রোটর ভারসাম্য: স্ট্যাটিক এবং গতিশীল অসামঞ্জস্য, অনুরণন এবং ব্যবহারিক পদ্ধতি
এই গাইড রোটর ভারসাম্যের জন্য ব্যাখ্যা করে রিজিড রোটর: "অসামঞ্জস্য" মানে কী, স্ট্যাটিক এবং গতিশীল অসামঞ্জস্য কীভাবে আলাদা, অনুরণন এবং অ-রৈখিকতা কেন গুণমানের ফলাফল প্রতিরোধ করতে পারে এবং ভারসাম্য সাধারণত এক বা দুটি সংশোধন তল (প্ল্যানে) কীভাবে সম্পাদিত হয়।
সূচিপত্র
- রোটর কী এবং ভারসাম্য কী সংশোধন করে?
- রোটরের প্রকার এবং অসামঞ্জস্যের প্রকার
- যন্ত্রপাতির কম্পন: ভারসাম্য কী করতে পারে এবং কী পারে না
- অনুরণন: ভারসাম্যকে প্রতিরোধকারী একটি কারণ
- রৈখিক বনাম অ-রৈখিক মডেল: যখন গণনা কাজ করা বন্ধ করে
- ব্যালান্সিং ডিভাইস এবং ব্যালান্সিং মেশিন
- কঠোর রোটরের ভারসাম্য (ব্যবহারিক নোট)
- গতিশীল ভারসাম্য কীভাবে সম্পাদিত হয় (তিন-রান পদ্ধতি)
- ভারসাম্য গুণমান মূল্যায়নের মানদণ্ড
- মান এবং উল্লেখ
- প্রশ্নোত্তর
রোটর কী এবং ভারসাম্য কী সংশোধন করে?
রটার হলো এমন একটি দেহ, যা একটি নির্দিষ্ট অক্ষের চারদিকে ঘোরে এবং সাপোর্টে তার বেয়ারিং পৃষ্ঠগুলোর মাধ্যমে ধারণ করা হয়। রটারের বেয়ারিং পৃষ্ঠগুলো রোলিং বা স্লাইডিং বেয়ারিংয়ের মাধ্যমে সাপোর্টে লোড প্রেরণ করে। বেয়ারিং পৃষ্ঠ বলতে ট্রানিয়নের পৃষ্ঠ বা সেগুলোর বিকল্প পৃষ্ঠকে বোঝায়।
সম্পূর্ণভাবে ভারসাম্যপূর্ণ রোটরে, এর ভর ঘূর্ণন অক্ষের চারপাশে প্রতিসমভাবে বিতরণ করা হয়, অর্থাৎ রোটরের যেকোনো উপাদানকে ঘূর্ণন অক্ষের চারপাশে প্রতিসমভাবে অবস্থিত অন্য একটি উপাদানের সাথে মিলিত করা যেতে পারে। ভারসাম্যপূর্ণ রোটরে, রোটরের যেকোনো উপাদানের উপর কাজ করা কেন্দ্রবহিষ্মুখী শক্তি প্রতিসম উপাদানের উপর কাজ করা কেন্দ্রবহিষ্মুখী শক্তি দ্বারা ভারসাম্যপূর্ণ। উদাহরণস্বরূপ, F1 এবং F2 কেন্দ্রবহিষ্মুখী শক্তি, যা পরিমাণে সমান এবং দিকে বিপরীত, (চিত্র 1-এ সবুজ রঙে চিহ্নিত) উপাদান 1 এবং 2-এর উপর কাজ করে। এটি সমস্ত প্রতিসম রোটর উপাদানের জন্য সত্য, এবং সেই কারণেই রোটরের উপর কাজ করা মোট কেন্দ্রবহিষ্মুখী শক্তি 0 এবং রোটর ভারসাম্যপূর্ণ।
But if symmetry of rotor is broken (asymmetrical element is marked by red color on fig.1), then unbalanced centrifugal force F3 acts on rotor.When rotating, this force changes direction with rotation of the rotor. The dynamic load resulting from this force is transmitted to the bearings, resulting in accelerated wear and tear.
In addition, under the influence of this variable in direction force there is a cyclic deformation of supports and foundation, on which the rotor is fixed, i.e. there is vibration. In order to eliminate rotor imbalance and the accompanying vibration, balancing masses must be installed to restore symmetry to the rotor.
রটার ব্যালান্সিং হলো ব্যালান্সিং ভর যোগ করে ভারসাম্যহীনতা সংশোধনের একটি প্রক্রিয়া।
ব্যালান্সিংয়ের কাজ হলো এক বা একাধিক ব্যালান্সিং ভরের মান এবং অবস্থান (কোণ) নির্ধারণ করা।
রোটরের প্রকার এবং অসামঞ্জস্যের প্রকার
Taking into account strength of rotor material and magnitude of centrifugal forces acting on it, rotors can be divided into two kinds – rigid rotors and flexible ones.
