rotor.
Practical Approach to Precision Balancing - Various Combinations of Dynamic Unbalance
Het probleem is dat je een verschil in gewicht kan hebben op de turbine en compressor die 180 graden van elkaar verschoven liggen. Als jij dan je rotor statisch in balans heb. Heb je nog steeds last van dynamisch onbalans zodra je de rotor dan gaat optoeren zal er gehijt wat fout gaan.


Ik moet voor mijn werk wel eens industriele gasturbines uitbalanceren en dit kan je alleen dynamisch doen. Het voordeel is de turbine zit altijd op een balanceer bank omdat er vibratie probes in het huis zijn gemonteerd die continue meten hoe de as in het lager ligt. Aan de hand daarvan kan je weer de vibraties van de as uitrekenen. Dit in combinatie met een keyphasor geeft de mogelijkheid om uit te rekenen waar het gewichtje op de as moet worden geplaatst.

O ja je kan alleen vibraties balanceren die op 1x het draaitoerental voorkomen. Als je bijvoorbeeld een turbine heb die 15.000 rpm draait is dit 250 hz. als je een vibratie vindt op 250 hz is dit onbalans en kan je het balanceren. Als je nu vibraties ziet op 500 hz betekent dit een uitlijnfout (de vibratie komt 2x per omwenteling langs).
Heb je vibratie op 70hz zal dit waarschijnlijk een lager probleem zijn.
En zo zijn er nog meer mogelijkheden.

 

ahjwinth schreef:

Gertjan schreef:

zoals ik al aangaf
maar als ik het zo bekijk worden de meeste (model)turbines ook zo uitgebalanceerd alleen met een draaiend loopwerk (geen idee hoe hoog het toerental is bij het balanceren)
het beste zou dus zijn om zowel deze manier ,als de manier met de scoop , om eerst de as te balanceren, is dit ok? vervogens het turbine wiel er op, balanceren is dit ok? het compressor wiel er op balancere is dit ok? klaar!!
of begrijp ik het nu nog niet goed?

mischien kan iemant van de turbinebouwers met balanceer-ervaring) hier teks en uitleg geven hoe hij/zij te werk gaat?

bij de fulscale gasturbines praat je natuurlijk wel over heel andere gewichten van te componenten, begind dat te resoneren bij hoge toerentallen, dan gaat het gelijk goed fout natuurlijk.

maar goed, dit kon nog wel eens een interesante discusie worden.
dus kerostokers, kom op met je ervaring
groeten Gertjan

 

Gertjan,

Het principe van balanceren bij een fullscale turbine of een model turbine maakt niet uit. Doordat het toerental van een fullscale turbine veel lager is kunnen de vibraties zelfs hoger zijn. De grootste turbine waar ik aan werk is 15 MW op de as, en draait 8800 toeren. De kleinste turbine die we maken is 1 MW en draait 25000 toeren. De vibraties bij de 15MW machine mogen vele malen hoger zijn dan bij de 1mw machine omdat het toerental lager is.
Dit beantwoord meteen een beetje je vraag op welk toerental gebalanceerd moet worden dat is zo hoog mogelijk. Ik probeer altijd op 100% toerental te balanceren. Als dit niet mocht lukken omdat de vibraties te hoog zijn begin ik op 90% als ik dan de vibraties onder controle heb maak ik nog een kleine afstelling op 100% toerental. Hoe hoger het toerental hoe nauwkeuriger je kan werken.

Uit ervaring weet ik (helaas) dat als je alle onderdelen los van elkaar dynamisch heb gebalanceerd dat zodra je ze heb samen gebouwd er toch weer hoge vibraties kunnen optreden. Dit komt omdat een as nooit 100% rond is of een kleine excentrische fout heeft. Zodra je dan op de as een compressor of turbine wiel monteert versterkt het gewicht de minieme fout in de as. Dit veroorzaakt dan weer extra vibraties en moet als alles is samengebouwd nogmaals een trimbalance worden uitgevoerd.

