Pochopení vyvažování ve dvou rovinách
Definice: Co je to dvourovinné vyvažování?
Vyvažování ve dvou rovinách je dynamické vyvažování postup, ve kterém korekční závaží jsou umístěny ve dvou oddělených rovinách podél délky rotoru, aby se eliminovala jak statická nevyváženost, tak párová nerovnováha. Tato metoda je vyžadována u většiny průmyslových rotačních strojů, zejména u rotorů, u kterých je axiální délka srovnatelná nebo větší než průměr.
Na rozdíl od vyvažování v jedné rovině, které řeší pouze posunutí těžiště rotoru, dvourovinné vyvážení koriguje jak nevyváženost translační síly, tak moment (článek), který způsobuje kývání nebo chvění rotoru během otáčení.
Kdy je nutné dvourovinné vyvážení?
Dvourovinné vyvážení je nutné v následujících situacích:
1. Dlouhé nebo štíhlé rotory
Jakýkoli rotor s poměrem délky k průměru větším než přibližně 0,5 až 1,0 vyžaduje vyvážení ve dvou rovinách. To zahrnuje:
- Kotvy elektromotorů
- Hřídele čerpadel a kompresorů
- Vícestupňové rotory ventilátorů
- Hnací hřídele a spojky
- Vřetena a rotační nástroje
- Rotory turbín
2. Přítomnost párové nerovnováhy
Pokud měření vibrací ukáže významný fázový pohyb mezi oběma ložiskovými podpěrami (což naznačuje kývavý nebo naklápěcí pohyb), párová nerovnováha je přítomna a musí být korigována pomocí vyvážení ve dvou rovinách.
3. Když je vyvážení v jedné rovině nedostatečné
Pokud se pokus o vyvažování v jedné rovině snižuje vibrace u jednoho ložiska, ale zvyšuje je u jiného, je to jasný signál, že je nutné vyvážení ve dvou rovinách.
4. Tuhé rotory s rozloženou hmotností
I pro pevné rotory působící pod jejich první kritická rychlost, Pokud je hmotnost rozložena po významné axiální délce, vyvážení ve dvou rovinách zajišťuje minimalizaci vibrací ve všech místech ložisek.
Postup vyvažování ve dvou rovinách
Vyvažování ve dvou rovinách je složitější než vyvažování v jedné rovině, protože korekce v jedné rovině ovlivňují vibrace v obou ložiskách. Postup využívá metoda koeficientů vlivu s více zkušební závaží:
Krok 1: Počáteční měření
Nechte stroj běžet vyvažovací rychlostí a změřte počáteční vektory vibrací (amplitudu a fáze) na obou místech ložisek. Označte je jako “Ložisko 1” a “Ložisko 2”. Tato data představují kombinovaný účinek veškeré nevyváženosti přítomné v rotoru.
Krok 2: Definování korekčních rovin
Vyberte dva korekční roviny podél rotoru, kde lze přidávat nebo odebírat závaží. Tyto roviny by měly být od sebe co nejdále, jak je to prakticky možné a co nejpřístupnější. Mezi běžná umístění patří blízko obou konců rotoru, u spojovacích přírub nebo u nábojů ventilátoru.
Krok 3: Zkušební závaží v rovině 1
Zastavte stroj a připevněte zkušební závaží ve známé úhlové poloze v první korekční rovině. Spusťte stroj a změřte nové vibrace u obou ložisek. Zaznamená se změna vibrací u každého ložiska způsobená zkušebním závažím v rovině 1. Tím se stanoví dva koeficienty vlivu: vliv roviny 1 na ložisko 1 a vliv roviny 1 na ložisko 2.
Krok 4: Zkušební závaží v rovině 2
Odstraňte první zkušební závaží a připevněte zkušební závaží na známé místo v druhé korekční rovině. Znovu spusťte stroj a změřte vibrace na obou ložiskách. Tím se stanoví další dva koeficienty vlivu: vliv roviny 2 na ložisko 1 a vliv roviny 2 na ložisko 2.
Krok 5: Výpočet korekčních vah
Vyvažovací přístroj má nyní čtyři koeficienty vlivu, které tvoří matici 2×2, jež popisuje, jak rotorový systém reaguje na závaží v každé rovině. Použití vektorová matematika a maticovou inverzí přístroj řeší soustavu simultánních rovnic pro výpočet přesné hmotnosti a úhlu potřebného v každé korekční rovině, aby se minimalizovaly vibrace v obou ložiskách současně.
