موازنة مراوح العادم الصناعية: دليل شامل من النظرية إلى التطبيق

القسم 1: المبادئ الأساسية لعدم التوازن - فهم "السبب"

يعد موازنة الكتل الدوارة إحدى العمليات الرئيسية في صيانة وإصلاح المعدات الصناعية، وهو أمر بالغ الأهمية بشكل خاص موازنة العادم التطبيقات. للقضاء على المشاكل المتعلقة بالاهتزازات المفرطة بفعالية ووعي، من الضروري فهم العمليات الفيزيائية الكامنة وراء اختلال التوازن، وأنواعها، وأسبابها، وعواقبها المدمرة.

1.1. فيزياء عدم التوازن: علم الاهتزاز

في عالم مثالي، يكون الجسم الدوار، مثل مروحة العادم، متوازنًا تمامًا. من الناحية الميكانيكية، يعني هذا أن محور القصور الذاتي المركزي الرئيسي يتطابق تمامًا مع المحور الهندسي للدوران. ومع ذلك، في الواقع، بسبب عيوب التصنيع وعوامل التشغيل، تحدث حالة تُسمى اختلال التوازن، حيث يكون مركز كتلة الدوار منحرفًا بالنسبة لمحور دورانه.

عندما يبدأ هذا الدوار غير المتوازن بالدوران، يُولّد هذا الانحراف في الكتلة قوة طرد مركزي. تُغيّر هذه القوة اتجاهها باستمرار، عموديةً على محور الدوران، وتنتقل عبر العمود إلى دعامات المحامل، ثم إلى الهيكل بأكمله. تُعدّ هذه القوة الدورية السبب الجذري للاهتزاز.

حيث F هي القوة الطاردة المركزية، وm هي مقدار الكتلة غير المتوازنة، وω هي السرعة الزاوية، وr هي المسافة من محور الدوران إلى الكتلة غير المتوازنة (الانحراف).

الجانب الأساسي لهذه العلاقة هو أن القوة القصورية تنمو بشكل متناسب مع مربع سرعة الدوران (ω²). وهذا له أهمية عملية هائلة لـ موازنة العادم الإجراءات. على سبيل المثال، مضاعفة سرعة مروحة العادم ستزيد قوة الاهتزاز بمقدار أربعة أضعاف. يُفسر هذا النمو غير الخطي لماذا قد تُظهر مروحة العادم التي تعمل بكفاءة عند سرعات منخفضة مستويات اهتزاز كارثية عند الوصول إلى السرعة الاسمية أو المتزايدة، كما هو الحال عند التحكم بها عبر محولات التردد.

1.2. تصنيف الخلل: ثلاثة أنواع من المشاكل

ينقسم اختلال توازن الدوار، اعتمادًا على الترتيب المتبادل لمحور القصور الذاتي ومحور الدوران، إلى ثلاثة أنواع رئيسية:

اختلال التوازن الثابت (اختلال التوازن بين القوة والثبات)

تعريف: يحدث هذا عندما ينزاح محور القصور الذاتي موازيًا لمحور الدوران. يمكن تصور ذلك بوجود "نقطة ثقل" واحدة على الدوار.

تشخبص: هذا النوع من اختلال التوازن فريد من نوعه، إذ يظهر حتى في حالة السكون. فإذا وُضع هذا الدوار على دعائم أفقية ذات احتكاك منخفض (تُسمى "حواف السكين")، فإنه سينعطف دائمًا بفعل الجاذبية ويتوقف مع توجيه النقطة الثقيلة نحو الأسفل.

تصحيح: يُستغنى عنه بسهولة نسبية بإضافة (أو إزالة) كتلة تصحيحية في مستوى واحد، بزاوية ١٨٠ درجة مقابل نقطة الثقل المحددة. يُعدّ اختلال التوازن الساكن سمةً مميزةً للدوارات الضيقة ذات شكل القرص، ذات نسبة الطول إلى القطر المنخفضة (مثلاً، أقل من ٠.٥).

اختلال التوازن بين الزوجين

تعريف: يحدث هذا عندما يتقاطع محور القصور الذاتي مع محور الدوران عند مركز كتلة الدوار. فيزيائيًا، يُعادل هذا وجود كتلتين غير متوازنتين متساويتين في مستويين مختلفين على طول الدوار، وبزاوية 180 درجة بينهما.

تشخبص: في الوضع الساكن، يكون هذا الدوار متوازنًا ولا يميل إلى شغل أي موضع محدد. ومع ذلك، أثناء الدوران، يُحدث هذا الزوج من الكتل عزمًا "اهتزازيًا" أو "تذبذبيًا" يميل إلى تدوير الدوار عموديًا على محور الدوران، مما يُسبب اهتزازات قوية عند الدعامات.

