ما هي الموازنة متعددة المستويات؟ طرق الدوارات المرنة • موازن محمول، محلل اهتزازات "Balanset" للموازنة الديناميكية للكسارات، المراوح، آلات التغطية، المثاقب في الحصادات، أعمدة الإدارة، أجهزة الطرد المركزي، التوربينات، وغيرها الكثير من الدوارات. ما هي الموازنة متعددة المستويات؟ طرق الدوارات المرنة • موازن محمول، محلل اهتزازات "Balanset" للموازنة الديناميكية للكسارات، المراوح، آلات التغطية، المثاقب في الحصادات، أعمدة الإدارة، أجهزة الطرد المركزي، التوربينات، وغيرها الكثير من الدوارات.

ما هي موازنة المستويات المتعددة؟ طرق الدوار المرن

نُشر بواسطة admin على

فهم موازنة المستويات المتعددة

التعريف: ما هو التوازن متعدد المستويات؟

موازنة متعددة المستويات هو متقدم موازنة إجراء يستخدم ثلاثة أو أكثر طائرات التصحيح موزعة على طول الدوار لتحقيق مستويات اهتزاز مقبولة. هذه التقنية ضرورية لـ دوارات مرنة—الدوارات التي تنحني أو تنثني بشكل كبير أثناء التشغيل لأنها تعمل بسرعات أعلى من سرعة واحدة أو أكثر السرعات الحرجة.

بينما موازنة المستويين بالنسبة لمعظم الدوارات الصلبة، فإن موازنة المستويات المتعددة تمتد بالمبدأ لاستيعاب أشكال الانحراف المعقدة (أشكال الوضع) التي تظهرها الدوارات المرنة عند السرعات العالية.

متى يكون التوازن متعدد المستويات ضروريًا؟

يصبح تحقيق التوازن متعدد المستويات ضروريًا في العديد من المواقف المحددة:

1. دوارات مرنة تعمل بسرعات أعلى من السرعات الحرجة

التطبيق الأكثر شيوعا هو دوارات مرنة—دوارات طويلة ونحيلة تعمل بسرعات أعلى من سرعتها الحرجة الأولى (وأحيانًا الثانية أو الثالثة). من الأمثلة:

  • دوارات التوربينات البخارية والغازية
  • أعمدة ضاغط عالية السرعة
  • لفات ماكينة الورق
  • دوارات المولدات الكبيرة
  • دوارات الطرد المركزي
  • المغازل عالية السرعة

تتعرض هذه الدوارات لانحناء كبير أثناء التشغيل، ويتغير شكل انحرافها تبعًا لسرعة الدوران والوضع المُثار. ولا يكفي وجود مستويي تصحيح للتحكم في الاهتزازات في جميع سرعات التشغيل.

2. دوارات صلبة طويلة جدًا

حتى بعض الدوارات الصلبة، على الرغم من طولها الشديد نسبيًا بالنسبة لقطرها، قد تستفيد من ثلاث أو أكثر من مستويات التصحيح لتقليل الاهتزاز في مواقع المحمل المتعددة على طول العمود.

3. الدوارات ذات توزيع الكتلة المعقد

قد تتطلب الدوارات ذات الأقراص أو العجلات أو المكرهات المتعددة في مواقع محورية مختلفة موازنة فردية لكل عنصر، مما يؤدي إلى إجراء موازنة متعددة المستويات.

4. عندما يثبت أن موازنة المستويين غير كافية

إذا أدت محاولة موازنة المستويين إلى تقليل الاهتزاز في مواقع المحمل المقاسة ولكن الاهتزاز يظل مرتفعًا في المواقع الوسيطة على طول الدوار (مثل الانحراف في منتصف الامتداد)، فقد تكون هناك حاجة إلى مستويات تصحيح إضافية.