Stel je heb onbalans op een compressor wiel op 0 graden van 1 gram. En je heb onbalans op het turbine wiel op 90 graden van 1 gram. Het resultaat zal dan zijn met jouw methode dat de de as met 45 graden naar beneden in het water gaat liggen. Jij zal dan op 45 graden 1.5 gram materiaal weg gaan halen op bijvoorbeeld het compressor wiel. Dan zal je turbine in elke positie blijven staan op het water. Maar zodra je dan de turbine zal gaan starten krijg je meteen weer hoge vibraties op het turbine wiel omdat je daar aan niks heb verandert. Statisch is je as dus wel in balans maar dynamisch niet daarom moet je altijd dynamisch balanceren.

Veel succes met je turbine.
Alex

 

Hallo Alex.

Leuk verhaal ,van dat balanceren ,maar zo doe ik het niet hoor.


Je zal het wel voor je werk doen denk ik, maar mijn ervaring is ,met zo weinig mogelijk toeren tijdens het uitbalanceren draaien, en dat is meestal 1500 tpm.

Je weet hoe wij uitbalanceren ? gewoon met een bankje zelf gemaakt , en dan een oog die op de as gericht staat , en een piezo element die trillingen omzet in een spanning.

Goed; Als ik uit wil balanceren ,en ik doe dit zoals jij aangeeft op hoog toeren , dan zie ik enkel maar een hele kleine cinus van onbalans op de scoop , ga je in toeren naar beneden ,dan kun je de onbalans zoeken ,je ziet dan de cinus groter worden ,en je voelt dan duidelijk een heftigere trilling ,en op dat punt ga ik beginnen met uitbalanceren.
Je moet natuurlijk niet te laag gaan met je toeren ,want dan slaat je cinus om ,en dan meet je verkeerd.

Ik begreep dit in het begin ook niet ,maar een goede leermeester heeft me geleerd om een trafo aan te sluiten op de electromotor van de uitbalanceer bank.

En dan kun je precies zien wanneer de cinus om slaat.
En vlak na dat punt moet je uitbalanceren.

Ik wil nu niet zeggen dat ik het weet en jij niet , begrijp me niet verkeerd , maar ik geef alleen aan dat ik het op deze manier doe ,en niet zoals jij ,maar toch feiloos 215.000tpm draai met de 40RS en totaal geen trilling.

Het enige rottige is je lager trilling.
Vooral bij die 688 lagers is dat een ramp , want die moeten eigenlijk opgepannen in een bus in de balanceer bank gezet worden.
Ik heb hiervoor een filter die het lagerruis weg haald op de scoop,zodat je dieper kunt gaan met balanceren.
Heb pas geleden een sim-jet uitgebalanceerd ,en die loopt nu werkelijk heel stil.

De leermeester waar ik het zojuist over had ,heeft een test gedaan met de Wren uitbalanceer bank , een hypermodern ding, de motor gaat daar volledig op de bank ,maar Wren kreeg het niet beter als hij ,dus weet ik zeker dat ik het goed doe.


Het is maar even een praatje , maar je ziet dat er meerdere goede manieren zijn om uit te balanceren.

@ Gertjan.

Een leuk idee ,maar ik denk ,net als Alex zegt ,dat het niet zal werken ,maar als je het zo gebouwd hebt ,probeer het dan gewoon ,dan weet je zeker of het niet of wel werkt.

Er word in het Kamps boek nog steeds uitgelegd, dat je met een busje waar je de komplete as met lagers in steekt ,en dan je turbine wiel er op, op een glasplaat dmv rollende beweging heen en weer alle onbalans er uit krijgt , en geloof me ,er zijn inderdaad mensen die die dit voor elkaar krijgen , ik ook ,maar 1 keer ,en daarna nooit meer , waarschijnlijk geluk.

Maar ik denk dat je gewoon een bankje moet maken , en dan met een scoop.

Waar ik zelf mee bezig ben ,is een bankje om te bouwen zodat je eerst de as met lagers ,en de twee wieltjes uitbalanceerd.
En daarna in de motor monteerd ,en dan de motor volledig in het bankje zetten en de rest van de onbalans eruit halen ,dmv compressor neus ,of turbine schijf iets weg slijpen.