কাজের অবস্থায় কেন্দ্রাতিগ বলের প্রভাবে রিজিড রটার খুব সামান্য বিকৃত হয় এবং গণনায় এই বিকৃতির প্রভাব উপেক্ষা করা যায়।
Deformation of flexible rotors can no longer be neglected. Deformation of flexible rotors complicates the solution of balancing problem and requires application of other mathematical models in comparison with the problem of balancing of rigid rotors.It should be noted that the same rotor at low speeds can behave as rigid, and at high speeds – as flexible. In the following, we will consider only the balancing of rigid rotors.
Depending on the distribution of unbalanced masses along the rotor length, two types of unbalance can be distinguished – static and dynamic (momentary). Accordingly, static and dynamic rotor balancing are referred to. Static rotor unbalance occurs without rotation of the rotor, i.e. in statics, when the rotor is reversed by gravity with its “heavy point” downwards. An example of a rotor with static unbalance is shown in Fig. 2
ডায়নামিক ভারসাম্যহীনতা কেবল তখনই ঘটে যখন রটার ঘুরছে।
ডায়নামিক ভারসাম্যহীনতাযুক্ত রটারের একটি উদাহরণ চিত্র 3-এ দেখানো হয়েছে।
In this case, the unbalanced equal masses M1 and M2 are in different planes – in different places along the length of the rotor. In static position, i.e. when the rotor does not rotate, only gravity acts on the rotor and the masses balance each other. In dynamics, when the rotor rotates, centrifugal forces Fc1 and Fc2 start acting on the masses M1 and M2. These forces are equal in magnitude and opposite in direction. However, since they are applied at different places along the length of the shaft and are not on the same line, these forces do not compensate each other. The forces Fc1 and Fc2 create a torque applied to the rotor. Therefore, this unbalance is also called moment unbalance. Accordingly, uncompensated centrifugal forces act on the bearing positions, which can greatly exceed the calculated values and reduce the service life of the bearings.
Since this type of unbalance occurs only dynamically during the rotation of the rotor, it is called dynamic unbalance. It cannot be corrected in static conditions by balancing “on knives” or similar methods. In order to eliminate dynamic unbalance, two compensating weights must be installed, which produce a moment equal in magnitude and opposite in direction to the moment arising from the masses M1 and M2. The compensating masses do not have to be set opposite and equal in magnitude to the masses M1 and M2. The main thing is that they produce a moment that fully compensates for the unbalance moment.
In general, the masses M1 and M2 may not be equal to each other, so there will be a combination of static and dynamic unbalance. It is theoretically proven that for a rigid rotor, two weights spaced apart along the length of the rotor are necessary and sufficient to eliminate its imbalance. These weights will compensate both the torque resulting from dynamic unbalance and the centrifugal force resulting from the asymmetry of the mass relative to the rotor axis (static unbalance). Typically, dynamic unbalance is characteristic of long rotors, such as shafts, and static unbalance is characteristic of narrow rotors. However, if the narrow rotor is skewed relative to the axis, or deformed (“figure eight”), then dynamic unbalance will be difficult to eliminate. (see Fig. 4), because in this case it is difficult to install correcting weights that create the necessary compensating moment.
F1 এবং F2 বল একই সরলরেখায় অবস্থান করে না এবং একে অপরকে ক্ষতিপূরণও করে না।
Torque তৈরির arm সরু rotor-এর কারণে ছোট হওয়ায় বড় correction weight প্রয়োজন হতে পারে। তবে এর ফলে correction weight-এর centrifugal force-এর কারণে narrow rotor বিকৃত হয়ে একটি "induced imbalance"-ও তৈরি হয়। (উদাহরণ হিসেবে দেখুন "Methodological instructions for balancing rigid rotors (to GOST 22061-76; its modern international counterpart is ISO 21940-11, formerly ISO 1940-1)"। Section 10. ROTOR-SUPPORTS SYSTEM. )
এটি বিশেষভাবে ফ্যানের সরু ইম্পেলারের ক্ষেত্রে লক্ষণীয়, যেখানে বলজনিত ভারসাম্যহীনতার পাশাপাশি বায়ুগতীয় ভারসাম্যহীনতাও সক্রিয় থাকে। বোঝা উচিত যে বায়ুগতীয় ভারসাম্যহীনতা, বা আরও নির্দিষ্টভাবে বায়ুগতীয় বল, রটারের কৌণিক বেগের সঙ্গে সরাসরি সমানুপাতিক; আর এটিকে ক্ষতিপূরণ করতে যে সংশোধনী ভরের কেন্দ্রাতিগ বল ব্যবহার করা হয়, তা কৌণিক বেগের বর্গের সঙ্গে সমানুপাতিক। তাই ব্যালান্সিংয়ের প্রভাব কেবল একটি নির্দিষ্ট ব্যালান্সিং ফ্রিকোয়েন্সিতেই কার্যকর হতে পারে। অন্য ঘূর্ণন ফ্রিকোয়েন্সিতে অতিরিক্ত ত্রুটি দেখা দেয়।
একই কথা ইলেকট্রিক মোটরের তড়িৎচৌম্বকীয় বলগুলোর ক্ষেত্রেও প্রযোজ্য, যেগুলোও কৌণিক বেগের সঙ্গে সমানুপাতিক। তাই শুধুমাত্র ব্যালান্সিং করে যন্ত্রে কম্পনের সব কারণ দূর করা সম্ভব নয়।
যন্ত্রপাতির কম্পন
কম্পন হলো একটি চক্রাকার উদ্দীপক বলের প্রভাবে যান্ত্রিক ব্যবস্থার কাঠামোগত প্রতিক্রিয়া। এই বল বিভিন্ন প্রকৃতির হতে পারে।
The centrifugal force resulting from the unbalanced rotor is an uncompensated force acting on the “heavy point”. It is this force and the vibration caused by it that can be eliminated by balancing the rotor.
