Pochopení tříchodové metody vyvažování rotoru

Zařízení

Přenosný vyvažovač a analyzátor vibrací Balanset-1A

Díly

Optický senzor (laserový otáčkoměr)

Kompletní sada pro vibrační diagnostiku a vyvažování od společnosti Vibromera, včetně čtyř vibračních senzorů s kabely, modulu signálního rozhraní, laserového otáčkoměru s magnetickým stojanem, digitální váhy, USB kabelu a přepravního kufříku. Systém je určen pro vyvažování rotorů a monitorování stavu průmyslových zařízení.

Zařízení

Magnetický stojan Insize-60-kgf

Díly

Dynamický balancer "Balanset-1A" OEM

Definice: Co je to metoda tří běhů?

Na stránkách metoda tří běhů je nejrozšířenějším postupem pro dvourovinné (dynamické) vyvažování. Určuje to korekční závaží potřeba ve dvou korekční roviny s použitím přesně tří běhů měření: jeden úvodní běh pro stanovení základní linie nevyváženost podmínka, následovaná dvěma po sobě jdoucími zkušební hmotnost běhy (jeden pro každou korekční rovinu).

Tato metoda poskytuje optimální rovnováhu mezi přesností a efektivitou a vyžaduje méně startů a zastavení stroje než... metoda čtyř běhů a zároveň poskytuje dostatek dat pro výpočet efektivních korekcí pro většinu průmyslových vyvažování aplikace.

Postup tří běhů: krok za krokem

Postup se řídí přímočarou a systematickou posloupností:

Běh 1: Počáteční základní měření

Stroj je v nevyváženém, tedy v nalezeném stavu provozován vyvažovací rychlostí. Vibrace Měření se provádějí na obou místech ložiska (označených jako Ložisko 1 a Ložisko 2) a zaznamenávají se obě amplituda a fázový úhel. Tato měření představují vektory vibrací způsobené původním rozložením nevyváženosti.

Měření v bodě 1: Amplituda A₁, fáze θ₁
Měření v azimutu 2: Amplituda A₂, fáze θ₂
Účel: Stanovuje základní vibrační stav (O₁ a O₂), který je třeba korigovat

Běh 2: Zkušební závaží v korekční rovině 1

Stroj se zastaví a známé zkušební závaží (T₁) se dočasně připevní v přesně označené úhlové poloze v první korekční rovině (obvykle poblíž ložiska 1). Stroj se znovu spustí stejnou rychlostí a vibrace se znovu změří na obou ložiskách.

Přidat: Zkušební závaží T₁ pod úhlem α₁ v rovině 1
Měření v bodě 1: Nový vibrační vektor (O₁ + vliv T₁)
Měření v azimutu 2: Nový vibrační vektor (O₂ + vliv T₁)
Účel: Určuje, jak závaží v rovině 1 ovlivňuje vibrace v obou ložiskách

Vyvažovací přístroj vypočítává koeficienty vlivu pro rovinu 1 vektorovým odečtením počátečních měření od těchto nových měření.

Běh 3: Zkušební závaží v korekční rovině 2

První zkušební závaží se odstraní a druhé zkušební závaží (T₂) se připevní na vyznačené místo v druhé korekční rovině (obvykle poblíž ložiska 2). Provede se další měření, při kterém se opět zaznamenají vibrace na obou ložiskách.

Odstranit: Zkušební hmotnost T₁ z roviny 1
Přidat: Zkušební závaží T₂ pod úhlem α₂ v rovině 2
Měření v bodě 1: Nový vibrační vektor (O₁ + vliv T₂)
Měření v azimutu 2: Nový vibrační vektor (O₂ + vliv T₂)
Účel: Určuje, jak závaží v rovině 2 ovlivňuje vibrace v obou ložiskách.

Přístroj nyní má kompletní sadu čtyř koeficientů vlivu, které popisují, jak každá rovina ovlivňuje každé ložisko.

Výpočet korekčních vah

Po dokončení tří běhů provede vyvažovací software vektorová matematika pro výpočet korekčních závaží:

Matice koeficientů vlivu

Ze tří měření se určí čtyři koeficienty:

α₁₁: Jak rovina 1 ovlivňuje směr 1 (primární efekt)
α₁₂: Jak rovina 2 ovlivňuje ložisko 1 (křížové propojení)
α₂₁: Jak rovina 1 ovlivňuje ložisko 2 (křížové propojení)
α₂₂: Jak rovina 2 ovlivňuje směr 2 (primární efekt)

Řešení systému

Přístroj řeší dvě simultánní rovnice, aby našel W₁ (korekce pro rovinu 1) a W₂ (korekce pro rovinu 2):

α₁₁ · W₁ + α₁₂ · W₂ = -O₁ (pro potlačení vibrací u ložiska 1)
α₂₁ · W₁ + α₂₂ · W₂ = -O₂ (pro potlačení vibrací u ložiska 2)

Řešení poskytuje jak hmotnost, tak úhlovou polohu potřebnou pro každé korekční závaží.

Závěrečné kroky

Odstraňte obě zkušební závaží
Nainstalujte vypočítané permanentní korekční závaží v obou rovinách
Proveďte ověřovací jízdu, abyste se ujistili, že vibrace byly sníženy na přijatelnou úroveň.
V případě potřeby proveďte vyvážení pro jemné doladění výsledků.