تصحيح: يتطلب التصحيح في مستويين على الأقل للتعويض عن هذه اللحظة.

اختلال التوازن الديناميكي

       

تعريف: هذه هي الحالة الأكثر شيوعًا وتكرارًا في الممارسة العملية، حيث لا يوازي محور القصور الذاتي محور الدوران ولا يتقاطع معه، بل ينحرف معه في الفراغ. الاختلال الديناميكي هو دائمًا مزيج من الاختلالات الساكنة والزوجية.

تشخبص: يظهر فقط أثناء دوران الدوار.

تصحيح: يتطلب دائمًا تحقيق التوازن في مستويين تصحيحيين على الأقل للتعويض في وقت واحد عن مكونات القوة والعزم.

١.٣. الأسباب الجذرية للمشاكل: من أين يأتي الخلل؟

يمكن تقسيم أسباب اختلال التوازن إلى مجموعتين كبيرتين، وهما مهمتان بشكل خاص لـ: موازنة العادم التطبيقات:

العوامل التشغيلية (الأكثر شيوعًا):

• تراكم المواد: السبب الأكثر شيوعًا لتشغيل مراوح العادم في البيئات الملوثة. يؤدي التراكم غير المنتظم للغبار والأوساخ والطلاء ومنتجات العمليات أو الرطوبة على شفرات المروحة إلى تغيير توزيع الكتلة.
• التآكل والتلف: يؤدي التآكل غير المتساوي للشفرات، أو تآكل القطرات من دخول السوائل، أو التآكل الكيميائي إلى فقدان الكتلة في بعض المناطق وبالتالي اختلال التوازن.
• التشوه الحراري: يمكن أن يؤدي التسخين أو التبريد غير المتساوي للدوار، وخاصة أثناء إيقاف تشغيل المعدات الساخنة لفترة طويلة، إلى انحناء مؤقت أو دائم للعمود أو الدافع.
• فقدان توازن الأوزان: قد تنفصل الأوزان التصحيحية المثبتة مسبقًا بسبب الاهتزاز أو التآكل أو التأثير الميكانيكي.

عيوب التصنيع والتجميع:

• عيوب التصنيع: عدم تجانس المواد (على سبيل المثال، مسامية الصب)، أو عدم الدقة في التشغيل، أو ضعف جودة تجميع الشفرات للمكره.
• أخطاء التجميع والتركيب: تركيب غير صحيح للمكره على العمود، سوء المحاذاة، تخفيف تثبيت المحور، سوء محاذاة أعمدة المحرك والمروحة.
• مشاكل المكونات ذات الصلة: استخدام أحزمة قيادة غير قياسية أو مهترئة، أو عيوب في المحمل، أو ارتخاء تثبيت الوحدة على الأساس (الحالة المعروفة باسم "القدم الناعمة").

١.٤. عواقب اختلال التوازن: سلسلة من ردود الفعل التدميرية

إن تجاهل مشاكل عدم التوازن يؤدي إلى سلسلة من ردود الفعل المدمرة التي تؤثر على كل من مكونات المعدات الميكانيكية والأداء الاقتصادي، وخاصة في أنظمة العادم:

العواقب الميكانيكية:

• الاهتزاز والضوضاء: إن الزيادة الحادة في الاهتزاز والضوضاء هي النتيجة الأكثر وضوحًا، مما يؤدي إلى تدهور ظروف العمل ويكون بمثابة الإشارة الأولى لوجود خلل.
• تآكل المحمل المتسارع: النتيجة الأكثر شيوعًا وتكلفةً وخطورةً هي الأحمال الدورية الناتجة عن قوة الطرد المركزي التي تسبب إجهادًا متسارعًا وتدميرًا لعناصر التدحرج ومسارات التزحلق، مما يقلل من عمر المحمل عشرات المرات.
• فشل التعب: يؤدي التعرض للاهتزازات لفترات طويلة إلى تراكم التعب في المعدن، مما قد يتسبب في تدمير الأعمدة، وهياكل الدعم، واللحامات، وحتى كسر مسامير التثبيت التي تثبت الوحدة بالأساس.
• الضرر الذي يلحق بالمكونات المجاورة: كما أن الاهتزاز يدمر أيضًا وصلات الاقتران ومحركات الحزام وأختام العمود.

