Разбиране на дисбаланса във въртящите се машини

Определение: Какво е дисбаланс?

Дисбаланс (често използвано взаимозаменяемо с дисбаланс) е състояние в ротора, при което центърът на масата (или центърът на тежестта) не е подравнен с центъра на въртене. Това отместване, известно като ексцентричност, означава, че масата не е разпределена равномерно около оста на въртене. Когато роторът се върти, това неравномерно разпределение на масата създава нетна центробежна сила, която издърпва ротора далеч от центъра му, карайки цялата машина да вибрира. Дисбалансът е най-често срещаният източник на вибрации във въртящите се машини.

Класическият белег на дисбаланса

Дисбалансът има много отчетлив и разпознаваем вибрационен подпис, което го прави сравнително лесен за диагностициране:

• Честота: Вибрацията се появява точно при 1x скоростта на въртене на ротора. Ако машината ускорява или забавя, честотата на вибрациите ще я следва перфектно.
• Посока: Вибрацията е предимно в радиален посока (хоризонтална и вертикална). Обикновено има много слаби аксиални (тягови) вибрации.
• Амплитуда: Амплитудата на вибрациите е пропорционална на квадрата на скоростта на въртене. Ако удвоите скоростта, силата на дисбаланс (и произтичащата от нея вибрация) ще се учетвори.
• Фаза: Фазовото измерване за дисбаланс обикновено е стабилно и повторяемо.

Видове дисбаланс

Дисбалансът може да бъде категоризиран в три основни типа:

1. Статичен дисбаланс

Известен още като „силов дисбаланс“, това е най-простият тип. Възниква, когато масата е неравномерно разпределена в една равнина, като единично тежко петно върху тънък диск. Нарича се „статично“, защото може да се открие, когато роторът е в покой; ако се постави върху остриета без триене, роторът ще се търкаля, докато тежкото петно не достигне дъното. Може да се коригира с единична тежест, поставена на 180° срещу тежкото петно.

2. Дисбаланс в двойката

Това се случва, когато има две еднакви тежки точки на противоположните краища на ротора, разположени на 180° една от друга. Това създава „двойка“ или люлеещо се движение, което се опитва да завърти ротора от край до край. Ротор с чист двоен дисбаланс е статично балансиран (няма да се търкаля по остриета), но ще вибрира силно, когато се върти. Необходими са две коригиращи тежести в две отделни равнини, за да се противодейства на люлеещото движение.

3. Динамичен дисбаланс

Това е най-често срещаното състояние, срещано в реалните машини. То е комбинация от статичен и двоен дисбаланс. Коригирането на динамичния дисбаланс изисква извършване на корекции на масата в поне две различни равнини по протежение на ротора, процес, известен като динамично балансиране.

Чести причини за дисбаланс

Дисбалансът може да е налице от момента на производство или да се развие по време на експлоатация. Чести причини включват:

• Производствени несъвършенства: Порьозност в отливките, неравномерна плътност на материала и допуски при обработка.
• Грешки при сглобяване: Неправилно монтирани компоненти, неравномерно затегнати болтове или неправилно подравнени шпонки.
• Износване и скъсване: Неравномерна ерозия, корозия или износване на лопатките на вентилатора или работното колело на помпата.
• Натрупване на материал: Натрупване на мръсотия, прах или продукти върху роторите на вентилатори, компресори и центрофуги.
• Повреда на компонента: Хвърлена балансираща тежест или счупено острие незабавно ще създадат сериозен дисбаланс.

Защо коригирането на дисбаланса е критично

Допускането на машина да работи със значителен дисбаланс е вредно за нейното здраве. Постоянната циклична сила причинява:

• Преждевременна повреда на лагера: Лагерите са подложени на високи динамични натоварвания, което води до бързо износване.
• Умора и напукване: Вибрацията причинява напрежение от умора на вала, фундамента и други компоненти.
• Намалена ефективност: Енергията се губи под формата на вибрации и топлина, вместо да се извършва полезна работа.
• Рискове за безопасността: Тежкият дисбаланс може да доведе до катастрофална повреда.

Дисбалансът се коригира чрез систематична процедура за балансиране, която е един от най-ефективните начини за подобряване на надеждността на машините.

← Обратно към основния индекс