ISO 21940-13: Критерии и предпазни мерки за балансиране на място на средни и големи ротори
ISO 21940-13 е специализираният международен стандарт, уреждащ практическото изкуство на балансирането на ротора в неговите лагери и носеща конструкция, точно там, където се намира машината — тоест, балансиране на място или на място. Пълното му заглавие е „Механични вибрации — Балансиране на ротори — Част 13: Критерии и предпазни мерки при балансиране на място на средни и големи ротори.“ Когато има специален балансираща машина не може да се използва — защото роторът е прекалено голям, премахването му е твърде скъпо или той работи неправилно само при реални експлоатационни условия — в тази част се обяснява кога балансирането на място е правилният избор и как да се извърши безопасно. Тя допълва насочената към допуските ISO 21940-11 (твърди ротори) и ISO 21940-12 (гъвкави ротори), като се вземат предвид реалните условия на работа с действаща, монтирана машина.
1. Обхват и приложимост
Стандартът предоставя насоки и предпазни мерки за балансиране на място на средни и едри ротори, извършвано докато роторът остава в собствените си лагери и опорна конструкция — обикновено на финалното му работно място. На практика същите принципи за балансиране на място се прилагат независимо дали роторът се държи като твърд или гъвкав в неговото завършено състояние: това е динамиката на цялото система с роторни лагери, а не само роторът, определя подхода. Документът е предназначен за техници, инженери и мениджъри, които трябва да вземат решения, да планират и да осъществят безопасно кампания за балансиране на място.
2. Критерии: Кога е оправдано балансирането на място
Балансирането на полето не е универсалното решение за всеки случай на високи вибрация, а тази глава предоставя рамка за вземане на решения. Стандартът определя няколко сценария, при които балансирането на място е подходящият подход:
- Премахването е нецелесъобразно или нерентабилно: Демонтирането на голяма турбина, генератор или ротор на вентилатор с цел балансиране в цеха може да се окаже прекалено скъпо или просто невъзможно.
- Дисбалансът се проявява само при експлоатация: някакъв дисбаланс се дължи на условия, които възникват само когато машината работи — термична деформация, аеродинамични силиили натрупвания от производствения процес, като отпадъци и остатъци от продукта, залепнали по лопатката на вентилатора. Лабораторната везна не може да възпроизведе тези условия.
- Окончателно подрязване след повторното монтиране: ротор, който е бил балансиран в сервиза, може все пак да се наложи да бъде баланс на подравняване след като бъде монтирана обратно в машината, за да компенсира малките отклонения, които възникват при сглобяването.
От решаващо значение е, че стандартът изисква първо да се потвърди, че високата вибрация наистина се дължи на дисбаланс — а не от несъответствие, резонансили механична хлабина, които имитират или усилват признаците на дисбаланс. Добавянето на тежести към неправилно подредена или резонираща машина е загуба на време и може да влоши положението.
3. Процедури и методология
Този раздел представлява подробно ръководство за изпълнението на задачата. В началото се определят изискванията към измервателната апаратура: многоканален анализатор на вибрации способен да измерва амплитуда и фаза, един или повече вибрационни преобразуватели (безконтактни сензори за относително разместване на вала и/или монтирани на корпуса акселерометри), and a сензор за фазова референция — обикновено фототахометър или лазерен тахометър — да се нанесе маркировка за синхронизация на вала, която се появява веднъж на всеки оборот.
Важно е да се отбележи, че ISO 21940-13 определя критериите, средствата за измерване и предпазните мерки, но съзнателно не предписва метода за изчисляване на корекционните маси от измерените вибрационни данни, оставяйки избора на алгоритъм на специалиста. На практика универсално използваната техника е коефициент на влияние метод: анализаторът записва началния вектор на вибрацията (амплитуда и фаза), закрепва известна пробно тегло в дадена ъглова позиция, измерва новия вектор на „отговора“ и след това използва векторна математика за да се изчислят масата и ъгълът на търсеното корекционно тегло, приложен в една или в две равнини в зависимост от изискванията на машината. Именно това е работният процес, който автоматизира преносимият уред: Балансет-1а, двуканален балансир и анализатор за работа на място, измерва амплитудата и фазата в лагерите на самата машина при работна скорост, изчислява коефициентите на влияние и отчита коригиращата маса и ъгъл за всяка равнина — което позволява на инженера да балансира и провери, без да демонтира ротора. А Калкулатор за пробно тегло помага да се определи разумно теглото на първия тест.
4. Оценка на качеството на балансирането — вибрации, а не остатъчен дисбаланс
Тук стандартът се различава най-съществено от практиката в цеховете. Балансирането в цеховете има за цел да отговори на конкретни остатъчен дисбаланс толерантност, произтичаща от G-клас. Балансирането на място има по-практична цел: да се намали експлоатационни вибрации до приемливо ниво. Съответно приемането се преценява не по остатъчния небаланс в g·mm, а по крайните амплитуди на вибрацията. Стандартът изисква тази оценка да използва работните граници на вибрацията, определени в съпътстващите стандарти, към които препраща — ISO 7919 за вибрация на вала и ISO 10816 за вибрации на невъртящи се части (двата обединени в съвременния ISO 20816 серия). Практическата цел е да се намали 1× скорост на движение намалявайте компонента, докато общото ниво на машината не попадне в приемлива зона за оценка — зона А или Б — за дългосрочна експлоатация. Можете да сравните показанията с тези зони чрез Калкулатор за вибрационни зони по ISO 20816-1.
5. Защитни мерки и предпазни мерки
Може да се каже, че тази глава е причината за съществуването на стандарта, тъй като балансирането на място крие опасности, които не съществуват в контролирана работна среда — най-вече умишленото пускане на машина с добавени тежести за изпитване, които могат да се откъснат. Тя налага строг и документирано подход към безопасността:
- Първо механичната проверка: Преди всяко пускане в експлоатация се уверете, че всички крепежни елементи са затегнати и че всички предпазни кожуси са на мястото си.
- Положително отношение към теглото: тестовите и коригиращите тежести трябва да бъдат надеждно закрепени — чрез заваряване, с болтове или в специални държачи — така че да не могат да се превърнат в летящи предмети.
- Зона с контролиран достъп: оградена зона за достъп около машината по време на всеки тестов цикъл.
- Ясна комуникация: ясни протоколи между анализатора по балансиране и оператора на машината.
- Аварийно спиране: предварително определена и отрепетирана процедура за изключване, подготвена още преди първото пускане.
Този акцент върху безопасността е от първостепенно значение: при скоростите и масата на средните и големите ротори изхвърлено тегло или незащитена съединителна муфа могат да причинят сериозни наранявания и катастрофални повреди на оборудването.
6. Основни идеи, които да запомните
- Балансиране на място срещу балансиране в сервиза: Стандартът се отнася изцяло до балансирането на ротора in the machine, като се коригира цялата сглобка в нейното действително работно състояние, а не на балансираща машина в цеха.
- Целта е намаляване на вибрациите: успехът се измерва с приемливи работни вибрации по ISO 7919 / ISO 10816 (сега обединени като ISO 20816), а не с показател за остатъчен небаланс.
- Safety first: Умишленото добавяне на тежести към бягащата пътека прави документираните предпазни мерки задължителни.
- Методът на коефициента на влияние: универсалната техника „на място“ — измерва се началният вектор, добавя се известно тегло за изпитване, измерва се откликът и чрез векторни изчисления се изчислява корекцията.