العواقب الاقتصادية والتشغيلية:

• زيادة استهلاك الطاقة: يتم إنفاق جزء كبير من طاقة المحرك ليس على تحريك الهواء ولكن على خلق الاهتزازات، مما يؤدي إلى خسائر مالية مباشرة.
• انخفاض الأداء: يمكن أن يؤدي الاهتزاز إلى تعطيل الخصائص الديناميكية الهوائية للمكره، مما يؤدي إلى تقليل تدفق الهواء والضغط الناتج عن مروحة العادم.
• توقف الطوارئ: في نهاية المطاف، يؤدي اختلال التوازن إلى توقف تشغيل المعدات في حالات الطوارئ، مما يؤدي إلى إصلاحات باهظة الثمن وخسائر بسبب تعطل خطوط الإنتاج.
• التهديدات الأمنية: في الحالات الحرجة، من الممكن تدمير الدافع بسرعات عالية، مما يشكل تهديدات مباشرة لحياة الأفراد وصحتهم.

القسم 2: تشخيص الاهتزاز - فن التشخيص الدقيق

التشخيص السليم هو حجر الأساس لنجاح عملية الموازنة. قبل الشروع في تصحيح الكتلة، من الضروري التأكد بثقة تامة من أن اختلال التوازن هو السبب الرئيسي للاهتزازات المفرطة. يُخصص هذا القسم للطرق الآلية التي لا تسمح فقط باكتشاف المشكلة، بل أيضًا بتحديد طبيعتها بدقة.

٢.١. لماذا لا يُعتبر الاهتزاز دائمًا اختلالًا في التوازن: التشخيص التفريقي

مبدأ أساسي يجب على كل متخصص صيانة فهمه: الاهتزاز المفرط عرض وليس تشخيصًا. في حين أن اختلال التوازن يُعد أحد أكثر أسباب اهتزاز مروحة العادم شيوعًا، إلا أن العديد من العيوب الأخرى قد تُسبب أنماطًا مشابهة يجب استبعادها قبل البدء. موازنة العادم عمل.

العيوب الرئيسية "المتنكرة" على أنها اختلال التوازن:

• عدم المحاذاة: عدم محاذاة عمود المحرك والمروحة. في طيف الاهتزاز، يتميز بذروة ملحوظة عند تردد تشغيل مزدوج (2x)، وخاصةً في الاتجاه المحوري.
• الارتخاء الميكانيكي: ارتخاء مسامير دعم المحمل، وشقوق في هيكل الأساس. يظهر ذلك على شكل سلسلة من التوافقيات الترددية المتواصلة (١x، ٢x، ٣x، إلخ)، وفي الحالات الشديدة، توافقيات فرعية (٠.٥x، ١.٥x).
• عيوب المحمل المتدحرج: تشققات، أو شقوق في مسارات الجري، أو عناصر متدحرجة. تُولّد اهتزازات عند مكونات مميزة عالية التردد، غير متزامنة (ليست مضاعفات تردد الدوران)، محسوبة بناءً على هندسة المحمل.
• العمود المنحني: يُحدث اهتزازًا عند ترددات التشغيل (1x) والتشغيل المزدوج (2x)، مما يُعقد التشخيص بشكل كبير ويتطلب تطبيق تحليل الطور الإلزامي للتمييز بين عدم التوازن وعدم المحاذاة.
• صدى: تضخيم حاد ومتعدد للاهتزازات عند تشغيل تردد دوران يتزامن مع أحد الترددات الطبيعية للهيكل. هذه الحالة بالغة الخطورة لا يمكن القضاء عليها بالموازنة.

2.2. مجموعة أدوات المتخصص: عيون وآذان المهندس

تشخيص دقيق للاهتزازات واللاحقة موازنة العادم تتطلب معدات متخصصة:

• أجهزة استشعار الاهتزاز (مقاييس التسارع): وسيلة جمع البيانات الأولية. للحصول على صورة كاملة ثلاثية الأبعاد لاهتزازات الآلة، تُركّب أجهزة استشعار على أغلفة المحامل في ثلاثة اتجاهات متعامدة: أفقي، رأسي، ومحوري.
• أجهزة تحليل/موازنة الاهتزازات المحمولة: الآلات الحديثة مثل Balanset-1A يجمع هذا النظام بين وظائف مقياس الاهتزاز (قياس مستوى الاهتزاز الكلي)، ومحلل طيف تحويل فورييه السريع (FFT)، ومقياس الطور، وحاسبة الموازنة. ويتيح هذا النظام التشخيص الكامل والموازنة مباشرةً في موقع تشغيل المعدات.
• مقياس سرعة الدوران (بصري أو ليزر): جزء لا يتجزأ من أي طقم موازنة. ضروري لقياس سرعة الدوران بدقة ومزامنة قياس الطور. للتشغيل، تُلصق قطعة صغيرة من الشريط العاكس على العمود أو أي جزء دوار آخر.
• Software: تتيح البرامج المتخصصة الحفاظ على قواعد بيانات المعدات، وتحليل اتجاهات الاهتزاز بمرور الوقت، وإجراء تشخيصات الطيف المتعمقة، وإنشاء تقارير العمل تلقائيًا.

