درجة جودة التوازن (G-Grade): التعريف والغرض والتطبيق

Devices

Portable balancer & Vibration analyzer Balanset-1A

$2,367.87 + ضريبة القيمة المضافة (إن وجدت)

Parts

Vibration sensor

$107.90 + ضريبة القيمة المضافة (إن وجدت)

Parts

Optical Sensor (Laser Tachometer)

$148.67 + ضريبة القيمة المضافة (إن وجدت)

Devices

Balanset-4

$8,156.25 + ضريبة القيمة المضافة (إن وجدت)

Parts

Magnetic Stand Insize-60-kgf

$55.15 + ضريبة القيمة المضافة (إن وجدت)

Parts

Reflective tape

$11.99 + ضريبة القيمة المضافة (إن وجدت)

Devices

Dynamic balancer “Balanset-1A” OEM

$2,080.13 + ضريبة القيمة المضافة (إن وجدت)

ما هي درجة جودة التوازن (G-Grade)؟

A درجة جودة التوازن, ويشار إليه عادةً باسم “G-Grade”، وهو تصنيف موحد محدد في معايير ISO 1940-1 وISO 21940-11 التي تحدد الحد الأقصى المسموح به لعدم الاتزان المتبقي للدوار. وبعبارة أخرى، تشير درجة G إلى مدى الدقة التي يجب أن يكون بها الدوار متوازنًا. وهو لا يقيس مستويات الاهتزاز بشكل مباشر، بل يحدد درجة عدم الاتزان المسموح بها بناءً على كتلة الدوار وسرعة التشغيل القصوى.

يتوافق الرقم الذي يلي الحرف G (على سبيل المثال، G6.3، G2.5) مع السرعة القصوى لاهتزاز مركز كتلة الدوّار معبراً عنها بالمليمترات في الثانية (مم/ثانية). على سبيل المثال، تعني الدرجة G6.3 أن مركز كتلة الدوّار يجب ألا يتعرض مركز كتلة الدوّار لاهتزاز يتجاوز 6.3 مم/ثانية عند أقصى سرعة تشغيل، بينما تحد الدرجة G2.5 الأكثر صرامة من هذه السرعة إلى 2.5 مم/ثانية. كلما كان رقم G أقل، كلما كانت متطلبات الموازنة أكثر صرامة: تفاوت أقل في عدم الاتزان ودقة موازنة أعلى.

غرض نظام الصف G

تم تطوير نظام G-grade لإنشاء معيار عالمي يحدد مدى جودة توازن الدوار. وبدلاً من العبارات الغامضة مثل “يجب أن يكون الدوّار متوازنًا بشكل جيد”، يمكن للمهندسين تحديد هدف دقيق يمكن التحقق منه مثل “التوازن إلى G6.3”. توفر هذه المواصفة القياسية لغة مشتركة للمصنعين ومهندسي الخدمة والعملاء، مما يضمن أن المعدات تلبي معايير الموثوقية والسلامة المطلوبة. الأهداف الرئيسية لنظام G-grade هي:

الحد من الاهتزاز الناتج عن عدم الاتزان إلى مستويات مقبولة. يتسبب اختلال التوازن في حدوث قوى طرد مركزي واهتزازات يمكن أن تؤدي إلى ضوضاء وأعطال إجهاد وحوادث. من خلال تطبيق درجات التوازن القياسية، يمكن التحكم في هذه الاهتزازات ضمن الحدود الآمنة.

تقليل الأحمال الديناميكية على المحامل وإطالة عمرها التشغيلي. يعمل الاهتزاز المستمر على المحامل مثل المطرقة، مما يسرّع من تآكلها. من خلال الحد من عدم الاتزان من خلال درجة G المطلوبة، يتم تقليل القوى المؤثرة على المحامل، مما يطيل من عمرها الافتراضي.

ضمان التشغيل الآمن للدوار بأقصى سرعة تصميمية قصوى. كلما زادت سرعة الدوران، كلما كان تأثير عدم الاتزان حتى ولو كان صغيراً أقوى. تضمن درجة التوازن الصارمة عدم تعرض الدوار لاهتزازات مدمرة عند سرعة تشغيله. وهذا الأمر مهم بشكل خاص للآلات عالية السرعة (التوربينات والضواغط وما إلى ذلك)، حيث يمكن أن يؤدي عدم الاتزان المفرط إلى حدوث عطل.