Interaction forces of a “geometrical” nature arising from manufacturing and assembly errors of the mating parts. These forces can, for example, arise as a result of non-roundness of shaft necks, errors in the profiles of teeth in gears, waviness of bearing raceways, misalignment of mating shafts, etc. In the case of non-circularity of the journals the shaft axis will be displaced depending on the angle of rotation of the shaft. Although this vibration also occurs at rotor speed, it is almost impossible to eliminate it by balancing.
ফ্যান এবং অন্যান্য ভেন-ধরনের যন্ত্রের ইম্পেলার ঘূর্ণন থেকে সৃষ্ট বায়ুগতীয় বল। হাইড্রোলিক পাম্প, টারবাইন ইত্যাদির ইম্পেলার ঘূর্ণন থেকে সৃষ্ট জলগতীয় বল।
বৈদ্যুতিক যন্ত্রের কাজের ফলে সৃষ্ট তড়িৎচৌম্বকীয় বল, যেমন অসমমিত রটার উইন্ডিং, শর্ট-সার্কিটেড উইন্ডিং ইত্যাদি।
The magnitude of the vibration (e.g. its amplitude Av) depends not only on the excitatory force Fv acting on the mechanism with circular frequency ω, but also on the rigidity k of the mechanism, its mass m , as well as the damping coefficient C.
কম্পন পরিমাপ এবং যান্ত্রিক ব্যবস্থাকে ব্যালান্স করতে বিভিন্ন ধরনের সেন্সর ব্যবহার করা যায়, যেমন:
- কম্পন ত্বরণ (accelerometers) এবং কম্পন বেগ পরিমাপের জন্য নকশাকৃত অ্যাবসোলিউট কম্পন সেন্সর;
- আপেক্ষিক কম্পনের সেন্সর - এডি-কারেন্ট বা ক্যাপাসিটিভ, কম্পন স্থানচ্যুতি পরিমাপের জন্য ডিজাইন করা;
- কিছু ক্ষেত্রে (যখন যন্ত্রপাতির ডিজাইন এটি অনুমতি দেয়), শক্তি সেন্সর এর কম্পন লোড মূল্যায়নের জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে; বিশেষত, তারা কঠোর-সহায়ক ভারসাম্যকরণ যন্ত্র সহায়কগুলির কম্পন লোড পরিমাপের জন্য ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।
অতএব, কম্পন হলো বাহ্যিক বলের প্রভাবে একটি যন্ত্রের প্রতিক্রিয়া। কম্পনের মান কেবল যন্ত্রের উপর ক্রিয়াশীল বলের মানের উপর নয়, যন্ত্রের কাঠামোগত দৃঢ়তার উপরও নির্ভর করে। একই বল ভিন্ন ভিন্ন কম্পন সৃষ্টি করতে পারে। হার্ড-বেয়ারিং মেশিনে কম্পন ছোট হলেও বেয়ারিংগুলো উল্লেখযোগ্য ডায়নামিক লোডের শিকার হতে পারে। এ কারণেই হার্ড-বেয়ারিং মেশিন ব্যালান্স করার সময় কম্পন সেন্সর (ভাইব্রেশন অ্যাক্সিলেরোমিটার) নয়, ফোর্স সেন্সর ব্যবহার করা হয়।
তুলনামূলকভাবে নমনীয় সাপোর্টযুক্ত যন্ত্রে কম্পন সেন্সর ব্যবহার করা হয়, যেখানে ভারসাম্যহীন কেন্দ্রাতিগ বলের প্রভাবে সাপোর্টে দৃশ্যমান বিকৃতি এবং কম্পন সৃষ্টি হয়। রিজিড সাপোর্টের ক্ষেত্রে ফোর্স সেন্সর ব্যবহার করা হয়, যেখানে ভারসাম্যহীনতার কারণে বড় বল সৃষ্টি হলেও উল্লেখযোগ্য কম্পন হয় না।
রেজোন্যান্স ব্যালান্সিংয়ে বাধা সৃষ্টিকারী একটি কারণ