التحدي: ديناميكيات الدوار المرنة

تقدم الدوارات المرنة تحديات فريدة تجعل موازنة المستويات المتعددة معقدة:

أشكال الوضع

عندما يمر الدوار المرن عبر السرعة الحرجة, يهتز بنمط محدد يُسمى شكل الوضع. يُظهر الوضع الأول عادةً انحناء العمود في قوس أملس واحد، ويُظهر الوضع الثاني منحنى على شكل حرف S مع نقطة عقدة في المنتصف، وتُظهر الأوضاع الأعلى أشكالًا متزايدة التعقيد. يتطلب كل وضع توزيعًا محددًا لوزن التصحيح.

السلوك المعتمد على السرعة

تتغير استجابة عدم التوازن للدوار المرن بشكل كبير مع السرعة. قد يكون التصحيح الذي يعمل جيدًا عند سرعة معينة غير فعال، بل قد يكون عكسيًا عند سرعة أخرى. يجب أن تأخذ موازنة المستويات المتعددة في الاعتبار نطاق سرعة التشغيل بالكامل.

تأثيرات الاقتران المتبادل

في الموازنة متعددة المستويات، يؤثر وزن التصحيح في أي مستوى على الاهتزاز في جميع مواقع القياس. مع وجود ثلاثة أو أربعة مستويات تصحيح أو أكثر، تصبح العلاقات الرياضية أكثر تعقيدًا بكثير منها في الموازنة ثنائية المستويات.

إجراء موازنة المستويات المتعددة

يمتد الإجراء طريقة معامل التأثير تستخدم في موازنة المستويين:

الخطوة 1: القياسات الأولية

قِس الاهتزاز في مواقع متعددة على طول الدوار (عادةً عند كل محمل، وأحيانًا في مواقع وسيطة) بسرعة التشغيل المطلوبة. بالنسبة للدوارات المرنة، قد يلزم إجراء القياسات بسرعات متعددة.

الخطوة 2: تحديد مستويات التصحيح

حدد مستويات تصحيح N حيث يمكن إضافة الأوزان. يجب توزيعها على طول الدوار في مواقع يسهل الوصول إليها، مثل حواف التوصيل، أو حواف العجلات، أو حلقات التوازن المصممة خصيصًا.

الخطوة 3: جولات الوزن التجريبية المتتالية

قم بإجراء N تجربة تشغيل، كل منها مع وزن الاختبار في مستوى تصحيح واحد. على سبيل المثال، مع أربعة مستويات تصحيح:

  • الجولة 1: الوزن التجريبي في المستوى 1 فقط
  • الجولة الثانية: الوزن التجريبي في المستوى الثاني فقط
  • الجولة 3: الوزن التجريبي في المستوى 3 فقط
  • الجولة 4: الوزن التجريبي في المستوى 4 فقط

خلال كل تشغيل، قِس الاهتزاز في جميع مواقع المستشعر. يُؤدي هذا إلى إنشاء مصفوفة كاملة لمعاملات التأثير، تصف كيفية تأثير كل مستوى تصحيح على كل نقطة قياس.

الخطوة 4: حساب أوزان التصحيح

يقوم برنامج الموازنة بحل نظام مكون من N معادلة متزامنة (حيث N هو عدد مستويات التصحيح) لحساب الأمثل أوزان التصحيح لكل مستوى. يستخدم هذا الحساب جبر المصفوفات، وهو معقد للغاية بحيث لا يمكن إجراؤه يدويًا، لذا فإن استخدام برامج متخصصة أمر ضروري.

الخطوة 5: التثبيت والتحقق

ركّب جميع أوزان التصحيح المحسوبة في آنٍ واحد، وتحقق من مستويات الاهتزاز. بالنسبة للدوارات المرنة، يجب إجراء التحقق عبر كامل نطاق سرعة التشغيل لضمان اهتزاز مقبول في جميع السرعات.