Výhody metody tří běhů

Třívrstvá metoda se stala průmyslovým standardem pro vyvažování ve dvou rovinách díky několika klíčovým výhodám:

1. Optimální účinnost

Tři zkušební jízdy představují minimum potřebné k stanovení čtyř koeficientů vlivu (jedna počáteční podmínka plus jedna zkušební jízda na rovinu). To minimalizuje prostoje stroje a zároveň zajišťuje kompletní charakterizaci systému.

2. Osvědčená spolehlivost

Desítky let zkušeností z praxe ukazují, že tři běhy poskytují dostatečná data pro spolehlivé vyvažování v naprosté většině průmyslových aplikací.

3. Úspora času a nákladů

Ve srovnání se čtyřnásobnou metodou zkušebního provozu zkracuje eliminace jednoho zkušebního provozu dobu vyvažování přibližně o 20%, což se promítá do snížení prostojů a nákladů na práci.

4. Jednodušší provedení

Méně běhů znamená méně manipulace se zkušebními závažími, méně možností chyb a jednodušší správu dat.

5. Vhodné pro většinu aplikací

Pro typické průmyslové stroje s mírnými účinky křížové vazby a přijatelnými vyvažovací tolerance, tři běhy konzistentně přinášejí úspěšné výsledky.

Kdy použít metodu tří běhů

Tříkroková metoda je vhodná pro:

Rutinní průmyslové vyvažování: Motory, ventilátory, čerpadla, dmychadla – většina rotačních zařízení
Střední požadavky na přesnost: Vyvážené stupně kvality od G 2,5 do G 16
Aplikace pro vyvažování v terénu: Vyvažování na místě kde je důležité minimalizovat prostoje
Stabilní mechanické systémy: Zařízení s dobrým mechanickým stavem a lineární odezvou
Standardní geometrie rotorů: Pevné rotory s typickými poměry délky k průměru

Omezení a kdy nepoužívat

Metoda tří cyklů může být v určitých situacích nedostatečná:

Kdy je preferována metoda čtyř běhů

Požadavky na vysokou přesnost: Velmi úzké tolerance (G 0,4 až G 1,0), kde je cenné dodatečné ověření linearity
Silné křížové propojení: Pokud jsou korekční roviny velmi blízko sebe nebo je tuhost vysoce asymetrická
Neznámé charakteristiky systému: První vyvažování neobvyklého nebo zakázkového vybavení
Problémové stroje: Zařízení vykazující známky nelineárního chování nebo mechanických problémů

Kdy by mohla stačit jedna rovina

Úzké rotory kotoučového typu s minimální dynamickou nevyvážeností
Pokud pouze jedno ložisko vykazuje významné vibrace

Srovnání s jinými metodami

Metoda tří běhů vs. metoda čtyř běhů

Aspekt	Tři běhy	Čtyři běhy
Počet běhů	3 (počáteční + 2 pokusy)	4 (počáteční + 2 pokusy + kombinované)
Požadovaný čas	Kratší	~20% delší
Kontrola linearity	Ne	Ano (Běh 4 ověřuje)
Typické aplikace	Běžná průmyslová práce	Vysoce přesné, kritické vybavení
Přesnost	Dobrý	Vynikající
Složitost	Spodní	Vyšší

Metoda tří běhů vs. metoda jedné roviny

Tříbodová metoda se zásadně liší od vyvažování v jedné rovině, který používá pouze dva běhy (počáteční plus jeden pokus), ale dokáže korigovat pouze jednu rovinu a nemůže řešit párová nerovnováha.

Nejlepší postupy pro úspěšnou tříbodovou metodu

Výběr zkušební hmotnosti

Vyberte zkušební závaží, která vyvolají změnu amplitudy vibrací o 25-50%.
Příliš malý: Špatný poměr signálu k šumu a chyby ve výpočtu
Příliš velké: Riziko nelineární odezvy nebo nebezpečných úrovní vibrací
Pro zachování konzistentní kvality měření použijte pro obě roviny podobné velikosti.

Provozní konzistence

Udržujte stejnou rychlost po celou dobu tří jízd
V případě potřeby zajistěte tepelnou stabilizaci mezi jednotlivými běhy.
Zajistěte konzistentní procesní podmínky (průtok, tlak, teplota)
Používejte shodné umístění senzorů a způsoby montáže

Kvalita dat

Proveďte více měření během běhu a zprůměrujte je
Ověřte, zda jsou fázová měření konzistentní a spolehlivá
Zkontrolujte, zda zkušební závaží vykazují jasně měřitelné změny.
Hledejte anomálie, které by mohly naznačovat chyby měření

Přesnost instalace

Pečlivě si označte a ověřte úhlové polohy zkušebního závaží
Zajistěte, aby zkušební závaží byla bezpečně upevněna a během běhu se nepohybovala
Instalujte finální korekční závaží se stejnou péčí a přesností
Před finální jízdou dvakrát zkontrolujte hmotnosti a úhly

Řešení běžných problémů

Špatné výsledky po korekci

Možné příčiny:

Korekční závaží instalovaná v nesprávných úhlech nebo s nesprávnou hmotností
Změna provozních podmínek mezi zkušebním provozem a korekční instalací
Mechanické problémy (vůle, nesouosost) neřešené před vyvážením
Nelineární odezva systému

Zkušební závaží vyvolávají malou odezvu

Řešení:

Použijte větší zkušební závaží nebo je umístěte ve větším poloměru
Zkontrolujte upevnění senzoru a kvalitu signálu
Ověřte správnost provozní rychlosti
Zvažte, zda má systém velmi vysoké tlumení nebo velmi nízkou citlivost odezvy.

Nekonzistentní měření