আগেই আমরা উল্লেখ করেছি যে রটারকে রিজিড ও ফ্লেক্সিবল দুই ভাগে ভাগ করা হয়। রটারের দৃঢ়তা বা নমনীয়তাকে রটার যে সাপোর্ট (ফাউন্ডেশন)-এ স্থাপিত, তার দৃঢ়তা বা চলনশীলতার সঙ্গে গুলিয়ে ফেলা উচিত নয়। কেন্দ্রাতিগ বলের প্রভাবে রটারের বিকৃতি (বাঁকনো) উপেক্ষা করা গেলে তাকে রিজিড রটার ধরা হয়। ফ্লেক্সিবল রটারের বিকৃতি তুলনামূলকভাবে বড় এবং তা উপেক্ষা করা যায় না।
এই প্রবন্ধে আমরা কেবল রিজিড রটারের ব্যালান্সিং বিবেচনা করছি। একটি রিজিড (অবিকৃতিযোগ্য) রটার আবার রিজিড বা চলনশীল (নমনীয়) সাপোর্টে স্থাপন করা যেতে পারে। স্পষ্টতই, সাপোর্টের এই দৃঢ়তা/সাসপেন্ডেবিলিটি আপেক্ষিক বিষয়, যা রটারের গতি এবং উৎপন্ন কেন্দ্রাতিগ বলের মানের উপর নির্ভর করে। শর্তসাপেক্ষ সীমানা হলো রটার সাপোর্টের প্রাকৃতিক কম্পনের ফ্রিকোয়েন্সি।
যান্ত্রিক সিস্টেমে প্রাকৃতিক কম্পনের রূপ ও ফ্রিকোয়েন্সি নির্ধারিত হয় সিস্টেমের ভর এবং উপাদানগুলোর স্থিতিস্থাপকতা দ্বারা। অর্থাৎ, প্রাকৃতিক কম্পনের ফ্রিকোয়েন্সি যান্ত্রিক সিস্টেমের একটি অভ্যন্তরীণ বৈশিষ্ট্য এবং বাহ্যিক বলের উপর নির্ভর করে না। সাম্যাবস্থা থেকে সরে গেলে সাপোর্টগুলো তাদের স্থিতিস্থাপকতার কারণে আবার সাম্যাবস্থায় ফিরতে চায়। কিন্তু বৃহৎ রটারের জড়তার কারণে এই প্রক্রিয়া ড্যাম্পড দোলনের রূপ নেয়। এই কম্পনগুলোই রটার-সাপোর্ট সিস্টেমের প্রাকৃতিক কম্পন। এদের ফ্রিকোয়েন্সি রটারের ভর এবং সাপোর্টের স্থিতিস্থাপকতার অনুপাতের উপর নির্ভর করে।
রটার ঘুরতে শুরু করলে এবং তার ঘূর্ণন ফ্রিকোয়েন্সি প্রাকৃতিক কম্পনের ফ্রিকোয়েন্সির কাছে পৌঁছালে কম্পনের অ্যামপ্লিটিউড তীব্রভাবে বেড়ে যায়, যা কাঠামো ধ্বংসের কারণও হতে পারে।
এ সময় যান্ত্রিক রেজোন্যান্সের ঘটনা ঘটে। রেজোন্যান্স অঞ্চলে ঘূর্ণনগতিতে 100 rpm পরিবর্তন কম্পনকে কয়েক দশগুণ পর্যন্ত বাড়িয়ে দিতে পারে। একই সঙ্গে (রেজোন্যান্স অঞ্চলে) কম্পনের ফেজ 180° পরিবর্তিত হয়।
যন্ত্রের নকশা অনুপযুক্ত হলে এবং রটারের অপারেটিং ফ্রিকোয়েন্সি প্রাকৃতিক কম্পনের ফ্রিকোয়েন্সির কাছাকাছি হলে অতিরিক্ত উচ্চ কম্পনের কারণে যন্ত্র চালানো অসম্ভব হয়ে যায়। প্রচলিত উপায়ে এ সমস্যা সমাধান করা যায় না, কারণ গতিতে সামান্য পরিবর্তনও কম্পনের পরামিতিতে তীব্র পরিবর্তন ঘটায়। রেজোন্যান্স অঞ্চলে ব্যালান্সিংয়ের জন্য এই প্রবন্ধে আলোচিত নয় এমন বিশেষ পদ্ধতি ব্যবহার করা হয়।
রটার ফ্রি-রান অবস্থায় (রটার ঘূর্ণন বন্ধ করার সময়) অথবা আঘাত পদ্ধতির মাধ্যমে, পরে আঘাতে সিস্টেমের প্রতিক্রিয়ার স্পেকট্রাল বিশ্লেষণ করে, যন্ত্রের প্রাকৃতিক কম্পনের ফ্রিকোয়েন্সি নির্ধারণ করা যায়।
For mechanisms, which working frequency of rotation is above the resonance frequency, i.e. working in the resonance regime, the supports are considered to be moving and for measurement are used vibration sensors, mainly vibroacelerometers, measuring acceleration of structural elements. For mechanisms operating in preresonant mode, the supports are considered rigid. In this case, force sensors are used.