موازنة الأنماط: نهج بديل

بالنسبة للدوارات شديدة المرونة، هناك تقنية متقدمة تسمى موازنة الأنماط يمكن أن تكون هذه الطريقة أكثر فعالية من الموازنة التقليدية متعددة المستويات. تستهدف الموازنة النمطية أوضاع اهتزاز محددة بدلاً من سرعات محددة. من خلال حساب أوزان التصحيح التي تتوافق مع أشكال الوضع الطبيعي للدوار، يمكن تحقيق نتائج أفضل مع عدد أقل من عمليات التشغيل التجريبية. ومع ذلك، تتطلب هذه الطريقة أدوات تحليل متطورة وفهمًا عميقًا لديناميكيات الدوار.

التعقيد والاعتبارات العملية

إن موازنة المستويات المتعددة أكثر تعقيدًا بشكل كبير من موازنة المستويين:

عدد التجارب التجريبية

يزداد عدد عمليات التشغيل التجريبية المطلوبة خطيًا مع عدد المستويات. يتطلب ميزان رباعي المستويات أربع عمليات تشغيل تجريبية، بالإضافة إلى عمليات التشغيل الأولية والتحققية، أي ما مجموعه ست عمليات بدء وتوقف. هذا يزيد من التكلفة والوقت واستهلاك الآلة.

التعقيد الرياضي

يتطلب حل أوزان التصحيح N عكس مصفوفة N×N، وهي عملية حسابية مكثفة وقد تكون غير مستقرة عدديًا إذا كانت القياسات مشوشة أو إذا كانت مستويات التصحيح موضوعة بشكل سيئ.

دقة القياس

لأن الموازنة متعددة المستويات تعتمد على حل العديد من المعادلات المتزامنة، فإن أخطاء القياس والضوضاء لها تأثير أكبر مقارنةً بالموازنة ثنائية المستويات. لذا، يُعدّ وجود أجهزة استشعار عالية الجودة وجمع بيانات دقيق أمرًا بالغ الأهمية.

إمكانية الوصول إلى مستوى التصحيح

قد يكون العثور على مواقع N من مستويات التصحيح المتاحة والفعالة أمرًا صعبًا، خاصةً على الآلات التي لم يتم تصميمها في الأصل لتحقيق التوازن متعدد المستويات.

متطلبات المعدات والبرمجيات

تتطلب الموازنة متعددة المستويات:

  • برنامج الموازنة المتقدم: القدرة على التعامل مع مصفوفات معاملات التأثير N×N وحل أنظمة معادلات المتجهات المعقدة.
  • أجهزة استشعار الاهتزاز المتعددة: يوصى باستخدام ما لا يقل عن N من أجهزة الاستشعار (جهاز واحد لكل موقع قياس)، على الرغم من أن بعض الأجهزة يمكن أن تعمل مع عدد أقل من أجهزة الاستشعار عن طريق إعادة وضعها بين عمليات التشغيل.
  • مقياس سرعة الدوران/مفتاح الطور: ضروري للدقة مرحلة قياس.
  • الموظفين ذوي الخبرة: تتطلب تعقيدات موازنة المستويات المتعددة فنيين يتمتعون بتدريب متقدم في ديناميكيات الدوار وتحليل الاهتزاز.

التطبيقات النموذجية

تعد موازنة المستويات المتعددة ممارسة قياسية في الصناعات ذات الآلات عالية السرعة:

  • توليد الطاقة: مجموعات كبيرة من المولدات التوربينية البخارية والغازية
  • البتروكيماويات: ضواغط الطرد المركزي عالية السرعة والموسعات التوربينية
  • اللب والورق: لفات مجفف ماكينة الورق الطويلة ولفائف التقويم
  • الفضاء والطيران: دوارات محركات الطائرات والآلات التوربينية
  • تصنيع: مغازل أدوات الآلات عالية السرعة

في هذه التطبيقات، يتم تبرير الاستثمار في موازنة المستويات المتعددة من خلال أهمية المعدات، وعواقب الفشل، ومكاسب الكفاءة التشغيلية من التشغيل بأقل قدر من الاهتزاز.

← العودة إلى الفهرس الرئيسي

فئات: المصطلحاتموازنة الدوار
واتساب