Степен на качество на баланса (G-Grade): Определение, цел и приложение

Устройства

Преносим балансьор и виброанализатор Balanset-1A

£1,764.31 + ДДС (ако е приложимо)

Части

Сензор за вибрации

£80.40 + ДДС (ако е приложимо)

Части

Оптичен сензор (лазерен тахометър)

£110.77 + ДДС (ако е приложимо)

Устройства

Balanset-4

£6,077.25 + ДДС (ако е приложимо)

Части

Магнитна стойка с размер 60 kgf

£41.09 + ДДС (ако е приложимо)

Части

Рефлективна лента

£8.93 + ДДС (ако е приложимо)

Устройства

Динамичен балансьор "Balanset-1A" OEM

£1,549.91 + ДДС (ако е приложимо)

Какво представлява клас за качество на баланса (G-Grade)?

A Степен на качество на баланса, обикновено наричан “G-клас”, е стандартизирана класификация, определена в стандартите ISO 1940-1 и ISO 21940-11, която определя максимално допустимия остатъчен дисбаланс за ротор. С други думи, класът G показва колко точно трябва да бъде балансиран роторът. Тя не измерва директно нивата на вибрациите, а по-скоро определя допустимия дисбаланс въз основа на масата на ротора и максималната работна скорост.

Числото, следващо буквата G (например G6.3, G2.5), съответства на максималната скорост на вибрациите на масовия център на ротора, изразена в милиметри в секунда (mm/s). Например клас G6.3 означава, че при максимална работна скорост центърът на масата на ротора не трябва да изпитва вибрации, надвишаващи 6,3 mm/s, докато по-строгият клас G2.5 ограничава тази скорост до 2,5 mm/s. Колкото по-ниско е числото G, толкова по-строги са изискванията за балансиране: по-малък толеранс на дисбаланса и по-висока точност на балансиране.

Целта на системата G-Grade

Системата за клас G е разработена, за да установи универсален стандарт, определящ колко добре трябва да бъде балансиран роторът. Вместо неясни твърдения като “роторът трябва да бъде добре балансиран”, инженерите могат да посочат точна, проверима цел, като например “баланс до G6.3”. Този стандарт осигурява общ език за производителите, сервизните инженери и клиентите, като гарантира, че оборудването отговаря на необходимите стандарти за надеждност и безопасност. Основните цели на системата за клас G са:

Ограничаване на вибрациите от дисбаланс до приемливи нива. Нарушенията в баланса предизвикват центробежни сили и вибрации, които могат да доведат до шум, повреди от умора и злополуки. Чрез прилагане на стандартни степени на балансиране тези вибрации могат да се контролират в безопасни граници.

Минимизиране на динамичните натоварвания върху лагерите и удължаване на експлоатационния им живот. Непрекъснатите вибрации действат на лагерите като чук, ускорявайки тяхното износване. Чрез ограничаване на дисбаланса чрез необходимия клас G силите, действащи върху лагерите, се намаляват, което удължава техния живот.

Осигуряване на безопасна работа на ротора при максимална проектна скорост. Колкото по-висока е скоростта на въртене, толкова по-силен е ефектът дори от малък дисбаланс. Строгият клас на баланс гарантира, че роторът няма да изпитва разрушителни вибрации при работната си скорост. Това е особено важно за високоскоростните машини (турбини, компресори и др.), при които прекомерният дисбаланс може да доведе до повреда.

Предоставяне на ясен, измерим критерий за приемане. Наличието на стандарт за клас G позволява да се провери по време на производството и ремонта дали е постигнато необходимото ниво на баланс. Ако остатъчният дисбаланс след балансирането не надвишава допустимата стойност за дадения клас G, се счита, че роторът е преминал успешно проверката. Този подход превръща балансирането от изкуство в точна наука с проверими критерии.

Как се определят оценките за качество на баланса?

Стандартите на ISO съдържат препоръки за избор на G-градуси за стотици типични ротори и машини. В стандартните таблици (напр. ISO 1940-1, сега заменена от ISO 21940-11) са изброени препоръчителните G-градуси за различни категории оборудване. Изборът на конкретен клас зависи от няколко фактора:

Тип и предназначение на машината. Високоскоростна турбина или прецизен шпиндел изискват много по-прецизно балансиране (по-нисък G), отколкото бавнооборотен селскостопански механизъм. Конструкторите отчитат колко чувствителна е даден тип машина към вибрации и какви последствия може да има дисбалансът.

Маса и размери на ротора. По-леките ротори обикновено са по-чувствителни към дисбаланс и за тях може да има по-строги изисквания. Масата на ротора влиза директно в изчислението на допустимия дисбаланс - по-тежкият ротор може да “понесе” малко по-голям абсолютен дисбаланс, без да увеличи вибрациите, в сравнение с по-лекия.