٢.٣. قراءة أطياف الاهتزاز (تحليل تحويل فورييه السريع): فك رموز إشارات الآلة

تُمثل إشارة الاهتزاز المُقاسة بمقياس التسارع علاقةً مُعقدةً بين السعة والزمن. وتُعدّ هذه الإشارة ضعيفةً في التشخيص. وتُستخدم طريقة التحليل الرئيسية لتحويل فورييه السريع (FFT)، الذي يُحلل رياضيًا إشارة الزمن المُعقدة إلى طيف ترددها. ويُظهر الطيف الترددات التي تحتوي على طاقة اهتزاز بدقة، مما يُتيح تحديد مصادر الاهتزاز هذه.

المؤشر الرئيسي لاختلال التوازن في طيف الاهتزاز هو وجود ذروة سائدة بتردد يساوي تمامًا تردد دوران الدوار. يُشار إلى هذا التردد بـ 1x. تتناسب سعة (ارتفاع) هذه الذروة طرديًا مع مقدار اختلال التوازن.

2.4. الدور الرئيسي لتحليل الطور: تأكيد التشخيص

يعد تحليل الطور أداة قوية تسمح بالتأكيد النهائي على تشخيص "عدم التوازن" وتمييزه عن العيوب الأخرى التي تظهر أيضًا عند تردد التشغيل 1x.

الطور هو في الأساس العلاقة الزمنية بين إشارتي اهتزاز لهما نفس التردد، مُقاسة بالدرجات. يُظهر كيفية تحرك نقاط الآلة المختلفة بالنسبة لبعضها البعض وبالنسبة للعلامة العاكسة على العمود.

تحديد نوع الخلل حسب المرحلة:

• اختلال التوازن الثابت: يتحرك كلا دعامتي المحمل بشكل متزامن، أي في طور واحد. لذلك، فإن فرق زاوية الطور المُقاس عند دعامتين في نفس الاتجاه الشعاعي سيكون قريبًا من 0° (±30°).
• عدم التوازن الزوجي أو الديناميكي: تؤدي الدعامات حركة تذبذبية "بعكس الطور". وبالتالي، يكون فرق الطور بينهما قريبًا من ١٨٠ درجة (±٣٠ درجة).

Devices

Portable balancer & Vibration analyzer Balanset-1A

€1,751.00

Parts

Vibration sensor

€90.00

Parts

Optical Sensor (Laser Tachometer)

€124.00

Devices

Balanset-4

€6,803.00

Parts

Magnetic Stand Insize-60-kgf

€46.00

Parts

Reflective tape

€10.00

Devices

Dynamic balancer “Balanset-1A” OEM

€1,561.00

القسم 3: دليل الموازنة العملي - طرق خطوة بخطوة ونصائح احترافية

يقدم هذا القسم إرشادات مفصلة خطوة بخطوة لأداء موازنة العادم العمل، من العمليات التحضيرية إلى التقنيات المتخصصة لأنواع مختلفة من مراوح العادم.

٣.١. المرحلة التحضيرية - ٥٠١TP3T للنجاح

التحضير الجيد هو مفتاح النجاح والآمن موازنة العادمإهمال هذه المرحلة يؤدي في كثير من الأحيان إلى نتائج غير صحيحة وضياع الوقت.

السلامة اولا:

قبل بدء أي عمل، يجب فصل المعدات تمامًا. تُطبق إجراءات الإغلاق/العزل القياسية (LOTO) لمنع التشغيل غير المقصود. يجب التحقق من عدم وجود جهد عند أطراف المحرك.

التنظيف والفحص البصري:

هذه ليست عملية تمهيدية، بل عملية أساسية. يجب تنظيف المكره جيدًا من أي تراكمات - أوساخ، غبار، أو مواد. في كثير من الحالات، يكفي التنظيف الجيد وحده لإزالة أي خلل في التوازن تمامًا أو تقليله بشكل ملحوظ، مما يجعل إجراء المزيد من الموازنة غير ضروري. بعد التنظيف، يُجرى فحص بصري دقيق للشفرات والأقراص واللحامات بحثًا عن أي شقوق أو خدوش أو تشوهات أو علامات تآكل.