যান্ত্রিক সিস্টেমের লিনিয়ার ও ননলিনিয়ার মডেল। ননলিনিয়ারিটি ব্যালান্সিংয়ে বাধা সৃষ্টিকারী একটি কারণ
রিজিড রটার ব্যালান্স করার সময় গাণিতিক হিসাবের জন্য লিনিয়ার মডেল ব্যবহার করা হয়। লিনিয়ার মডেল বলতে বোঝায়, এক রাশি অন্য রাশির সঙ্গে সমানুপাতিকভাবে পরিবর্তিত হয়। উদাহরণস্বরূপ, রটারে অক্ষতিপূরণিত ভর দ্বিগুণ হলে কম্পনের মানও দ্বিগুণ হবে। রিজিড রটার বিকৃত হয় না, তাই এদের জন্য লিনিয়ার মডেল ব্যবহার করা যায়।
ফ্লেক্সিবল রটারের ক্ষেত্রে আর লিনিয়ার মডেল ব্যবহার করা যায় না। কারণ ফ্লেক্সিবল রটারে ঘূর্ণনের সময় ভারী বিন্দুর ভর বাড়লে অতিরিক্ত বিকৃতি ঘটে, এবং ভরের পাশাপাশি ভারী বিন্দুর অবস্থান-ব্যাসার্ধও বাড়ে। ফলে ফ্লেক্সিবল রটারে কম্পন দুই গুণেরও বেশি বৃদ্ধি পায় এবং প্রচলিত গণনাপদ্ধতি কার্যকর থাকে না।
সাপোর্টের বড় বিকৃতির সময় তাদের স্থিতিস্থাপকতার পরিবর্তনও সমস্যা সৃষ্টি করে; যেমন, অল্প বিকৃতিতে কিছু কাঠামোগত উপাদান কাজ করে, আর বেশি বিকৃতিতে অন্য উপাদান সক্রিয় হয়। এ কারণেই ফাউন্ডেশনে দৃঢ়ভাবে স্থির নয়, বরং শুধু মেঝেতে রাখা যন্ত্রকে ব্যালান্স করা যায় না। উল্লেখযোগ্য কম্পনের সময় ভারসাম্যহীনতার বল যন্ত্রটিকে মেঝে থেকে তুলে ফেলতে পারে, ফলে সিস্টেমের দৃঢ়তার বৈশিষ্ট্য অনেক বদলে যায়। মোটরের পা অবশ্যই দৃঢ়ভাবে আটকানো থাকতে হবে, বোল্ট-ফাস্টেনিং শক্ত করে বাঁধা থাকতে হবে, ওয়াশারের পুরুত্ব যথেষ্ট মাউন্টিং দৃঢ়তা নিশ্চিত করতে হবে ইত্যাদি। বেয়ারিং ক্ষতিগ্রস্ত হলে শ্যাফ্টের বড় ধরনের মিসঅ্যালাইনমেন্ট ও আঘাত সৃষ্টি হতে পারে, যা লিনিয়ারিটি নষ্ট করবে এবং মানসম্মত ব্যালান্সিং অসম্ভব করে তুলবে।
ব্যালান্সিং ডিভাইস এবং ব্যালান্সিং মেশিন
As noted above, balancing is the process of aligning the main central axis of inertia with the rotor’s axis of rotation.
এই প্রক্রিয়া দুটি পদ্ধতিতে সম্পন্ন করা যায়।
The first method involves machining the rotor trunnions in such a way that the axis passing through the centers of the trunnions cross section with the main central axis of inertia of the rotor. Such a technique is rarely used in practice and will not be discussed in detail in this article.
দ্বিতীয় (এবং সবচেয়ে প্রচলিত) পদ্ধতিতে রটারের উপর সংশোধনী ওজন সরানো, স্থাপন বা অপসারণ করা হয়, যাতে রটারের জড় অক্ষ তার ঘূর্ণন অক্ষের যতটা সম্ভব কাছে আসে।
ব্যালান্সিংয়ের সময় সংশোধনী ওজন সরানো, যোগ করা বা অপসারণ বিভিন্ন প্রযুক্তিগত অপারেশনের মাধ্যমে করা যেতে পারে, যেমন: ড্রিলিং, মিলিং, সারফেসিং, ওয়েল্ডিং, স্ক্রু লাগানো বা খোলা, লেজার বা ইলেকট্রন বিম দ্বারা বার্নিং, ইলেক্ট্রোলাইসিস, ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক সারফেসিং ইত্যাদি।
ব্যালান্সিং প্রক্রিয়া দুটি উপায়ে সম্পন্ন করা যায়:
- ব্যালান্সিং মেশিন ব্যবহার করে সংযোজিত রটারকে (নিজস্ব বেয়ারিংসহ) ব্যালান্স করা;
- balancing of rotors on balancing machines. For balancing of rotors in their own bearings usually used specialized balancing devices (kits), which allow to measure the vibration of the balanced rotor at its frequency of rotation in vector form, i.e. to measure both the amplitude and the phase of vibration. At present, the above devices are manufactured on the basis of microprocessor technology and (apart from vibration measurement and analysis) provide automatic calculation of parameters of correcting weights, which should be installed on the rotor to compensate its unbalance.
এই ডিভাইসগুলোর মধ্যে রয়েছে:
- কম্পিউটার বা শিল্প কন্ট্রোলারের ভিত্তিতে তৈরি একটি মেজারিং ও কম্পিউটিং ইউনিট;
- দুইটি (বা তার বেশি) কম্পন সেন্সর;
- একটি ফেজ অ্যাঙ্গেল সেন্সর;
- সাইটে সেন্সর স্থাপনের জন্য আনুষঙ্গিক উপকরণ;
- বিশেষায়িত সফটওয়্যার, যা এক, দুই বা একাধিক সংশোধন সমতলে রটারের কম্পন পরামিতি পরিমাপের পূর্ণ চক্র সম্পন্ন করার জন্য নকশাকৃত।
বর্তমানে দুই ধরনের ব্যালান্সিং মেশিন সবচেয়ে বেশি প্রচলিত:
- সফট-বেয়ারিং মেশিন (নরম সাপোর্টসহ);
- হার্ড-বেয়ারিং মেশিন (রিজিড সাপোর্টসহ)।
Soft-bearings machines have relatively pliable supports, for example, based on flat springs. The frequency of natural vibrations of these supports is usually 2-3 times lower than the rotation frequency of the balancing rotor, which is mounted on them. Vibration sensors (accelerometers, vibration velocity sensors, etc.) are usually used when measuring the vibration of the machine’s preresonant supports.