Ik heb ook al verschillende proeven gedaan met lucht balanceren ,en dit werkt nog beter.

Geen trilling meer van riempje rond de as, alles zuiver.

Er zullen ongetweifelt wel reacties hierop komen ,maar het uitbalanceren gaat bij mij prima , en dat is voor andere ook leuk om dat even te laten weten toch?


Groetjes,

Martin.

 

hallo Martin
Hoe bedoel je dat met een trafo je motertje aandrijven hoe werkt dat dan?
word dan de wisselspanning zichtbaar op de scoop?

groeten ko v d Heuvel

 

Ha die Ko,
Alles goed?

Wat er bedoeld wordt is dat het toerental van de aandrijving/as zo afgesteld wordt dat de maximale trilling op de scope(notebook in jouw geval)zichtbaar is. Dit kan je dus met een trafo doen (treintrafo?) maar een regelbaar voedinkje gaat ook prima. (is hetzelfde)
Ik doe het met verschillende omtrek/snaar wieltjes op de as.

Let maar eens op de onbalance-puls, indien je de motor uitschakeld. Dan zie je de puls opeens groter worden ( kan je ook voelen). Dit is dus het toerental die je moet instellen om de onbalance eruit te krijgen. Dit is wel bij elke balanceer bank verschillend. Mogelijk herinner je nog de siliconen rubbertjes die ik aangebracht had tussen het frame en de ophangveertjes. Dit is ook om de onbalance/resonatie uit de balanceerbank zelf minimaal te krijgen en de echte onbalance van de as/wielen te meten.
Je kunt natuurlijk ook de scope gevoeliger zetten, maar dan meet je ook meer de lagerruis en aandrijfgeluiden. Je kunt met deze methode de handel echt "dood" krijgen.
Ook waar de Wren boys mee werken is de motor in zijn geheel monteren en in het balanceer toestel plaatsen. Vervolgens wordt het compressortje rustig aangeblazen, totdat hier ook het kritische toerental bereikt wordt, waarbij de maximale onbalance-puls te zien is. Vervolgens kan je met een minimaal schrapje de onbalance weghalen. Het is gewoon fingerspitze gefuhl.... Hoe meer je het doet, hoe beter het lukt (waar niet bij...)

Hoe gaat het met de turboprops?

groet,
Jacques

 

@Jacques

Ik was bij Jetpower vorig jaar daar lieten ze een turbine draaien door Frank zelf Frank Turbinen en die Frank, voelde de turbine op trillingen niet met zijn vinger maar met de nagel van de vinger, ik heb dat toen ook mogen proberen en inderdaat met de nagel van je vinger voel je wel een trilling en met de vinger niet, achteraf logisch natuurlijk.


Vriendelijke Groeten Japiooooooooooooo

 

Hoi,
Ik weet niks van turbines maar wel van kompassen. Daar zit vloeistof in om te dempen, anders blijft die naald heel lang schommelen links en rechts van noord.
Wat je denk ik niet wilt in je balanceerapparaat is een demper Trouwens, vloeistof geeft veel meer weerstand dan lucht dus volgens mij zou het onlogisch zijn er vloeistof in te doen.

 

jawel, maar in de lucht blijft het loopwerk niet zweven, en op water blijft het wel drijven snappie?

 

nee....:lol: maar maakt niet uit, bij een kompas werkt het anders. Dat draait op zéér wrijvingsarme lagers maar daardoor duurt het eindeloos voor de naald stil blijft staan. de vloeistof is daar demping, geen medium om iets te laten drijven.

Heb jij een turbine dan?

 

Hallo,

De methode zoals Alex heeft aangegeven is eigenlijk wel de meest juiste. Ik heb in het verleden ook ventilatoren (die zelfs 15000rpm draaiden) en windturbines uitgebalanceerd. En dat doe je ook met dezelfde methode.
Ik neem wel aan dat Alex tevens de meervlaks uitbalancering toepast, en met andere woorden meerdere steunpunten gaat onderzoeken.
Wel is het zo - en daar zal Alex het ook wel met mij eens zijn - dat bij modelturbines, gerust enkele metingen kunnen weggelaten worden.
Toch zou ik minimaal de trillingen meten (vertikaal en horizontaal) van de volledige opstelling ter hoogte van de lagers. En tevens proberen om op regime toerental te draaien.