الفحص الميكانيكي ("تسلسل التدخل"):

قبل تصحيح توزيع الكتلة، يجب التحقق من السلامة الميكانيكية للتجميع بأكمله:

• شد وصلة البراغي: فحص، وإذا لزم الأمر، قم بإحكام ربط البراغي التي تثبت المكره بالمحور، والمحور بالعمود، وأغطية المحمل بالإطار، ومسامير تثبيت الإطار بالأساس.
• التحقق من الهندسة: باستخدام مؤشرات القرص، تحقق من الانحراف الشعاعي والمحوري للعمود والمروحة. كما يمكنك التحقق بصريًا أو باستخدام قوالب وأدوات قياس من محاذاة الشفرات وانتظام زاوية انحناءها.

٣.٢. الموازنة الثابتة: طرق بسيطة للحالات البسيطة

يتم تطبيق الموازنة الثابتة على الدوارات الضيقة ذات الشكل القرصي (على سبيل المثال، المكرهات ذات نسبة L/D صغيرة) عندما يكون الموازنة الديناميكية مستحيلة من الناحية الفنية أو غير عملية اقتصاديًا.

طريقة حافة السكين:

طريقة كلاسيكية ودقيقة للغاية. يُوضع الدوار (بعد إزالته من الوحدة) على منشورين أفقيين تمامًا، متوازيين، وناعمين، أو على دعامتين منخفضتي الاحتكاك. تحت تأثير الجاذبية، تميل "نقطة الثقل" للدوار دائمًا إلى شغل الموضع السفلي. يُركّب وزن تصحيحي في الجهة المقابلة تمامًا (بزاوية 180 درجة). تُكرر العملية حتى يبقى الدوار في وضع توازن محايد في أي موضع.

طريقة الدوران الحر ("خط راسيا"):

طريقة مبسطة تُطبّق على المراوح ذات الشفرات المثبتة مباشرةً. بعد إزالة سيور الدفع (إن وُجدت)، يُدار الدافع ببطء ويُحرّر. ستسقط أثقل شفرة للأسفل. يُجرى التصحيح بإضافة أوزان صغيرة (مثلاً، باستخدام شريط لاصق أو مغناطيس) إلى أخف الشفرات حتى يتوقف الدافع عن البحث عن أي موضع محدد.

3.3. موازنة المجال الديناميكي: نهج احترافي

هذه هي الطريقة الأساسية للصناعة موازنة العادم، يتم إجراؤها باستخدام أدوات متخصصة مثل Balanset-1A بدون تفكيك المعدات. تتكون العملية من عدة خطوات إلزامية.

الخطوة 1: القياس الأولي (التشغيل الأولي)

• يتم تثبيت أجهزة استشعار الاهتزاز على أغلفة المحمل، ويتم وضع شريط عاكس على العمود لقياس سرعة الدوران.
• يتم تشغيل مروحة العادم وإيصالها إلى سرعة التشغيل الاسمية.
• باستخدام مُحلِّل الاهتزازات، تُسجَّل البيانات الأولية: سعة الاهتزاز (عادةً بالملليمتر/ثانية) وزاوية طوره (بالدرجات) عند تردد تشغيل 1x. تُمثِّل هذه البيانات مُتَّجه اختلال التوازن الأولي.

الخطوة 2: تشغيل الوزن التجريبي

منطق: لكي يحسب الجهاز كيفية تصحيح اختلال التوازن بدقة، من الضروري إدخال تغيير معروف في النظام ومراقبة تفاعله. هذا هو الغرض من تركيب وزن تجريبي.

• اختيار الكتلة والموقع: يُختار وزن الاختبار بحيث يُحدث تغييرًا ملحوظًا وآمنًا في متجه الاهتزاز (مثلًا، تغيير في السعة بمقدار 20-30% و/أو انزياح طور بمقدار 20-30 درجة). يُثبّت الوزن مؤقتًا في مستوى التصحيح المُختار عند موضع زاوي معروف.
• قياس: كرر عملية بدء التشغيل والقياس، وتسجيل قيم السعة والطور الجديدة.

الخطوة 3: حساب وزن التصحيح والتركيب

أدوات الموازنة الحديثة مثل Balanset-1A يُجري الجهاز تلقائيًا عملية طرح متجه الاهتزاز الأولي من المتجه الناتج عن الوزن التجريبي. بناءً على هذا الاختلاف (متجه التأثير)، يحسب الجهاز الكتلة والزاوية بدقة عند تثبيت وزن تصحيحي دائم لتعويض الاختلال الأولي.

يمكن إجراء التصحيح إما بإضافة كتلة (لحام صفائح معدنية، تركيب براغي وصواميل) أو إزالة الكتلة (حفر ثقوب، تجليخ). تُفضّل إضافة الكتلة نظرًا لقابليتها للعكس وتحكمها بشكل أفضل.

