ما هي عملية موازنة الدوار؟

إجابة سريعة

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 أيزو 1940-1 (ISO 21940-11) درجات G. النوعان هما ثابت (مستوى واحد) للمحركات الدوارة الشبيهة بالأقراص و ديناميكي (مستويان) للمراوح ذات الدوارات الطويلة.

عدم التوازن 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 التوازن 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.

معامل التأثير
α = (Vمحاكمة − Vأولي) / T
α = معامل التأثير (الاهتزاز لكل وحدة عدم توازن) | V = متجه الاهتزاز (السعة ∠ الطور) | T = متجه وزن التجربة (الكتلة ∠ الزاوية)
حساب التصحيح
ج = −فأولي / α
ج = متجه وزن التصحيح (الكتلة ∠ الزاوية) — الوزن الذي يُنتج اهتزازًا مساويًا ومعاكسًا للسرعة Vأولي

في حالة موازنة مستويين، يصبح النظام عبارة عن مصفوفة 2×2 (أربعة معاملات تأثير تُراعي الترابط المتبادل بين المستويين)، لكن المبدأ يبقى نفسه. بالانست-1أ 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:

تقدير وزن العينة
mمحاكمة ≈ (10 × م) / (ص × (ن/1000)²)
m بالجرام | M = كتلة الدوار (كجم) | R = نصف قطر التجربة (مم) | n = عدد الدورات في الدقيقة — قاعدة عامة لحوالي 10% من عدم التوازن G 6.3

متى يجب تحقيق التوازن؟ - بصمة الاهتزاز

كيف تعرف أن الاهتزاز ناتج عن عدم التوازن وليس عدم المحاذاة, ، ارتخاء، أو عيوب المحمل?

بصمة الاهتزاز غير المتوازن

تكرار: 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. بالانست-1أ 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

  • حفر: 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. بالانست-1أ يتضمن حاسبة تلقائية لتقسيم الوزن.

موازنة الحقل (في الموقع)

موازنة المجال 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.

مجموعة موازنة ميدانية Balanset-1A

ال بالانست-1أ هو نظام موازنة ميداني محمول كامل: محلل اهتزاز ثنائي القنوات، مقياس سرعة دوران ليزري، مدمج آيزو 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.

ال بالانسيت-4 يمتد إلى 4 قنوات للدوارات المعقدة متعددة المحامل أو المراقبة المتزامنة لعدة آلات.

مزايا موازنة المجال

  • 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:

📏 معايير موازنة المفاتيح
معيارموضوعالمحتوى الرئيسي
ISO 1940-1 / ISO 21940-11درجات الجودة المتوازنة (الدرجات G)مقياس G 0.4–G 4000. الصيغة: Uلكل = (9 549×G×M)/n. G 6.3 = معيار للمراوح والمضخات والمحركات.
ISO 1940-2 / ISO 21940-2مفرداتالتعريفات: أنواع عدم التوازن، تصنيفات الدوار، أنواع الآلات، مصطلحات الجودة.
ايزو 14694المراوح الصناعيةفئات BV (التوازن) وفئات FV (الاهتزاز) الخاصة بدوافع المروحة.
ISO 10816 / ISO 20816تقييم اهتزازات الآلاتيقيس العمليات التشغيلية نتيجة جودة التوازن. تصنيف المنطقة أ/ب/ج/د.
أيزو 21940-12دوارات مرنةإجراءات متعددة السرعات ومتعددة المستويات للدوارات التي تتجاوز سرعة الانحناء الحرجة الأولى.
الأيزو 21940-14 ISO 21940-14إجراءات الموازنةالإجراءات العامة للموازنة في عدة مستويات.
API 610 / API 617مضخات / ضواغط البتروليرجى الرجوع إلى معايير ISO 1940 G-grades لمتطلبات توازن الدوار.
صيغة التفاوت ISO 1940-1
يولكل = (9549 × G × M) / n
يولكل = عدم التوازن المتبقي المسموح به (جم·مم) | G = الميل (مم/ث) | M = الكتلة (كجم) | n = أقصى عدد دورات في الدقيقة

أمثلة محلولة

الحالة 1: مروحة طرد مركزي - موازنة المجال أحادي المستوى

آلة: مروحة طاردة مركزية بقدرة 22 كيلوواط، بسرعة 1460 دورة في الدقيقة، وكتلة المروحة 38 كجم. اهتزاز مفرط: 8.2 مم/ثانية RMS على محمل طرف القيادة. يؤكد تحليل FFT وجود ذروة رئيسية واحدة ذات طور ثابت.

الإعداد: بالانست-1أ مستشعر على محمل DE، ومقياس سرعة ليزري على العمود. الوضع F2 (مستوى واحد - L/D < 0.4).

الخطوة 1: التشغيل الأولي: 8.2 مم/ثانية عند 47 درجة.

الخطوة 2: وزن التجربة: 15 غرام عند 0 درجة على محور المروحة، R = 200 مم.

الخطوة 3: التجربة الأولية: 5.9 مم/ثانية 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: تَحَقّق: 0.9 مم/ث. التفاوت المعياري ISO G 6.3 → Uلكل = 1570 غ·مم. تم تحقيق: ~180 غ·مم. ✅ ناجح.

الحالة 2: مجموعة المحرك والمضخة - ثنائية المستوى

آلة: محرك بقدرة 45 كيلوواط + مضخة طرد مركزي، 2950 دورة في الدقيقة، كتلة الدوار 55 كجم. الاهتزاز: محمل الطرف الخارجي 6.1 مم/ث، محمل الطرف السفلي 4.8 مم/ث. 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.

تَحَقّق: DE: 0.7 مم/ث, ، تجربة الاقتراب من الموت: 0.5 مم/ث. الحد الأقصى لـ G 6.3: 1122 جم·مم. ✅ كلا المستويين ضمن الحدود المسموح بها.

الحالة 3: دوار الكسارة - خشن G 16

آلة: كسارة مطرقة، 980 دورة في الدقيقة، كتلة الدوار 420 كجم. بعد استبدال المطرقة، زادت الاهتزازات إلى 14.5 مم/ث.

مواصفة: G 16 (للخدمة الشاقة والظروف القاسية). Uلكل = 9549 × 16 × 420 / 980 = 65500 جم·مم.

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 جم·مم. ✅ ضمن حدود G 16.

  • أيزو 1940-1: نظام التفاوت من الدرجة G - معيار القبول لتحقيق نتائج التوازن.
  • أيزو 1940-2: المفردات - تعريفات جميع مصطلحات الموازنة.
  • درجة جودة التوازن: حاسبة تفاعلية للدرجات G.
  • عدم التوازن: الحالة البدنية التي يُصححها التوازن.
  • ايزو 14694: فئات BV/FV الخاصة بالجماهير.
  • التوافقيات: التمييز بين 1× (عدم التوازن) و2× (عدم المحاذاة) والطلبات الأخرى.
  • التردد الطبيعي: حدود الدوار الصلبة/المرنة - أمر بالغ الأهمية لنهج التوازن.

← العودة إلى فهرس المصطلحات