موازنة الدوار — الإجراءات، الأنواع والمعايير
الدليل الكامل لموازنة الآلات الدوارة: الموازنة الثابتة مقابل الموازنة الديناميكية (المستوى الواحد والمستوى المزدوج)، وطريقة معامل التأثير، وتفاوتات ISO 21940، والموازنة الميدانية، وتقنيات التصحيح.
يعكس هذا الدليل منهجية الموازنة الميدانية التي تعتمدها Vibromera، حيث تطبق أجهزتها ثنائية المستوى من طراز Balanset طريقة معامل التأثير الموضحة أدناه.
للاطّلاع على نفس الموضوع من منظور قرار الشراء، راجع كيفية اختيار ماكينة موازنة محمولة.
التوازن الثابت مقابل التوازن الديناميكي
النوعان الأساسيان للتوازن - يتم تحديدهما من خلال هندسة الدوار ونوع عدم التوازن الموجود
| معيار | مستوى واحد | مستويان |
|---|---|---|
| تم تصحيح نوع عدم التوازن | ثابت فقط | ثابت + مزدوج (ديناميكي) |
| هندسة الدوار | نسبة الطول إلى القطر < 0.5 (على شكل قرص) | نسبة الطول إلى القطر > 0.5 (مستطيل) |
| عدد مرات الركض | 2 (أولي + تجريبي) | 3-4 (التجربة الأولية + تجربتان، أو الاقتران المتبادل) |
| أجهزة الاستشعار المطلوبة | مقياس تسارع واحد + مقياس سرعة الدوران | مقياسان للتسارع + مقياس سرعة الدوران |
| نمط اهتزاز المحمل | متوافق في الطور عند 1× | يختلف الطور (ليس متوافقًا في الطور، وليس 180 درجة) |
| الدوارات النموذجية | مراوح الدفع، والبكرات، وعجلات التجليخ | المحركات، والمضخات، والبكرات، والتوربينات، والأعمدة |
| توصية ISO للطائرة | الدوارات الضيقة وفقًا للمعيار ISO 1940-1 §4.3 | معيار لجميع الدوارات المطولة |
| وضع Balanset-1A | F2 | F3 |
إجراء الموازنة
طريقة معامل التأثير (وزن التجربة) - النهج القياسي للموازنة الميدانية والورشة
لماذا التوازن؟ — الفوائد
يُعدّ عدم التوازن المصدر الرئيسي للاهتزاز في الآلات الدوارة. ويؤدي تصحيحه إلى نتائج ملموسة.
ما هي عملية موازنة الدوار؟
موازنة الدوار هي عملية تحسين توزيع كتلة جسم دوار بحيث يتطابق مركز كتلته مع المحور الهندسي للدوران. وهذا يقلل من قوى الطرد المركزي، مما يقلل الاهتزاز., محمل الأحمال والضوضاء واستهلاك الطاقة. يتم التصحيح بإضافة أو إزالة أوزان في مواقع وزوايا محددة، استنادًا إلى قياسات الاهتزاز وتحليل الطور. يتم تحديد معيار القبول بواسطة ISO 1940-1 (ISO 21940-11) درجات G. النوعان هما ثابت (مستوى واحد) للمحركات الدوارة الشبيهة بالأقراص و ديناميكي (مستويان) للمراوح ذات الدوارات الطويلة.
عدم الاتزان يُعدّ هذا المصدر الأكثر شيوعًا للاهتزاز في الآلات الدوارة. فعندما يكون توزيع الكتلة غير مثالي - نتيجةً لتفاوتات التصنيع، أو عدم تجانس المادة، أو التآكل، أو تراكم الرواسب، أو التلف - تتولد قوى طرد مركزي تزداد مع مربع السرعة. وقد يتحول اختلال بسيط في التوازن عند السرعات المنخفضة إلى خلل مدمر عند السرعات العالية.
تعالج عملية الموازنة هذه المشكلة من خلال قياس استجابة الاهتزاز بشكل متكرر وتعديل توزيع الكتلة حتى يصبح المتبقي عدم الاتزان يقع ضمن الحدود المسموح بها. إنها عملية تصنيع (على آلات موازنة الورشة) وعملية صيانة (موازنة ميدانية على المعدات المركبة).