الخطوة 4: التحقق من التشغيل وموازنة القطع

• بعد تثبيت الوزن التصحيحي الدائم (وإزالة الوزن التجريبي)، يتم إجراء عملية التحقق لتقييم النتيجة.
• إذا انخفض مستوى الاهتزاز ولكنه لا يزال يتجاوز المعايير المقبولة، تُجرى موازنة الضبط. تُكرر العملية، ولكن تُستخدم نتائج عملية التحقق كبيانات أولية. هذا يسمح باتباع نهج تكراري تدريجي لتحقيق جودة الموازنة المطلوبة.

٣.٤. موازنة أحادية أم ثنائية المستوى؟ معايير الاختيار العملية

يعد الاختيار بين الموازنة أحادية المستوى أو ثنائية المستوى قرارًا رئيسيًا يؤثر على نجاح الإجراء بأكمله، وهو أمر مهم بشكل خاص لـ موازنة العادم التطبيقات.

المعيار الرئيسي: نسبة طول الدوار (L) إلى القطر (D).

• إذا L/D < 0.5 وسرعة الدوران أقل من 1000 دورة في الدقيقة، عادة ما يهيمن عدم التوازن الثابت، ويكفي موازنة المستوى الواحد.
• إذا كانت نسبة L/D > 0.5 أو سرعة الدوران عالية (>1000 دورة في الدقيقة)، يبدأ اختلال التوازن في الزوج في لعب دور مهم، مما يتطلب موازنة مستويين للإزالة.

٣.٥. خصائص موازنة المروحة المعلقة

تمثل مراوح العادم من النوع المعلق، حيث توجد عجلة العمل (المكره) خلف دعامات المحمل، تعقيدًا خاصًا لتحقيق التوازن.

مشكلة: هذه الأنظمة غير مستقرة ديناميكيًا بطبيعتها، وحساسة للغاية لاختلال التوازن، وخاصةً من النوع الثنائي. غالبًا ما يتجلى ذلك في اهتزازات محورية عالية بشكل غير طبيعي.

المضاعفات: غالبًا ما يؤدي تطبيق أساليب المستويين القياسية على الدوارات المعلقة إلى نتائج غير مرضية أو يتطلب تركيب أوزان تصحيحية كبيرة بشكل غير كافٍ. قد يكون رد فعل النظام على الوزن التجريبي غير بديهي: على سبيل المثال، قد يُسبب تركيب وزن على الدافع تغيرًا أكبر في الاهتزاز عند الدعامة البعيدة (عند المحرك) مقارنةً بالدعامة القريبة.

Recommendations: تتطلب موازنة مروحة العادم المعلقة خبرة متخصصة أكبر وفهمًا أعمق للديناميكيات. غالبًا ما يكون من الضروري استخدام وحدات برمجية متخصصة في أجهزة تحليل الاهتزازات التي تطبق طريقة فصل القوة الساكنة/الزوجية لحساب الكتلة التصحيحية بدقة أكبر.

القسم 4: القضايا المعقدة والتقنيات المهنية

حتى مع الالتزام الصارم بالإجراءات، قد يواجه المتخصصون حالات لا تُثمر فيها الأساليب القياسية نتائج. تتطلب هذه الحالات تحليلًا أعمق وتطبيقًا لتقنيات غير قياسية.

4.1. الأخطاء الشائعة وكيفية تجنبها

الخطأ الأول: التشخيص الخاطئ

الخطأ الأكثر شيوعًا والأكثر تكلفة - محاولة موازنة الاهتزاز الناتج عن عدم المحاذاة أو الارتخاء الميكانيكي أو الرنين.

حل: ابدأ دائمًا بتحليل الاهتزاز الكامل (تحليل الطيف والطور). إذا لم يُظهر الطيف هيمنة واضحة لذروة 1x، ولكن وُجدت ذروات ملحوظة عند ترددات أخرى، فلا يمكن البدء بالموازنة إلا بعد إزالة السبب الرئيسي.

الخطأ الثاني: تجاهل المرحلة التحضيرية

تخطي مراحل تنظيف المكره أو فحص شد وصلة البراغي.

حل: التزم بدقة بـ"تسلسل التدخل" الموضح في القسم 3.1. التنظيف والتضييق ليسا خيارين، بل خطوات أولى إلزامية.

الخطأ رقم 3: إزالة جميع أوزان الموازنة القديمة

يؤدي هذا الإجراء إلى تدمير نتائج التوازن السابقة (ربما المصنعية) وغالبًا ما يؤدي إلى تعقيد العمل بشكل كبير، حيث قد يصبح الخلل الأولي كبيرًا جدًا.