প্রি-রেজোন্যান্স ব্যালান্সিং মেশিনে তুলনামূলকভাবে রিজিড সাপোর্ট ব্যবহার করা হয়, যার প্রাকৃতিক কম্পন ফ্রিকোয়েন্সি ব্যালান্স করা রটারের ঘূর্ণন ফ্রিকোয়েন্সির তুলনায় 2-3 গুণ বেশি হওয়া উচিত। সাধারণত প্রি-রেজোন্যান্স মেশিনের সাপোর্টের কম্পন লোড পরিমাপের জন্য ফোর্স ট্রান্সডিউসার ব্যবহার করা হয়।
The advantage of pre-resonance balancing machines is that balancing on them can be performed at relatively low rotor speeds (up to 400 – 500 rpm), which greatly simplifies the design of the machine and its foundation, and increases the productivity and safety of balancing.
রিজিড রটার ব্যালান্সিং
গুরুত্বপূর্ণ!
- ব্যালান্সিং কেবল রটারের ঘূর্ণন অক্ষের সাপেক্ষে ভরের অসমমিত বণ্টনজনিত কম্পন দূর করে। অন্য ধরনের কম্পন ব্যালান্সিংয়ে দূর হয় না!
- যেসব প্রযুক্তিগত যন্ত্রের নকশা অপারেটিং ঘূর্ণন ফ্রিকোয়েন্সিতে রেজোন্যান্সহীনতা নিশ্চিত করে, যা ফাউন্ডেশনে নির্ভরযোগ্যভাবে স্থির, এবং কার্যকর বেয়ারিংয়ে স্থাপিত, সেগুলোই ব্যালান্সিংয়ের জন্য উপযুক্ত।
- ত্রুটিপূর্ণ যন্ত্র ব্যালান্সিংয়ের আগে অবশ্যই মেরামত করতে হবে। অন্যথায় মানসম্মত ব্যালান্সিং সম্ভব নয়।
ব্যালান্সিং কখনোই মেরামতের বিকল্প নয়!
ব্যালান্সিংয়ের মূল কাজ হল সেই ভর এবং অবস্থান খুঁজে বের করা যা কেন্দ্রাতিগ শক্তিকে প্রতিরোধ করে এমন ক্ষতিপূরণ ওজন।
উপরে উল্লেখ করা হয়েছে, রিজিড রটারের জন্য সাধারণত দুটি ক্ষতিপূরণকারী ওজন স্থাপন করা প্রয়োজনীয় ও যথেষ্ট। এতে রটারের স্ট্যাটিক এবং ডায়নামিক উভয় ভারসাম্যহীনতাই দূর হয়। ব্যালান্সিংয়ের সময় কম্পন পরিমাপের সাধারণ স্কিম নিচে দেওয়া হলো।
বেয়ারিং সাপোর্টে 1 এবং 2 বিন্দুতে কম্পন সেন্সর বসানো হয়। রটারে সাধারণত প্রতিফলক টেপ ব্যবহার করে একটি রেভলিউশন মার্কার লাগানো হয়। RPM মার্কটি লেজার ট্যাকোমিটারকে রটারের গতি এবং কম্পন সিগন্যালের ফেজ নির্ধারণে সহায়তা করে।
গতিশীল ভারসাম্য কীভাবে সম্পাদিত হয় (তিন-রান পদ্ধতি)
বেশিরভাগ ক্ষেত্রে ডায়নামিক ব্যালান্সিং তিনবার চালুর পদ্ধতিতে করা হয়। এই পদ্ধতিতে পরিচিত ভরের টেস্ট ওজন রটারের 1 ও 2 সমতলে ধারাবাহিকভাবে স্থাপন করা হয়, এবং কম্পন পরামিতির পরিবর্তনের ফলাফলের ভিত্তিতে ব্যালান্সিং ওজনের ভর ও অবস্থান নির্ণয় করা হয়।
ওজন স্থাপনের স্থানকে সংশোধন সমতল বলা হয়। সাধারণত সংশোধন সমতলগুলো সেই বেয়ারিং সাপোর্টের এলাকায় নির্বাচন করা হয়, যার উপর রটারটি স্থাপিত।
প্রথম চালুতে প্রাথমিক কম্পন মাপা হয়। এরপর পরিচিত ভরের একটি টেস্ট ওজন রটারে একটি বেয়ারিংয়ের কাছাকাছি স্থাপন করা হয়। দ্বিতীয়বার চালু করা হয় এবং টেস্ট ওজন স্থাপনের কারণে পরিবর্তিত হওয়ার কথা এমন কম্পন পরামিতি মাপা হয়। তারপর প্রথম সমতল থেকে টেস্ট ওজন খুলে দ্বিতীয় সমতলে বসানো হয়। তৃতীয় টেস্ট রান করা হয় এবং কম্পন পরামিতি আবার মাপা হয়। এরপর টেস্ট ওজন সরিয়ে ফেলা হয় এবং সফটওয়্যার স্বয়ংক্রিয়ভাবে ব্যালান্স ওজনের ভর ও স্থাপনের কোণ গণনা করে।
টেস্ট ওজন বসানোর উদ্দেশ্য হলো সিস্টেমটি ভারসাম্যহীনতার পরিবর্তনে কীভাবে প্রতিক্রিয়া জানায় তা নির্ধারণ করা। টেস্ট ওজনের ভর ও অবস্থান জানা থাকে, তাই সফটওয়্যার তথাকথিত influence coefficients গণনা করতে পারে, যা দেখায় পরিচিত ভারসাম্যহীনতা প্রয়োগ করলে কম্পন পরামিতি কীভাবে বদলে যায়। Influence coefficients যান্ত্রিক সিস্টেমের নিজস্ব বৈশিষ্ট্য এবং এগুলো সাপোর্টের দৃঢ়তা ও রটার-সাপোর্ট সিস্টেমের ভর (জড়তা)-এর উপর নির্ভর করে।
