Del I: Teoretiske og regulatoriske grundlag for dynamisk balancering

Feltdynamisk afbalancering er en af nøgleoperationerne inden for vibrationsjusteringsteknologi, der har til formål at forlænge levetiden for industrielt udstyr og forebygge nødsituationer. Brugen af bærbare instrumenter som Balanset-1A gør det muligt at udføre disse operationer direkte på driftsstedet, hvilket minimerer nedetid og omkostninger forbundet med demontering. En vellykket afbalancering kræver dog ikke kun evnen til at arbejde med instrumentet, men også en dyb forståelse af de fysiske processer, der ligger til grund for vibrationer, samt kendskab til de lovgivningsmæssige rammer, der styrer arbejdets kvalitet.

Metodologiprincippet er baseret på installation af prøvelodder og beregning af ubalancepåvirkningskoefficienter. Kort sagt måler instrumentet vibrationen (amplitude og fase) af en roterende rotor, hvorefter brugeren sekventielt tilføjer små prøvelodder i specifikke planer for at "kalibrere" indflydelsen af yderligere masse på vibration. Baseret på ændringer i vibrationsamplitude og -fase beregner instrumentet automatisk den nødvendige masse og installationsvinkel for korrektionslodder for at eliminere ubalance.

Denne tilgang implementerer den såkaldte tre-kørselsmetode til afbalancering i to planer: indledende måling og to kørsler med prøvelodder (en i hvert plan). Til afbalancering i et enkelt plan er to kørsler normalt tilstrækkelige - uden lod og med en prøvelod. I moderne instrumenter udføres alle nødvendige beregninger automatisk, hvilket forenkler processen betydeligt og reducerer kravene til operatørkvalifikationer.

Afsnit 1.1: Ubalancens fysik: Dybdegående analyse

Kernen i enhver vibration i roterende udstyr ligger i ubalance eller ubalance. Ubalance er en tilstand, hvor rotorens masse er ujævnt fordelt i forhold til dens rotationsakse. Denne ujævne fordeling fører til forekomsten af centrifugalkræfter, som igen forårsager vibrationer i understøtninger og hele maskinstrukturen. Konsekvenserne af uadresseret ubalance kan være katastrofale: fra for tidligt slid og ødelæggelse af lejer til skader på fundamentet og selve maskinen. For effektiv diagnose og eliminering af ubalance er det nødvendigt at skelne tydeligt mellem dens typer.

Typer af ubalance

Opsætning af rotorbalanceringsmaskine med computerstyret overvågningssystem til måling af statiske og dynamiske kræfter for at detektere ubalancer i roterende elektriske motorkomponenter.

Statisk ubalance (enkeltplan): Denne type ubalance er karakteriseret ved forskydning af rotorens massemidtpunkt parallelt med rotationsaksen. I en statisk tilstand vil en sådan rotor, monteret på vandrette prismer, altid dreje med den tunge side nedad. Statisk ubalance er dominerende for tynde, skiveformede rotorer, hvor forholdet mellem længde og diameter (L/D) er mindre end 0,25, for eksempel slibeskiver eller smalle ventilatorhjul. Eliminering af statisk ubalance er mulig ved at installere en korrektionsvægt i et korrektionsplan, diametralt modsat det tunge punkt.

Par (øjeblik) ubalance: Denne type opstår, når rotorens hovedinertiakse skærer rotationsaksen i massemidtpunktet, men ikke er parallel med den. Parubalance kan repræsenteres som to ubalancerede masser af samme størrelse, men modsat rettede, placeret i forskellige planer. I en statisk tilstand er en sådan rotor i ligevægt, og ubalancen manifesterer sig kun under rotation i form af "rokken" eller "slingren". For at kompensere for dette kræves der installation af mindst to korrektionsvægte i to forskellige planer, hvilket skaber et kompenserende moment.

Teknisk diagram over et apparat til test af en elektrisk motorrotor med kobberviklinger monteret på præcisionslejer, forbundet til elektronisk overvågningsudstyr til måling af rotationsdynamik.

Dynamisk ubalance: Dette er den mest almindelige type ubalance under reelle forhold og repræsenterer en kombination af statiske og parvise ubalancer. I dette tilfælde falder rotorens primære centrale inertiakse ikke sammen med rotationsaksen og skærer den ikke i massemidtpunktet. For at eliminere dynamisk ubalance er massekorrektion i mindst to planer nødvendig. Tokanalsinstrumenter som Balanset-1A er designet specifikt til at løse dette problem.

Kvasistatisk ubalance: Dette er et særligt tilfælde af dynamisk ubalance, hvor hovedinertiaksen skærer rotationsaksen, men ikke i rotorens massemidtpunkt. Dette er en subtil, men vigtig sondring til diagnosticering af komplekse rotorsystemer.

Stive og fleksible rotorer: Afgørende forskel

Et af de grundlæggende begreber inden for afbalancering er sondringen mellem stive og fleksible rotorer. Denne sondring bestemmer selve muligheden og metodologien for vellykket afbalancering.

Stiv rotor: En rotor betragtes som stiv, hvis dens driftsrotationsfrekvens er betydeligt lavere end dens første kritiske frekvens, og den ikke undergår betydelige elastiske deformationer (udbøjninger) under påvirkning af centrifugalkræfter. Afbalancering af en sådan rotor udføres typisk med succes i to korrektionsplaner. Balanset-1A-instrumenter er primært designet til at arbejde med stive rotorer.

Fleksibel rotor: En rotor betragtes som fleksibel, hvis den opererer ved en rotationsfrekvens tæt på eller overstiger en af dens kritiske frekvenser. I dette tilfælde bliver den elastiske akseludbøjning sammenlignelig med tyngdepunktets forskydning og bidrager i sig selv væsentligt til den samlede vibration.