توفير معيار قبول واضح وقابل للقياس. وجود معيار درجة G يسمح بالتحقق أثناء التصنيع والإصلاح مما إذا كان قد تم تحقيق مستوى التوازن المطلوب. إذا لم يتجاوز عدم الاتزان المتبقي بعد الموازنة القيمة المسموح بها لدرجة G المحددة، فإن الدوار يعتبر قد اجتاز الفحص. يحول هذا النهج الموازنة من فن إلى علم دقيق بمعايير يمكن التحقق منها.

كيف يتم تحديد درجات الجودة المتوازنة؟

تحتوي معايير ISO على توصيات لاختيار درجات G لمئات الدوارات والماكينات النموذجية. تسرد الجداول القياسية (على سبيل المثال، المواصفة القياسية ISO 1940-1، التي حلت محلها الآن المواصفة القياسية ISO 21940-11) قائمة بدرجات G الموصى بها لمختلف فئات المعدات. يعتمد اختيار درجة معينة على عدة عوامل:

نوع الماكينة والغرض منها. تتطلب التوربينات عالية السرعة أو المغزل الدقيق موازنة أكثر دقة (G أقل) من الآلية الزراعية بطيئة السرعة. يضع المصممون في اعتبارهم مدى حساسية نوع معين من الماكينات للاهتزازات وما هي العواقب التي قد تترتب على عدم التوازن.

كتلة الدوار وأبعاده. الدوّارات الأخف وزنًا تكون أكثر حساسية بشكل عام لعدم الاتزان وقد يكون لها متطلبات أكثر صرامة. تدخل كتلة الدوّار مباشرةً في حساب عدم الاتزان المسموح به - يمكن للدوّار الأثقل أن “يتحمل” إلى حد ما عدم اتزان مطلق أكبر إلى حد ما دون زيادة الاهتزاز مقارنةً بالدوّار الأخف وزناً.

سرعة الدوران القصوى. هذا هو أحد العوامل الرئيسية: كلما زادت السرعة، يجب أن يكون التوازن أكثر صرامة. لنفس مقدار عدم الاتزان، تزداد القوى بالتناسب مع مربع سرعة الدوران. ولذلك، يتم اختيار درجة G أقل للدوارات عالية السرعة لتعويض تأثير السرعة.

هيكل الدعم وظروف التركيب. عادةً ما يتطلب الدوار المركب على دعامات مرنة (مرنة) موازنة أكثر دقة من الدوار المركب على دعامات صلبة، لأن النظام المرن يخمد الاهتزازات بشكل أقل فعالية. على سبيل المثال، قد تنطبق درجات مختلفة (G16 مقابل G40) على نفس العمود المرفقي اعتماداً على ما إذا كان المحرك مركباً على عوازل اهتزاز مرنة أو صلبة.

أمثلة على درجات جودة الرصيد المشترك

ملاحظة: تتوافق قيمة السرعة بالملليمتر/الثانية في تعيين الرتبة مع حاصل ضرب الانحراف المركزي المحدد والسرعة الزاوية: G = e_لكل-ω. وبالتالي، يشير رقم G إلى السرعة المحدودة لحركة مركز الكتلة المزاحة أثناء تشغيل الدوّار. في الممارسة العملية، قد يختلف اختيار الدرجة بمقدار مستوى واحد لأعلى أو لأسفل حسب المتطلبات المحددة وظروف التشغيل.