حل: لا تُزل جميع الأوزان دون سبب وجيه. إذا تراكمت على المكره أوزان صغيرة كثيرة من عمليات الموازنة السابقة، يُمكن إزالتها، ثم دمج مجموعها المتجهي في وزن مكافئ واحد وتثبيته في مكانه.

الخطأ الرابع: عدم التحقق من إمكانية تكرار البيانات

بداية الموازنة مع قراءات السعة والطور الأولية غير المستقرة.

حل: قبل تركيب الوزن التجريبي، قم بإجراء 2-3 عمليات بدء تحكم. إذا كانت السعة أو الطور "متطايرة" من بداية إلى أخرى، فهذا يشير إلى وجود مشكلة أكثر تعقيدًا (الرنين، الانحناء الحراري، عدم الاستقرار الديناميكي الهوائي). لن تُعطي الموازنة في مثل هذه الظروف نتيجة مستقرة.

4.2. موازنة الرنين القريب: عند تساوي الطور

مشكلة: عندما تكون سرعة تشغيل مروحة العادم قريبة جدًا من أحد ترددات الاهتزاز الطبيعية للنظام (الرنين)، تصبح زاوية الطور غير مستقرة للغاية وحساسة جدًا لأدنى تقلبات السرعة. هذا يجعل حسابات المتجهات القياسية القائمة على قياس الطور غير دقيقة أو مستحيلة تمامًا.

الحل: طريقة التشغيل الرباعي

جوهر: لا تستخدم طريقة الموازنة الفريدة هذه قياسات الطور. يُجرى حساب الوزن التصحيحي بناءً على تغيرات سعة الاهتزاز حصريًا.

عملية: تتطلب الطريقة أربع عمليات تشغيل متتالية:

1. قياس سعة الاهتزاز الأولية
2. قياس السعة باستخدام وزن تجريبي مثبت في موضع 0 درجة مشروط
3. قياس السعة بنفس الوزن مع تحريكه إلى 120 درجة
4. قياس السعة بنفس الوزن مع تحريكه إلى 240 درجة

بناءً على أربع قيم سعة تم الحصول عليها، يتم إنشاء حل بياني (طريقة تقاطع الدائرة) أو إجراء حساب رياضي، مما يسمح بتحديد الكتلة اللازمة وزاوية التثبيت للوزن التصحيحي.

4.3. عندما لا تكون المشكلة في التوازن: القوى الهيكلية والديناميكية الهوائية

المشاكل الهيكلية:

يمكن للأساس الضعيف أو المتصدع أو الدعامات المفكوكة أن تتردد مع تردد تشغيل مروحة العادم، مما يؤدي إلى مضاعفة الاهتزاز عدة مرات.

تشخبص: لتحديد الترددات الطبيعية الهيكلية في حالة السكون، يُجرى اختبار الصدمة (اختبار الارتطام). يُجرى هذا الاختبار باستخدام مطرقة نمطية خاصة ومقياس تسارع. إذا كان أحد الترددات الطبيعية المُكتشفة قريبًا من تردد دوران التشغيل، فالمشكلة هي الرنين.

القوى الديناميكية الهوائية:

يمكن أن يؤدي اضطراب تدفق الهواء عند المدخل (بسبب العوائق أو المثبط المغلق بشكل مفرط، ما يسمى "تجويع المروحة") أو المخرج إلى حدوث اهتزازات منخفضة التردد وغير مستقرة في كثير من الأحيان ولا ترتبط باختلال توازن الكتلة.

تشخبص: يُجرى اختبار مع تغير الحمل الديناميكي الهوائي بسرعة دوران ثابتة (مثلاً، بفتح/إغلاق المثبط تدريجيًا). إذا تغير مستوى الاهتزاز بشكل ملحوظ، فمن المرجح أن تكون طبيعته ديناميكية هوائية.

4.4. تحليل أمثلة واقعية (دراسات الحالة)

المثال 1 (الرنين):

في إحدى الحالات الموثقة، لم تُسفر موازنة مروحة التغذية باستخدام الطريقة القياسية عن نتائج جيدة بسبب قراءات طور غير مستقرة للغاية. أظهر التحليل أن سرعة التشغيل (29 هرتز) كانت قريبة جدًا من التردد الطبيعي للمروحة (28 هرتز). سمح تطبيق طريقة التشغيل الرباعي، بغض النظر عن الطور، بتخفيض الاهتزازات بنجاح إلى مستوى مقبول، مما وفر حلاً مؤقتًا ريثما يتم استبدال المروحة بأخرى أكثر موثوقية.