একই নকশার একই ধরনের যন্ত্রের জন্য influence coefficients কাছাকাছি হবে। এগুলো কম্পিউটারের মেমরিতে সংরক্ষণ করে একই ধরনের যন্ত্রকে টেস্ট রান ছাড়াই ব্যালান্সিংয়ে ব্যবহার করা যায়, ফলে উৎপাদনশীলতা উল্লেখযোগ্যভাবে বাড়ে। মনে রাখতে হবে, টেস্ট ওজনের ভর এমন হতে হবে যাতে তা স্থাপনের পর কম্পন পরামিতিতে চোখে পড়ার মতো পরিবর্তন আসে। অন্যথায় influence coefficients গণনার ত্রুটি বাড়বে এবং ব্যালান্সিংয়ের মান খারাপ হবে।
As you can see from Fig. 1, the centrifugal force acts in the radial direction, i.e. perpendicular to the rotor axis. Therefore, the vibration sensors must be installed so that their axis of sensitivity also points in the radial direction. Usually, the stiffness of the foundation in the horizontal direction is less, so the vibration in the horizontal direction is higher. Therefore, in order to increase the sensitivity, the sensors should be installed so that their axis of sensitivity is also directed horizontally. Although there is no fundamental difference. In addition to vibration in the radial direction, vibration in the axial direction, along the rotor rotation axis, must be monitored. This vibration is usually not caused by unbalance, but by other causes, mainly related to misalignment and misalignment of the shafts connected through the coupling.
This vibration cannot be eliminated by balancing, in which case alignment is required. In practice, such machines usually have both rotor imbalance and shaft misalignment, which makes the task of eliminating vibration much more difficult. In such cases, it is necessary to center the machine first and then balance it. (Although with strong torque imbalance, vibration also occurs in the axial direction due to “twisting” of the foundation structure.)
সম্পর্কিত নিবন্ধ (ভারসাম্যকরণ স্ট্যান্ডের উদাহরণ)
- নরম সহায়ক সহ ভারসাম্যকরণ স্ট্যান্ড
- বৈদ্যুতিক মোটরের রোটর ভারসাম্যকরণ
- সহজ কিন্তু কার্যকর ব্যালেন্সিং স্ট্যান্ড
Criteria for assessing the quality of balancing mechanisms.
Rotor (mechanism)-এর balancing quality দুইভাবে মূল্যায়ন করা যায়। প্রথম পদ্ধতিতে balancing process-এ নির্ধারিত residual unbalance-এর পরিমাণকে residual unbalance tolerance-এর সঙ্গে তুলনা করা হয়। বিভিন্ন rotor class-এর জন্য এই tolerance-গুলো ISO 21940-11 (formerly ISO 1940-1)-এ নির্ধারিত আছে।
তবে নির্ধারিত এই সীমা মানলেও যন্ত্রের সর্বনিম্ন কম্পন স্তর অর্জনের সঙ্গে সম্পর্কিত অপারেশনাল নির্ভরযোগ্যতা পুরোপুরি নিশ্চিত হয় না। কারণ যন্ত্রের কম্পনের মান কেবল তার রটারের অবশিষ্ট ভারসাম্যহীনতার সঙ্গে সংশ্লিষ্ট বলের মানের উপর নয়, আরও কিছু পরামিতির উপরও নির্ভর করে, যেমন: যন্ত্রের কাঠামোগত উপাদানের দৃঢ়তা k, এর ভর m, ড্যাম্পিং ফ্যাক্টর, এবং ঘূর্ণন ফ্রিকোয়েন্সি। তাই বেশ কিছু ক্ষেত্রে যন্ত্রের ডায়নামিক বৈশিষ্ট্য (এর ব্যালান্সিং গুণমানসহ) মূল্যায়নের জন্য অবশিষ্ট কম্পন স্তর নির্ধারণ করার পরামর্শ দেওয়া হয়, যা বিভিন্ন মানদণ্ড দ্বারা নিয়ন্ত্রিত।
যন্ত্রের গ্রহণযোগ্য কম্পন স্তর নিয়ন্ত্রণকারী সবচেয়ে প্রচলিত মান হলো ISO 10816-3-2002। এর সাহায্যে বৈদ্যুতিক ড্রাইভের ক্ষমতা বিবেচনায় রেখে যে কোনো ধরনের মেশিনের জন্য সহনসীমা নির্ধারণ করা যায়।
In addition to this universal standard, there is a number of specialized standards developed for specific types of machines. For example, 31350-2007 , ISO 7919-1-2002, etc.