حساب عدم التوازن المتبقي المسموح به

وبمعرفة درجة G المطلوبة، يمكنك حساب الحد الأقصى المسموح به من عدم الاتزان المتبقي - أي مقدار عدم الاتزان الذي قد يتبقى بعد الموازنة دون تجاوز الدرجة المحددة. يوفر معيار ISO المعادلة التالية:

يو_لكل (جم-ملم) = (9549 × ج [مم/ثانية] × م [كجم]) / ن [دورة في الدقيقة]

أين:

• يو_لكل - عدم الاتزان المتبقي المسموح به بالجرام-مليمتر (جم-ملم)
• ج — درجة جودة التوازن (مم/ثانية)
• m - كتلة الدوار (كجم)
• ن - سرعة التشغيل القصوى (RPM)

مثال: بالنسبة لدوّار كتلته 100 كجم، يدور بسرعة قصوى تبلغ 3000 دورة في الدقيقة، ويجب أن يكون متوازنًا وفقًا للدرجة G6.3، فإن عدم الاتزان المتبقي المسموح به هو

يو_لكل = (9549 × 6.3 × 100) / 3000 ≈ 2005 ز-ملم

وهذا يعني أن إجمالي عدم الاتزان المسموح به لهذا الدوّار يبلغ حوالي 2005 جم-ملم دون تجاوز G6.3. عملياً، يتم توزيع عدم الاتزان المتبقي هذا بين مستويات التصحيح. بالنسبة للموازنة ثنائية المستوى (الديناميكي)، فإن U المحسوب_لكل مقسمة بين المستويات بالتساوي أو بالتناسب مع تكوين الدوار. وبالتالي، يتلقى فني الموازنة هدفًا عدديًا محددًا لتحقيقه.

الموازنة العملية والمعدات

لتحقيق درجة التوازن المطلوبة عمليًا، يتم استخدام معدات متخصصة. في ظروف التصنيع، عادةً ما يتم استخدام ماكينات موازنة ثابتة، حيث يتم تدوير الدوار وتصحيحه حتى ينخفض عدم الاتزان المتبقي إلى المعيار الخاص بدرجة G-المحددة.

ومع ذلك، في الظروف الميدانية (على سبيل المثال، عندما يحدث اهتزاز في مروحة أو مضخة مثبتة بالفعل)، يمكن استخدام أدوات موازنة محمولة. مثال على ذلك Balanset-1A جهاز موازن اهتزازي محمول ثنائي القناة. وهو يتيح الموازنة الديناميكية أحادية المستوى أو ثنائية المستوى مباشرة على المعدات في الموقع (في الموقع، دون إزالة الدوار).

الشكل 1: موازن مقياس الاهتزازات المحمول Balanset-1A متصل بجهاز كمبيوتر محمول. يتضمن هذا الجهاز المدمج وحدة قياس إلكترونية، وجهازي استشعار اهتزاز، ومقياس سرعة الدوران بالليزر، مع التحكم وحساب عدم الاتزان بواسطة برنامج كمبيوتر شخصي.

الشكل 1: نافذة حساب تفاوت التوازن المسموح به في برنامج Balanset. يتضمن البرنامج آلة حاسبة مدمجة تقوم تلقائيًا بحساب عدم الاتزان المتبقي المسموح به وفقًا لمعايير ISO 1940 بناءً على كتلة الدوار وسرعة التشغيل ودرجة G-المحددة.

يتصل الجهاز بجهاز كمبيوتر محمول، ويقيس الاهتزاز ومرحلة عدم الاتزان باستخدام مستشعرات ومقياس سرعة الدوران البصري، وبعد ذلك يقوم البرنامج تلقائيًا بحساب أوزان التصحيح المطلوبة. من بين ميزات Balanset-1A الحساب التلقائي لعدم الاتزان المسموح به وفقًا لمعيار الأيزو 1940 (درجات G) - يحدد الجهاز نفسه المستوى الذي يجب تقليل الاهتزاز إليه لتحقيق، على سبيل المثال، درجة G6.3 أو G2.5.

أدوات الموازنة الحديثة مثل Balanset-1A تجعل تحقيق درجة التوازن المطلوبة أسرع وأكثر موثوقية. وباستخدام المصطلحات القياسية لدرجات G وحسابات التفاوت المدمجة، يعرف المهندسون والفنيون بالضبط معيار تحقيق التوازن الناجح. وبالتالي، فإن توحيد جودة التوازن من خلال الدرجات G-grades قد أتاح لغة مشتركة لوصف مدى “سلاسة” دوار معين وتحقيق هذا المستوى من موثوقية الاهتزاز باستخدام طرق مفهومة ويمكن التحقق منها في جميع أنحاء العالم.

← العودة إلى الفهرس الرئيسي