Максимална скорост на въртене. Това е един от ключовите фактори: колкото по-висока е скоростта, толкова по-строг трябва да е балансът. При една и съща големина на дисбаланса силите нарастват пропорционално на квадрата на скоростта на въртене. Поради това за високоскоростните ротори се избира по-нисък клас G, за да се компенсира ефектът на скоростта.

Опорна конструкция и условия за монтаж. Ротор, монтиран на гъвкави (еластични) опори, обикновено изисква по-внимателно балансиране, отколкото ротор, монтиран на твърда основа, тъй като гъвкавата система потиска вибрациите по-неефективно. Например за един и същ колянов вал могат да се прилагат различни класове (G16 срещу G40) в зависимост от това дали двигателят е монтиран върху еластични виброизолатори или върху твърда основа.

Примери за общи оценки на качеството на баланса

Забележка: Стойността на скоростта в mm/s в обозначението на класа съответства на произведението от специфичния ексцентрицитет и ъгловата скорост: G = e_на-ω. По този начин числото G показва граничната скорост на движение на изместения център на масата по време на работа на ротора. На практика изборът на клас може да се различава с едно ниво нагоре или надолу в зависимост от конкретните изисквания и условия на работа.

Изчисляване на допустимия остатъчен дисбаланс

Като знаете необходимия клас G, можете да изчислите максимално допустимия остатъчен дисбаланс - количеството дисбаланс, което може да остане след балансиране, без да се превишава определения клас. Стандартът ISO дава следната формула:

U_на (g-mm) = (9549 × G [mm/s] × m [kg]) / n [RPM]

Къде:

• U_на - допустим остатъчен дисбаланс в грам-милиметри (g-mm)
• G — степен на качество на баланса (мм/с)
• m - маса на ротора (kg)
• n - максимална работна скорост (RPM)

Пример: За ротор с маса 100 kg, въртящ се с максимална скорост 3000 об/мин, който трябва да бъде балансиран до клас G6.3, допустимият остатъчен дисбаланс е:

U_на = (9549 × 6.3 × 100) / 3000 ≈ 2005 g-mm

Това означава, че за този ротор е разрешен общ дисбаланс от приблизително 2005 g-mm, без да се превишава G6.3. На практика този остатъчен дисбаланс се разпределя между равнините за корекция. За двуплоскостно (динамично) балансиране изчисленото U_на се разпределя между плоскостите по равно или пропорционално на конфигурацията на ротора. По този начин балансиращият техник получава конкретна числена цел, която трябва да постигне.

Практическо балансиране и оборудване

За да се постигне необходимата степен на баланс в практиката, се използва специализирано оборудване. В производствени условия обикновено се използват стационарни машини за балансиране, при които роторът се върти и коригира, докато остатъчният дисбаланс спадне до нормата за избрания клас G.

Въпреки това, в полеви условия (напр. при вибрации на вече инсталиран вентилатор или помпа) могат да се използват преносими балансиращи инструменти. Пример за това е Balanset-1A устройство - преносим двуканален виброметър-балансьор. Той позволява еднопланово или двупланово динамично балансиране директно върху оборудването in-situ (на място, без демонтиране на ротора).

Фиг. 1: Преносим виброметър-балансьор Balanset-1A, свързан с лаптоп. Това компактно устройство включва електронен измервателен модул, два вибрационни сензора и лазерен тахометър, като управлението и изчисляването на дисбаланса се извършват от софтуер за персонален компютър.

Фиг. 1: Прозорец за изчисляване на толеранса на балансиране в софтуера Balanset. Програмата включва вграден калкулатор, който автоматично изчислява допустимия остатъчен дисбаланс в съответствие със стандартите ISO 1940 въз основа на масата на ротора, работната скорост и избрания клас G.

Устройството се свързва с лаптоп, измерва вибрациите и фазата на дисбаланс с помощта на сензори и оптичен тахометър, след което софтуерът автоматично изчислява необходимите корекционни тежести. Сред функциите на Balanset-1A е автоматичното изчисляване на допустимия дисбаланс съгласно ISO 1940 (степени G) - устройството само определя до какво ниво трябва да се намалят вибрациите, за да се постигне например степен G6.3 или G2.5.

Съвременните уреди за балансиране като Balanset-1A правят постигането на необходимата степен на балансиране по-бързо и по-надеждно. Използвайки стандартната терминология за клас G и вградените изчисления на допустимите отклонения, инженерите и техниците знаят точно критерия за успешно балансиране. По този начин стандартизирането на качеството на баланса чрез G-класовете даде възможност да се използва общ език за описване на това колко “гладко” трябва да работи определен ротор и да се постигне това ниво на надеждност на вибрациите, като се използват методи, които са разбираеми и проверими в целия свят.

← Обратно към основния индекс