Krok 6: Instalace oprav a ověření
Obě vypočítané korekční závaží nainstalujte trvale a spusťte stroj pro konečné ověření. V ideálním případě by vibrace v obou ložiskách měly být sníženy na přijatelnou úroveň. Pokud ne, lze provést vyvážení pro upřesnění korekcí.
Pochopení matice koeficientů vlivu
Síla dvourovinného vyvažování spočívá v matici koeficientů vlivu. Každá korekční rovina ovlivňuje vibrace v obou ložiskách a tyto vlivy vzájemného působení je třeba zohlednit:
- Přímé účinky: Závaží v rovině 1 má nejsilnější vliv na vibrace v blízkém ložisku 1 a závaží v rovině 2 má nejsilnější vliv na blízké ložisko 2.
- Efekty křížové vazby: Váha v rovině 1 však ovlivňuje také ložisko 2 (i když obvykle v menší míře) a váha v rovině 2 ovlivňuje také ložisko 1.
Výpočty vyvažovacího přístroje zohledňují všechny čtyři tyto efekty současně, čímž je zajištěno, že korekční závaží spolupracují a minimalizují vibrace ve všech měřicích bodech.
Výhody vyvažování ve dvou rovinách
- Kompletní oprava: Řeší statickou i vazební nevyváženost a poskytuje komplexní řešení vyvážení pro většinu typů rotorů.
- Minimalizuje vibrace u všech ložisek: Na rozdíl od vyvažování v jedné rovině optimalizuje vyvažování ve dvou rovinách snížení vibrací v celém rotorovém systému.
- Prodlužuje životnost součástí: Snížením vibrací v obou ložiskových místech se minimalizuje opotřebení ložisek, těsnění a spojek.
- Průmyslový standard: Dvourovinné vyvažování je standardní přístup pro většinu průmyslových strojů a je vyžadováno mnoha výrobci zařízení a průmyslovými normami.
- Vhodné pro pevné rotory: Účinně vyvažuje pevné rotory pracující pod svou první kritickou rychlostí, což představuje drtivou většinu průmyslových zařízení.
Porovnání s vyvažováním v jedné rovině a ve více rovinách
- vs. jednorovinný: Dvourovinné vyvažování je složitější a časově náročnější, ale poskytuje vynikající snížení vibrací u všech rotorů s výjimkou nejužších kotoučových rotorů.
- vs. vícerovinný: Pro flexibilní rotory Při provozu nad kritickými otáčkami mohou být vyžadovány tři nebo více korekčních rovin. Pro drtivou většinu průmyslových strojů je však postačující dvourovinné vyvažování.
Časté výzvy a řešení
1. Nepřístupné korekční roviny
Problém: Někdy nejsou ideální umístění korekčních rovin na sestaveném stroji přístupná.
Řešení: Použijte dostupná místa, jako jsou náboje spojky, lopatky ventilátoru nebo vnější příruby. Moderní přístroje dokáží matematicky zohlednit méně než optimální rozteč rovin.
2. Nedostatečná odezva zkušební hmotnosti
Problém: Pokud zkušební závaží způsobí jen velmi malou změnu vibrací, budou koeficienty vlivu nepřesné.
Řešení: Použijte větší zkušební závaží nebo jej umístěte na větší poloměr, abyste zvýšili jeho účinek.
3. Chování nelineárního systému
Problém: Některé rotory (zejména ty s uvolněnými součástmi, měkkou patkou nebo pracující v blízkosti rezonance) nereagují lineárně na korekční závaží.
Řešení: Nejprve řešte mechanické problémy (utáhněte šrouby, opravte měkkou patku) a pokud možno proveďte vyvážení mimo kritické otáčky.
Aplikace pro vyvažování v terénu
Dvourovinné vyvažování je standardní metoda pro vyvažování polí průmyslových strojů. Díky přenosným analyzátorům vibrací a vyvažovacím přístrojům mohou technici provádět dvourovinné vyvažování přímo na místě, aniž by museli rotor demontovat nebo přepravovat do vyvažovací dílny. Tento přístup šetří čas, snižuje náklady a zajišťuje vyvážení rotoru za skutečných provozních podmínek s ohledem na faktory, jako je tuhost ložiska, pružnost základu a procesní zatížení.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 