المثال 2 (العيوب المتعددة):

كشف تحليل اهتزازات مراوح العادم في مصنع السكر عن مشاكل معقدة. أشار أحد أطياف المراوح إلى عدم محاذاة زاوية (ذروتين عاليتين 1x و2x في الاتجاه المحوري)، بينما أظهر آخر ارتخاءً ميكانيكيًا (توافقيات موحدة 1x، 2x، 3x). وهذا يُظهر أهمية إزالة العيوب بشكل متتالي: أولاً، أُجريت المحاذاة وشد التثبيت، وبعد ذلك فقط، إذا لزم الأمر، أُجريت الموازنة.

القسم 5: المعايير والتسامحات والصيانة الوقائية

المرحلة النهائية لأي عمل فني هي تقييم جودته وفقًا للمتطلبات التنظيمية وتطوير استراتيجية للحفاظ على المعدات في حالة سليمة على المدى الطويل.

5.1. نظرة عامة على المعايير الرئيسية (ISO)

يتم استخدام العديد من المعايير الدولية لتقييم جودة التوازن وحالة الاهتزاز لمراوح العادم.

ISO 14694:2003:

المعيار الرئيسي للمراوح الصناعية. يُحدد متطلبات موازنة الجودة ومستويات الاهتزاز القصوى المسموح بها، وفقًا لفئة استخدام المروحة (BV-1، BV-2، BV-3، إلخ)، والطاقة، ونوع التركيب.

ISO 1940-1:2003:

تُعرّف هذه المواصفة درجات جودة التوازن (G) للدوارات الصلبة. تُميّز درجة الجودة اختلال التوازن المتبقي المسموح به. تُطبّق الدرجات التالية على معظم مراوح العادم الصناعية:

• G6.3: جودة صناعية قياسية، مناسبة لمعظم التطبيقات الصناعية العامة.
• G2.5: جودة محسنة، مطلوبة للمراوح العادمة عالية السرعة أو الحرجة بشكل خاص حيث تكون متطلبات الاهتزاز أكثر صرامة.

ISO 10816-3:2009:

يُنظّم تقييم حالة اهتزاز الآلات الصناعية بناءً على قياسات على أجزاء غير دوارة (مثل أغلفة المحامل). يُقدّم المعيار أربع مناطق حالة:

• المنطقة أ: "جيد" (معدات جديدة)
• المنطقة ب: "مُرضٍ" (يُسمح بتشغيل غير محدود)
• المنطقة ج: "مقبول لفترة محدودة" (يتطلب تحديد السبب والقضاء عليه)
• المنطقة د: "غير مقبول" (قد يسبب الاهتزاز ضررًا)

ISO 14695:2003:

تضع هذه المواصفة القياسية طرقًا وشروطًا موحدة لقياس اهتزازات المراوح الصناعية، وهي ضرورية لضمان إمكانية مقارنة النتائج وإمكانية تكرارها في أوقات مختلفة وعلى معدات مختلفة.

5.2. الاستراتيجية طويلة المدى: التكامل في برنامج الصيانة التنبؤية

موازنة العادم لا ينبغي اعتبارها عملية إصلاح لمرة واحدة، بل هي جزء لا يتجزأ من استراتيجية الصيانة التنبؤية الحديثة.

يتيح تطبيق مراقبة الاهتزازات بانتظام (مثلاً، من خلال جمع بيانات المسار باستخدام أجهزة تحليل محمولة) تتبع حالة المعدات بمرور الوقت. يُعد تحليل الاتجاهات، وخاصةً النمو التدريجي لسعة الاهتزاز عند تردد تشغيل 1x، مؤشرًا موثوقًا على تطور اختلال التوازن.

يسمح هذا النهج بما يلي:

• التخطيط لتحقيق التوازن مسبقًا، قبل أن يصل مستوى الاهتزاز إلى القيم الحرجة التي حددتها المواصفة ISO 10816-3.
• منع الأضرار الثانوية للمحامل والوصلات والهياكل الداعمة التي تحدث حتما أثناء التشغيل لفترات طويلة مع الاهتزاز المفرط.
• إزالة التوقف الطارئ غير المخطط له من خلال تحويل أعمال الإصلاح إلى فئة وقائية مخططة.

إن إنشاء قاعدة بيانات إلكترونية لحالة اهتزاز المعدات الرئيسية وتحليل الاتجاهات المنتظمة يشكل الأساس لاتخاذ قرارات صيانة سليمة من الناحية الفنية وفعالة اقتصاديًا، مما يؤدي في نهاية المطاف إلى زيادة الموثوقية وكفاءة الإنتاج الإجمالية.