طريقة معامل التأثير
تستخدم عمليات الموازنة الحديثة - سواء على الآلات المخصصة أو في الميدان - طريقة معامل التأثير (وزن التجربة). المبدأ الفيزيائي: إذا عرفنا كيف تغير كتلة معروفة في موضع معروف الاهتزاز، فيمكننا حساب الكتلة والموضع اللازمين لإلغاء عدم التوازن الأصلي.
في حالة موازنة مستويين، يصبح النظام عبارة عن مصفوفة 2×2 (أربعة معاملات تأثير تُراعي الترابط المتبادل بين المستويين)، لكن المبدأ يبقى نفسه. Balanset-1A يحل هذا الأمر تلقائيًا - يقوم المشغل بتشغيل الجهاز وتركيب أوزان التجربة.
اختيار الوزن التجريبي
ينبغي أن يُحدث وزن التجربة تغييراً ملحوظاً في الاهتزاز (مثالياً من 10 إلى 30 طن من المستوى الأولي) دون إحداث أحمال خطرة. تقدير مبدئي مفيد:
متى يجب تحقيق التوازن؟ - بصمة الاهتزاز
كيف تعرف أن الاهتزاز ناتج عن عدم التوازن وليس عدم المحاذاة, ، ارتخاء، أو عيوب المحمل?
التردد: ذروة مهيمنة عند سرعة دوران تساوي 1× دورة في الدقيقة (سرعة التشغيل) في تحويل فورييه السريع الطيف.
اتجاه: شعاعي في المقام الأول (أفقي وعمودي). المكون المحوري صغير.
مرحلة: زاوية طور ثابتة وقابلة للتكرار عند 1×. لا ينحرف الطور بمرور الوقت.
الاعتماد على السرعة: تزداد السعة مع مربع السرعة (متناسبة مع ω²).
قارن مع عدم المحاذاة: يؤدي عدم المحاذاة إلى ظهور مكونات كبيرة بتردد 2× و/أو مكونات محورية بتردد 1×. وتؤدي عيوب المحامل إلى ظهور ترددات غير متزامنة.
قبل إجراء عملية الموازنة، تحقق دائمًا من التشخيص. Balanset-1A يعرض محلل الطيف (الوضع F1) كامل تحويل فورييه السريع الطيف، مما يسمح بالتأكد من أن 1× هو السائد قبل المضي قدماً في الموازنة.
طرق التصحيح
إضافة كتلة
- أوزان قابلة للتثبيت: أوزان زنبركية من الزنك أو الفولاذ. شائعة الاستخدام في المراوح والعجلات. سريعة وغير دائمة.
- أوزان قابلة للتركيب: أوزان دقيقة مثبتة بمسامير في ثقوب ملولبة أو فتحات على شكل حرف T. معيارية للدوارات الكبيرة والتوربينات.
- أوزان قابلة للحام: ألواح أو قضبان فولاذية ملحومة لحاماً موضعياً بالدوار. دائم. شائع في المراوح الصناعية الثقيلة ودوارات الكسارات.
- الإيبوكسي/المعجون: لاصق ثنائي المكونات مع حشو معدني. مناسب للأسطح غير المستوية. يُستخدم فقط في درجات الحرارة المعتدلة.
- مسامير التثبيت: يتم تثبيتها في ثقوب شعاعية. شائعة في محاور التوصيل والمغازل. قابلة للتعديل.
إزالة الكتلة
- الحفر: إزالة المادة من المنطقة ذات الكثافة العالية. تحكم دقيق في الكتلة المُزالة (الكتلة = الكثافة × الحجم). عملية غير قابلة للعكس.
- الطحن/التكسير: قم بإزالة المادة من الحافة أو السطح. شائع في عجلات التوربينات وأقراص الفرامل.
تقسيم الوزن
عندما تقع الزاوية المحسوبة بدقة بين موضعين يمكن الوصول إليهما (مثلاً، بين فتحات البراغي في وصلة)، يتم تقسيم التصحيح بين الموضعين المتجاورين باستخدام تحليل المتجهات. Balanset-1A يتضمن حاسبة تلقائية لتقسيم الوزن.