Verder nog een vraagje aan alle turbine bouwers: worden de assen onder- of bovenkritisch berekend? Dit kan namelijk een serieuze invloed hebben op de toerentalbereik.
Ik weet namelijk dat sommige ventilator fabrikanten kunnen assen bovenkritisch berekenen - met de nodige gevolgen van dien.

Luc

 

kijk maar is in dit draadje:
http://www.modelbouwforum.nl/forums/turbine-aangedreven/54048-de-bouw-van-een-wren-54-a.html
groet GJ

 

Hallo,
Ik ben een student en moet voor school een soort van balanceerbank maken. Ik vind het zeer interessant dat frema zo goed kan balanceren met een oscilloscoop.
Ik hou momenteel nog alle opties open voor het balanceren van een soort van rotor met schoepwiel. Het is een vrij klein onderdeel en draaid aan 28000 toeren. Momenteel wordt het door een firma uitgebalanceerd tot g2.5 (zie foto) graag zou dit iets nauwkeuriger moeten en intern kunnen gebeuren. Ik vroeg me nu af of dit effectief zo goed te doen is met een optische sensor+ piezo element en oscilloscoop. Zou er iemand mij verder kunnen helpen over welke electronica ik hierbij nog moet voorzien en wat de aandachtspunten zijn. Ik ben nog maar net begonnen met deze opdracht en ik ben nog een echte leek op dit vlak. alvast bedankt voor de hulp.
in deze link kan je afbeeldingen vinden: https://www.dropbox.com/sh/nqcktbcyjv69hbv/AAAF1bbP7dLg-SJPUZHEXO9ra?dl=0

 

http://www.aerbi.it/

 

Spotter, Mathias' vraag is van september 2015.

 

Beste forumleden ,

Afgelopen jaar heb ik een AMT pegasus gekocht via mbf , deze motor niet volledig origneel bleek nogal eea aan te mankeren.
Voor mij was dit een enorm leermoment en gaande weg met hulp van o.a mede forum leden mijn dank daarvoor!! kwam ik steeds een stukje verder.

Een van de problemen was wel het balanceren van de rotor , dit kreeg ik niet goed onder controle ( uiteraard door onervarenheid ) maar ook zo kwam ik later pas achter door een grote afwijking in de as die ~ 0.04mm afwijking t.o.v de lagerzittingen.
Inmiddels een nieuwe as gedraaid en geslepen dmv de slijpmethode van Johan : met nu vrijwel geen meetbare afwijking.

Omdat ik het balanceren niet goed onder controle kreeg zocht ik een meetbare balanceer methode , hiervoor heb ik uit nieuwsgierighed de dynexhoby impulse applicatie aangeschaft
Systeem bestaat uit een balance controller ( impulse) die via USB wordt aangelsoten op je laptop, met de bijbhorende software kun je zowel single as dual plane balance uitvoeren, maar ook is te gebruiken voor EDF en props .

Cradle is zelfbouw
Piezo sensors . nauwkeuriger en gevoeliger dan de digitale accelerometers.
Laser sensor ( phase)

Resultaten zijn tot nu toe best goed.













Bij het eerste beeld is de FFT Magnitude vrij hoog dit na terugplaatsen van de as in het lagerhuis , bij de volgende beelden ben ik volgens het programma tot onder de 5mg gekomen , middelste piek is vrijwel zo klein als de omgevings noise/ mechanisch trilling .

 

Mooie set-up!

 

Hallo Arjan,

Het is me niet helemaal duidelijk welke trillingsopnemers je gebruikt.
Op de website van DyneyHobby kan je kiezen tussen de goedkopere Accelerometer-M en de duurdere Accelerometer-P.
Bij de duurdere staat expliciet geschreven dat het een Piezo is.
Op de foto van jou testopstelling lijkt het of je het type M gebruikt.
Van dit type sensor kan ik op hun website echter geen technische beschrijving vinden.

Mvg,
Johan