মান এবং উল্লেখ
- ISO 1940-1:2007. কম্পন। কঠিন রোটরের ভারসাম্য গুণমানের প্রয়োজনীয়তা। অংশ 1. অনুমোদিত অসামঞ্জস্যতার নির্ধারণ।
- ISO 10816-3:2009. যান্ত্রিক কম্পন — অ-ঘূর্ণনশীল অংশগুলিতে পরিমাপ দ্বারা যন্ত্রের কম্পনের মূল্যায়ন — অংশ 3: 15 kW-এর উপরে নামমাত্রিক শক্তিসম্পন্ন এবং 120 r/min এবং 15,000 r/min এর মধ্যে নামমাত্রিক গতি সহ শিল্প যন্ত্র যা in situ পরিমাপ করা হয়।
- ISO 14694:2003. শিল্প ভেন্টিলেটর — ভারসাম্য গুণমান এবং কম্পন স্তরের বিনির্দেশ।
- ISO 7919-1:2002. পারস্পরিক গতি ছাড়া যন্ত্রের কম্পন — ঘূর্ণনশীল শাফটগুলিতে পরিমাপ এবং মূল্যায়ন মানদণ্ড — সাধারণ নির্দেশনা।
প্রশ্নোত্তর
ভারসাম্যকরণ সমস্ত কম্পন দূর করে?
না। ভারসাম্যকরণ রোটর ভরের অপ্রতিসম বিতরণের কারণে সৃষ্ট কম্পন দূর করে। ভুল সারিবদ্ধতা, বহন ত্রুটি, বায়ুগতিশাস্ত্রীয়/হাইড্রোডাইনামিক শক্তি, ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক শক্তি এবং অন্যান্য কারণ থেকে কম্পন পৃথক রোগনির্ণয় এবং সংশোধনমূলক পদক্ষেপ প্রয়োজন।
কেন ভারসাম্যকরণ অনুরণনের কাছে ব্যর্থ হতে পারে?
অনুরণনের কাছাকাছি, ছোট গতির পরিবর্তন কম্পন বিস্তারে বড় পরিবর্তন এবং 180° দশা পরিবর্তন সৃষ্টি করতে পারে। এই ধরনের অবস্থায় পরিমাপ ফলাফল অস্থিতিশীল হয়, এবং প্রচলিত ভারসাম্য পদ্ধতি বিশেষ পদ্ধতি ছাড়া অভিসরিত হতে পারে না।
আপনার কখন একক-সংশোধনীয় বনাম দ্বি-সংশোধনীয় ভারসাম্য প্রয়োজন?
একটি কঠোর রোটরের জন্য, রোটর দৈর্ঘ্য জুড়ে পৃথক করা দুটি ভারসাম্য ওজন সাধারণত একত্রিত স্থির এবং গতিশীল অসামঞ্জস্য দূর করতে প্রয়োজনীয় এবং যথেষ্ট। সংকীর্ণ রোটররা প্রায়শই প্রধানত স্থির অসামঞ্জস্য প্রদর্শন করে, কিন্তু বিকৃতি এবং জ্যামিতি একটি গতিশীল উপাদান প্রবর্তন করতে পারে যা দ্বি-সংশোধনীয় সংশোধন প্রয়োজন হতে পারে।
ভারসাম্যের আগে কী করা উচিত?
নিশ্চিত করুন যে মেশিনটি সেবাযোগ্য: ভিত্তিতে নির্ভরযোগ্য মাউন্টিং, স্বাস্থ্যকর বিয়ারিং, কোন গুরুতর আলগাতা নেই, এবং কোন স্পষ্ট অরৈখিকতা উৎস নেই। ভারসাম্য মেরামত প্রতিস্থাপন নয়।
মূল বিষয়সমূহ
- ভারসাম্য ভর-সম্পর্কিত (কেন্দ্রাভিমুখী) উত্তেজনা সংশোধন করে; এটি সারিবদ্ধকরণ, বিয়ারিং ক্ষতি, বা বৈদ্যুতিক চৌম্বক/বায়ুগতিশীল উৎস সমাধান করে না।
- অনুরণন এবং অরৈখিকতা প্রচলিত ভারসাম্য অকার্যকর বা অনিরাপদ করে তুলতে পারে।
- কঠওর রোটরগুলির জন্য, দ্বি-সংশোধনীয় ভারসাম্য একত্রিত স্থির + গতিশীল অসামঞ্জস্যের জন্য সাধারণ সমাধান।