موازنة الحقل (في الموقع)
الموازنة الميدانية تعني موازنة الدوار دون إزالته من الجهاز. وهذا يلغي وقت التوقف الناتج عن التفكيك ويأخذ في الاعتبار ظروف التشغيل الفعلية (المحاذاة، التحميل المسبق للمحمل، تأثيرات الأساس) التي لا يمكن لموازنة الورشة محاكاتها.
Balanset-1A هو نظام موازنة ميداني محمول كامل: محلل اهتزاز ثنائي القنوات، مقياس سرعة دوران ليزري، مدمج ISO 1940 حاسبة التفاوتات، أوضاع موازنة أحادية المستوى (F2) وثنائية المستوى (F3)، تقسيم تلقائي للأوزان، وإنشاء تقرير موازنة رسمي (F6). دقة القياس: ±5% للسرعة، ±1° للطور. مناسب للموديلات من G 16 إلى G 2.5.
Balanset-4 يمتد إلى 4 قنوات للدوارات المعقدة متعددة المحامل أو المراقبة المتزامنة لعدة آلات.
مزايا الموازنة الميدانية
- ممنوع التفكيك: يوفر ساعات أو أيامًا من وقت التوقف للآلات الكبيرة.
- ظروف التشغيل الفعلية: يشمل ذلك المحاذاة، والتحميل المسبق للمحامل، والحالة الحرارية، وتأثيرات الأساس.
- موازنة الضبط: يُصحح عدم التوازن الناتج عن عملية التجميع والذي لا يمكن معالجته عن طريق موازنة الورشة.
- التحقق بعد الصيانة: فحص سريع بعد استبدال المروحة، أو تغيير الوصلة، أو إصلاح المحمل.
المعايير والتفاوتات
لا يعني التوازن "أفضل ما يمكن" - بل يعني "ضمن حدود التسامح". ويتم تحديد حدود التسامح وفقًا للمعايير الدولية:
| معيار | موضوع | المحتوى الرئيسي |
|---|---|---|
| ISO 1940-1 / ISO 21940-11 | درجات الجودة المتوازنة (الدرجات G) | مقياس G 0.4–G 4000. الصيغة: Uper = (9 549×G×M)/n. G 6.3 = معيار للمراوح والمضخات والمحركات. |
| ISO 1940-2 / ISO 21940-2 | مفردات | التعريفات: أنواع عدم التوازن، تصنيفات الدوار، أنواع الآلات، مصطلحات الجودة. |
| ISO 14694 | المراوح الصناعية | فئات تطبيقات المراوح BV، ودرجات الاتزان، وإرشادات حدود الاهتزاز الخاصة بالمراوح الصناعية. |
| ISO 10816 / ISO 20816 | تقييم اهتزازات الآلات | يقيس العمليات التشغيلية نتيجة جودة الموازنة. تصنيف المناطق A/B/C/D. |
| ISO 21940-12 | دوارات مرنة | إجراءات متعددة السرعات ومتعددة المستويات للدوارات التي تتجاوز سرعة الانحناء الحرجة الأولى. |
| ISO 21940-14 | إجراءات الموازنة | الإجراءات العامة للموازنة في عدة مستويات. |
| API 610 / API 617 | مضخات / ضواغط البترول | يرجى الرجوع إلى معايير ISO 1940 G-grades لمتطلبات توازن الدوار. |
أمثلة محلولة
آلة: مروحة طاردة مركزية بقدرة 22 كيلوواط، بسرعة 1460 RPM، وكتلة المروحة 38 kg. اهتزاز مفرط: 8.2 mm/s RMS على محمل طرف القيادة. يؤكد تحليل FFT وجود ذروة رئيسية واحدة ذات طور ثابت.
الإعداد: Balanset-1A مستشعر على محمل DE، ومقياس سرعة ليزري على العمود. الوضع F2 (مستوى واحد - L/D < 0.4).
الخطوة 1: التشغيل الأولي: 8.2 mm/s عند 47 درجة.
الخطوة 2: وزن التجربة: 15 غرام عند 0 درجة على محور المروحة، R = 200 مم.
الخطوة 3: التجربة الأولية: 5.9 mm/s عند 112 درجة.
