Forståelse af afbalancering på stedet (in-situ-afbalancering)
Balancering på stedet, også kendt som afbalancering på stedet, er processen med at korrigere ubalance of a Rotor mens den kører i sine egne lejer og på sin egen understøtningskonstruktion ved eller tæt på sin normale driftshastighed. I modsætning til værkstedsafbalancering, hvor rotoren afmonteres og monteres på et særligt afbalanceringsmaskine, udføres afbalancering på stedet på anlægget, mens maskinen er fuldt samlet. Det er den praktiske, daglige form for Rotorafbalancering for vedligeholdelses- og driftssikkerhedsteams, fordi den korrigerer maskinen i dens faktiske driftstilstand.
1. Definition: Hvad er feltbalancering?
I denne proces anvendes der typisk en bærbar vibrationsanalysator for at måle amplitude og fase of the 1× (Løbehastighed) vibrationer, påsæt en prøvevægt med kendt masse, måle det nye svingningsrespons på ny og derefter beregne den nødvendige korrektionsvægt og dens vinkelplacering. Da rotoren forbliver i sine egne lejer, afspejler resultatet maskinens faktiske driftstilstand snarere end en idealiseret tilstand på en afbalanceringsbænk.
En fasereference er uundværlig: analysatoren skal vide hvor hvor på akslen den befinder sig i hvert øjeblik for at omsætte en vibrationstop til en tungpletsvinkel. Denne reference stammer fra en omdrejningstæller udløses én gang pr. omdrejning, typisk fra en strimmel af refleksbånd.
2. Hvorfor er feltbalancering nødvendig?
Selvom værkstedsbalancering er meget præcis, kan den ikke tage højde for alle de faktorer, der påvirker en maskines balance i dens driftsmiljø. Feltbalancering er nødvendig, når ubalancen skyldes eller kun kan korrigeres ved at betragte hele maskinenheden. Almindelige årsager inkluderer:
- Ubalance i samlingen: En maskines samlede ubalance er summen af ubalancen i alle dens roterende komponenter (løbehjul, aksel, kobling, remhjul, kiler og fastgørelseselementer). Afbalancering på stedet korrigerer ubalancen i hele enheden på én gang, herunder små forskydninger, der er opstået ved genmontagen.
- Operationelle virkninger: Ubalance kan opstå som følge af forhold, der kun forekommer under normal drift, såsom termisk deformation af rotoren, aerodynamiske kræfter, eller hydrauliske kræfter. Disse kan ikke efterlignes på en værkstedsafbalanceringsmaskine.
- Materialetilsmudsning eller slitage: til ventilatorer, blæsere og centrifuger, ujævn produktophobning eller ujævn slid fører til, at der med tiden opstår ubalance. Afbalancering på stedet er den eneste praktiske måde at afhjælpe dette på uden en fuldstændig renovering.
- Urealistisk at fjerne: For meget store maskiner – store industrielle ventilatorer, turbingeneratorer – er det ekstremt dyrt og tidskrævende at afmontere rotoren med henblik på afbalancering på værkstedet. Afbalancering på stedet er en langt mere økonomisk og hurtigere løsning og udgør grundlaget for kriterierne for afbalancering på stedet i ISO 21940-13.
3. Processen for afbalancering på stedet (indflydelseskoefficientmetoden)
Den mest almindelige metode til afbalancering på stedet er påvirkningskoefficientmetoden, som følger en logisk, gentagelig rækkefølge:
- Indledende kørsel: maskinen køres ved sin normale driftshastighed, og den indledende 1×-vibrationsamplitude og -fase — den indledende ubalance vektor — måles og registreres.
- Placering af prøvevægte: Maskinen standses, og en prøvevægt med kendt masse fastgøres sikkert til rotoren i en kendt vinkelposition.
- Prøvekørsel: Maskinen køres igen med samme hastighed. Den nye vibrationsamplitude og -fase (responsvektoren) måles og registreres.
- Beregning: Ændringen i vibrationsvektoren, der skyldes prøvevægten, giver en indflydelseskoefficient, der angiver, hvor meget svingningen ved målepunktet ændrer sig for en given ubalance ved korrektionsstedet. Analysatoren kombinerer denne koefficient med den oprindelige vektor — ved hjælp af vektoraddition — for at beregne den nøjagtige masse og vinkel for den nødvendige korrektion.
- Placering af korrektionsvægte: Maskinen standses, prøvevægten fjernes, og den beregnede korrektionsvægt fastgøres permanent i den angivne vinkel.
- Bekræftelseskørsel: Maskinen køres en sidste gang for at sikre, at vibrationerne er faldet til et acceptabelt niveau i henhold til standarder som f.eks. ISO 20816-1, og at resterende ubalance ligger inden for den valgte tolerance.
Enkle rotorer håndteres med enkeltplansbalancering; længere rotorer, der udviser en momentkomponent, kræver toplans (dynamisk) balancering. A Beregner til prøvevægt hjælper med at vælge en sikker og effektiv startvægt til den første prøvekørsel.
4. Feltbalancering i praksis med en bærbar analysator
I marken udføres hele ovenstående procedure med et enkelt håndholdt instrument i stedet for et stativ. En bærbar tokanalsanalysator som f.eks. Balanset-1A måler 1× amplitude og fase på hvert leje, beregner indflydelseskoefficienterne automatisk og vejleder i korrektioner i et og to planer — og kontrollerer derefter den resterende ubalance i forhold til ISO 21940-11 balanceringskvalitetsgrader. Da den arbejder i maskinens egne lejer ved driftshastighed, registrerer den den faktiske driftstilstand — inklusive monterings-, termiske og aerodynamiske effekter — hvilket en værkstedsmaskine simpelthen ikke kan gengive. Det medfølgende optiske lasertachometer henter fasereferencen én gang pr. omdrejning fra et lille stykke refleksbånd, så der er ikke behov for anden forberedelse af akslen end påsætning af refleksstrimlen.
5. Vigtige overvejelser og sikkerhedsforanstaltninger
Afbalancering på stedet kræver dygtighed og omhyggelig planlægning. Som beskrevet i standarder såsom ISO 21940-13, sikkerhed er altafgørende.
- Sikkerhed: Prøve- og korrektionsvægte skal fastgøres så sikkert, at de kan modstå centrifugalkraft ved driftshastighed, og adgangen til maskinen skal kontrolleres, mens den er i drift.
- Forudsætninger: Inden afbalanceringen skal man udelukke andre årsager til kraftige 1×-vibrationer — fejljustering, resonans, en Bøjet aksel, eller mekanisk løshed — fordi afbalancering ikke kan løse et problem, der slet ikke skyldes ubalance.
- Instrumentering: Arbejdet kræver en analysator, der kan måle amplitude og fase, samt en fasereferencesensor (tachometer). Repeterbare målinger afhænger af, at sensoren er monteret korrekt, og at der er en ren og pålidelig tachometerpuls.
- Hastighedsstabilitet: Maskinen skal holde en konstant hastighed under hele kørslen; hastighedsudsving forvrider de faseoplysninger, som hele beregningen bygger på.
