ما هي موازنة الدوار؟ دليل شامل

التعريف: المفهوم الأساسي للتوازن

Rotor balancing هي عملية منهجية لتحسين توزيع كتلة جسم دوار (دوار) لضمان تطابق خط مركز الكتلة الفعال مع خط مركزه الهندسي الحقيقي. عندما يكون الدوار غير متوازن، تتولد قوى طرد مركزي أثناء الدوران، مما يؤدي إلى اهتزازات مفرطة، وضوضاء، وانخفاض عمر المحمل، وربما عطل كارثي. الهدف من الموازنة هو تقليل هذه القوى عن طريق إضافة أو إزالة كميات دقيقة من الوزن في مواقع محددة، وبالتالي تقليل الاهتزاز إلى مستوى مقبول.

لماذا تعد عملية الموازنة مهمة صيانة حرجة؟

يُعدّ عدم التوازن أحد أكثر مصادر الاهتزاز شيوعًا في الآلات الدوارة. ولا يقتصر إجراء الموازنة الدقيقة على تقليل الاهتزاز فحسب، بل هو عملية صيانة أساسية تُوفّر فوائد جمة:

• زيادة عمر المحمل: تنتقل قوى عدم التوازن مباشرةً إلى المحامل. ويؤدي تقليل هذه القوى إلى إطالة عمر المحامل بشكل كبير.
• تحسين موثوقية الماكينة: يؤدي انخفاض الاهتزاز إلى تقليل الضغط على جميع مكونات الماكينة، بما في ذلك الأختام والأعمدة والدعامات الهيكلية، مما يؤدي إلى انخفاض الأعطال.
• Enhanced Safety: يمكن أن تؤدي مستويات الاهتزاز العالية إلى فشل المكونات، مما يخلق مخاطر أمنية كبيرة للموظفين.
• انخفاض مستويات الضوضاء: الاهتزاز الميكانيكي مصدر رئيسي للضوضاء الصناعية. الآلة المتوازنة تعمل بهدوء أكبر.
• انخفاض استهلاك الطاقة: يتم تحويل الطاقة التي كان من الممكن أن تُهدر في إحداث الاهتزازات والحرارة إلى عمل مفيد، مما يؤدي إلى تحسين الكفاءة.

أنواع التوازن: الثابت مقابل الديناميكي

تُصنَّف إجراءات الموازنة بناءً على نوع اختلال التوازن المُصحَّح. هناك نوعان رئيسيان: الموازنة الثابتة والموازنة الديناميكية.

الموازنة الثابتة (موازنة المستوى الواحد)

يحدث اختلال التوازن الساكن عندما ينحرف مركز كتلة الدوار عن محور دورانه. غالبًا ما يُصوَّر هذا على أنه "نقطة ثقل" واحدة. تُصحِّح الموازنة الساكنة هذا الاختلال بتطبيق وزن تصحيح واحد بزاوية 180 درجة مقابل النقطة الثقيلة. يُسمَّى هذا "اختلال توازن" لأنه يُمكن اكتشاف هذا النوع من اختلال التوازن مع ثبات الدوار (على سبيل المثال، في بكرات حافة السكين). وهو مناسب للدوارات الضيقة ذات شكل الأقراص، مثل المراوح، وعجلات الطحن، وعجلات الموازنة، حيث تكون نسبة الطول إلى القطر صغيرة.

الموازنة الديناميكية (موازنة المستويين)

عدم التوازن الديناميكي حالة أكثر تعقيدًا، تتضمن كلاً من عدم التوازن الساكن وعدم توازن "الزوج". يحدث عدم توازن الزوج عند وجود نقطتين ثقيلتين متساويتين على طرفي الدوار المتقابلين، بزاوية 180 درجة. هذا يُحدث حركة اهتزازية، أو عزمًا، لا يمكن اكتشافها إلا عند دوران الدوار. التوازن الديناميكي ضروري لمعظم الدوارات، وخاصةً تلك التي يزيد طولها عن قطرها (مثل حديدات المحرك، وأعمدة الدوران، والتوربينات). يتطلب الأمر إجراء تصحيحات في مستويين مختلفين على الأقل على طول الدوار لمعادلة كل من القوة وعدم توازن الزوج.

عملية الموازنة: كيف تتم

يتم إجراء الموازنة الحديثة عادةً باستخدام معدات متخصصة ونهج منهجي، وغالبًا ما يتم استخدام طريقة معامل التأثير:

1. التشغيل الأولي: يتم تشغيل الجهاز لقياس سعة الاهتزاز الأولية وزاوية الطور الناتجة عن اختلال التوازن. ويُستخدم مستشعر اهتزاز ومقياس سرعة الدوران (للإشارة إلى الطور).
2. اختبار الوزن التجريبي: يتم تثبيت وزن تجريبي معروف مؤقتًا على الدوار في موضع زاوية معروف في مستوى التصحيح.
3. الجولة الثانية: يُعاد تشغيل الآلة، وتُقاس سعة الاهتزاز وطوره الجديدان. يُعزى التغير في الاهتزاز (فرق المتجه) فقط إلى وزن الاختبار.
4. حساب: بمعرفة كيفية تأثير وزن الاختبار على الاهتزاز، يحسب جهاز الموازنة "معامل التأثير". ويُستخدم هذا المعامل بعد ذلك لتحديد الكمية الدقيقة لوزن التصحيح والزاوية الدقيقة التي يجب وضعه عندها لموازنة اختلال التوازن الأصلي.
5. التصحيح والتحقق: يُزال الوزن التجريبي، ويُثبّت وزن التصحيح الدائم المُحتسب، ويُجرى تشغيل نهائي للتحقق من انخفاض الاهتزاز إلى مستوى مقبول. لموازنة المستويين، تُكرّر هذه العملية للمستوى الثاني.

المعايير والتسامحات ذات الصلة

مستويات الاهتزاز المقبولة ليست عشوائية، بل تُحدد وفقًا للمعايير الدولية، وأبرزها ايزو 21940 سلسلة ISO 1940 (التي حلت محل معيار ISO 1940 القديم). تُعرّف هذه المعايير "درجات جودة التوازن" (مثل G 6.3، G 2.5، G 1.0) لفئات مختلفة من الآلات. يشير الرقم G المنخفض إلى تفاوت أضيق. تُستخدم هذه الدرجات لحساب أقصى اختلال توازن متبقٍ مسموح به لدوار معين بناءً على كتلته وسرعة تشغيله، مما يضمن استيفائه لمتطلبات التشغيل.

← العودة إلى الفهرس الرئيسي