الخطوة 4: البرنامج يحسب: التصحيح = 22 غرام عند 198 درجة, ، R = 200 مم.
الخطوة 5: قم بتركيب وزن اللحام 22 غرام عند درجة حرارة 198 درجة. قم بإزالة وزن الاختبار.
الخطوة السادسة: التحقق: 0.9 mm/s. التفاوت المعياري ISO G 6.3 → Uper = 1570 g·mm. تم تحقيق: ~180 g·mm. ✅ ناجح.
آلة: محرك بقدرة 45 كيلوواط + مضخة طرد مركزي، 2950 RPM، كتلة الدوار 55 kg. الاهتزاز: محمل الطرف الخارجي 6.1 mm/s، محمل الطرف السفلي 4.8 mm/s. فرق الطور ~140° ← عدم توازن ديناميكي.
الإعداد: Balanset-1A مستشعران (DE + NDE)، الوضع F3. مستويات التصحيح: محور التوصيل (المستوى 1) ونهاية مروحة المحرك (المستوى 2).
الجولات: المستوى الابتدائي → مستوى التجربة 1 (10 جم عند 0 درجة) → مستوى التجربة 2 (8 جم عند 0 درجة).
نتيجة: يقوم البرنامج بحل مصفوفة 2×2. التصحيح: المستوى 1 = 18 غرام عند 245 درجة, ، الطائرة 2 = 12 غرام عند 68 درجة.
التحقق: DE: 0.7 mm/s, ، تجربة الاقتراب من الموت: 0.5 mm/s. الحد الأقصى لـ G 6.3: 1122 g·mm. ✅ كلا المستويين ضمن الحدود المسموح بها.
آلة: كسارة مطرقة، 980 RPM، كتلة الدوار 420 kg. بعد استبدال المطرقة، زادت الاهتزازات إلى 14.5 mm/s.
مواصفة: G 16 (للخدمة الشاقة والظروف القاسية). Uper = 9549 × 16 × 420 / 980 = 65500 g·mm.
الإجراء: قرص دوار أحادي المستوى (يشبه القرص). تجربة وزن 150 غرام بزاوية 0° على الحافة. التصحيح: 280 غرام عند 315 درجة. صفيحة فولاذية ملحومة.
نتيجة: 2.8 مم/ثانية. الوزن المتبقي ~5600 g·mm. ✅ ضمن حدود G 16.
مواضيع ذات صلة
- ISO 1940-1: نظام التفاوت من الدرجة G - معيار القبول لتحقيق نتائج التوازن.
- ISO 1940-2: المفردات - تعريفات جميع مصطلحات الموازنة.
- درجة جودة التوازن: حاسبة تفاعلية للدرجات G.
- عدم الاتزان: الحالة البدنية التي يُصححها التوازن.
- ISO 14694: فئات BV الخاصة بالمراوح وحدود الاهتزاز.
- التوافقيات: التمييز بين 1× (عدم التوازن) و2× (عدم المحاذاة) والطلبات الأخرى.
- التردد الطبيعي: حدود الدوار الصلبة/المرنة - أمر بالغ الأهمية لنهج التوازن.
الأسئلة الشائعة - موازنة الدوار
الإجراءات والأنواع والتشخيص والمعايير
▸ ما هو موازنة الدوار؟
▸ التوازن الثابت مقابل التوازن الديناميكي؟
▸ كيف تعمل طريقة الوزن التجريبي؟
▸ مستوى واحد أم مستويان؟
▸ ما هو معيار ISO الخاص بالتفاوتات؟
▸ هل يمكنني إجراء الموازنة في مكانها (دون إزالة الدوار)؟
▸ ما هي طرق التصحيح الشائعة؟
▸ كيف أعرف أنه عدم توازن وليس عدم محاذاة؟
مقالات ذات صلة في قاموس المصطلحات
موازنة أي دوار - في الميدان
أوضاع المستوى الواحد والمستوى المزدوج، وحاسبة التفاوتات ISO 1940، ومحلل الطيف للتشخيص، وتقسيم الوزن التلقائي، وتقارير الميزان الرسمية - كل ذلك في جهاز محمول واحد.
تصفح معدات الموازنة →
