Para entender por que o balanceamento modal ou de alta velocidade de um turbocompressor é necessário, é preciso aceitar o fato de que qualquer corpo sólido pode mudar seu estado físico sob a influência das condições operacionais. Por exemplo, um pedaço de argila resfriado pode ser confundido com uma pedra, mas, assim que é aquecido nas mãos, perde a rigidez e se torna um material muito maleável. O mesmo se aplica aos sólidos durante o balanceamento (modal) de alta velocidade. Não estamos falando de efeitos térmicos; em nosso caso, o “catalisador” é a velocidade.
Se o eixo do turbocompressor receber uma velocidade superior a 100.000 rpm, ele começará a se dobrar como uma corda. Apesar de ser normalmente rígido, porque nessa velocidade seu desequilíbrio modal começa a aparecer. Quanto maior for o desequilíbrio modal, maior será a deflexão do eixo.
Para um turbocompressor, a deflexão excessiva do eixo pode ser um veredicto. Como as folgas entre as peças móveis e estacionárias são muito pequenas, o que significa que a distância entre elas é muito grande. Além disso, a vibração causada pela flexão repetida do eixo não permite que haja uma “cunha de óleo” completa entre os “rolamentos” e o “eixo do rotor da turbina”, o que significa que eles estarão parcialmente em contato um com o outro. Isso leva ao desgaste de suas superfícies e à falha do turbocompressor.
O desequilíbrio modal, assim como o desequilíbrio normal, pode ser reduzido por meio de correção. Mas, para isso, é necessário determinar a direção e a magnitude do vetor de desequilíbrio. Em nosso caso, de todos os vetores que constituem o modo dominante.
O processo de determinar o desequilíbrio modal é como fazer um vídeo. Para ver uma imagem ao vivo, a câmera tira milhares de fotos de um objeto escolhido em um curto período de tempo e as mostra em uma sequência. Em nosso caso, a velocidade é tão alta que não apenas o olho humano, mas também o fotossensor não consegue acompanhar o objeto observado. Em vez de tirar fotos, obtemos informações sobre a magnitude do desequilíbrio e a direção de seu vetor, e um gráfico é criado para facilitar a percepção e a análise.
Para determinar o desequilíbrio modal, é usado o equipamento de balanceamento (modal) de alta velocidade SBR-10. Essa bancada de aceleração permite que o desequilíbrio modal seja medido nas velocidades de operação do turbocompressor. A faixa de velocidade dos eixos do turbocompressor durante o balanceamento é normalmente de 90.000 a 250.000 rpm. Nessas condições, sem fornecimento de óleo, o eixo do turbocompressor seria “queimado” em 2 segundos. Portanto, para o balanceamento modal em condições seguras, a bancada é equipada com uma estação de óleo. Ele fornece óleo aquecido sob pressão ao cartucho para criar uma “cunha de óleo” entre as peças.
A bancada de balanceamento de turbocompressores de alta velocidade (modal) SBR-10 tem esses recursos:
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