Forsøg på at afbalancere en fleksibel rotor ved hjælp af metoden for stive rotorer (i to planer) fører ofte til fiasko. Installation af korrektionsvægte kan kompensere for vibrationer ved lav, subresonant hastighed, men når driftshastigheden nås, og rotoren bøjer, kan disse samme vægte øge vibrationerne ved at excitere en af bøjningsvibrationstilstandene. Dette er en af hovedårsagerne til, at afbalancering "ikke virker", selvom alle handlinger med instrumentet udføres korrekt. Før arbejdet påbegyndes, er det ekstremt vigtigt at klassificere rotoren ved at korrelere dens driftshastighed med kendte (eller beregnede) kritiske frekvenser.

Hvis det er umuligt at omgå resonans (for eksempel hvis maskinen har en fast hastighed, der falder sammen med den resonante), anbefales det midlertidigt at ændre enhedens monteringsforhold (f.eks. løsne støttens stivhed eller midlertidigt installere elastiske pakninger) under afbalanceringen for at forskyde resonansen. Efter at have elimineret rotorens ubalance og genoprettet normal vibration, kan maskinen vende tilbage til standard monteringsforhold.

Afsnit 1.2: Reguleringsramme: ISO-standarder

Standarder inden for balancering udfører flere nøglefunktioner: de etablerer ensartet teknisk terminologi, definerer kvalitetskrav og, vigtigst af alt, tjener som grundlag for et kompromis mellem teknisk nødvendighed og økonomisk gennemførlighed. For høje kvalitetskrav til balancering er ufordelagtige, så standarder hjælper med at bestemme, i hvilket omfang det er tilrådeligt at reducere ubalance. Derudover kan de bruges i kontraktforhold mellem producenter og kunder til at bestemme acceptkriterier.

ISO 1940-1-2007 (ISO 1940-1): Kvalitetskrav til afbalancering af stive rotorer

Software til Balanset-1A bærbar balancer og vibrationsanalysator. Balancetoleranceberegner (ISO 1940)

Denne standard er det grundlæggende dokument til bestemmelse af tilladt restubalance. Den introducerer konceptet for afbalanceringskvalitetsgrad (G), som afhænger af maskintypen og dens driftsrotationsfrekvens.

Kvalitetsklasse G: Hver type udstyr svarer til en specifik kvalitetsklasse, der forbliver konstant uanset rotationshastighed. For eksempel anbefales klasse G6.3 til knusere og G2.5 til elmotorarmaturer og turbiner.

Beregning af tilladt restubalance (U_om): Standarden tillader beregning af en specifik tilladt ubalanceværdi, der fungerer som en målindikator under afbalancering. Beregningen udføres i to trin:

1. Bestemmelse af tilladt specifik ubalance (f.eks._om) ved hjælp af formlen:
   e_om = (G × 9549) / n
   hvor G er afbalanceringskvalitetsgraden (f.eks. 2,5), n er driftsrotationsfrekvensen, rpm. Måleenheden for e_om er g·mm/kg eller μm.
2. Bestemmelse af tilladt restubalance (U_om) for hele rotoren:
   U_om = e_om × M
   hvor M er rotormassen i kg. Måleenheden for U_om er g·mm.

For eksempel, for en elektrisk motorrotor med en masse på 5 kg, der arbejder ved 3000 o/min med kvalitetsgrad G2.5, ville beregningen være:

e_om = (2,5 × 9549) / 3000 ≈ 7,96 μm (eller g·mm/kg).

U_om = 7,96 × 5 = 39,8 g·mm.

Det betyder, at den resterende ubalance efter afbalancering ikke bør overstige 39,8 g·mm.

Brug af standarden omdanner den subjektive vurdering af, at "vibrationen er stadig for høj", til et objektivt, målbart kriterium. Hvis den endelige afbalanceringsrapport, der genereres af instrumentsoftwaren, viser, at den resterende ubalance ligger inden for ISO-tolerancen, anses arbejdet for udført med kvalitet, hvilket beskytter den udførende i omstridte situationer.

ISO 20806-2007 (ISO 20806): Balancering på plads

Denne standard regulerer direkte feltbalanceringsprocessen.

Fordele: Den største fordel ved at afbalancere på stedet er, at rotoren er afbalanceret under reelle driftsforhold, på dens understøtninger og under driftsbelastning. Dette tager automatisk højde for understøtningssystemets dynamiske egenskaber og indflydelsen fra forbundne akseltogkomponenter, som ikke kan modelleres på en afbalanceringsmaskine.

Ulemper og begrænsninger: Standarden angiver også væsentlige ulemper, der skal tages i betragtning ved planlægning af arbejdet.

• Begrænset adgang: Det er ofte vanskeligt at få adgang til korrektionsplaner på en samlet maskine, hvilket begrænser mulighederne for vægtmontering.
• Behov for prøvekørsler: Afbalanceringsprocessen kræver adskillige "start-stop"-cyklusser af maskinen, hvilket kan være uacceptabelt set fra et produktionsproces- og økonomisk effektivitetssynspunkt.
• Vanskeligheder med alvorlig ubalance: I tilfælde af meget stor initial ubalance kan begrænsninger i planvalg og korrigerende vægtmasse muligvis ikke tillade at opnå den nødvendige afbalanceringskvalitet.

Andre relevante standarder

For fuldstændighedens skyld bør andre standarder nævnes, såsom ISO 21940-serien (der erstatter ISO 1940), ISO 8821 (som regulerer hensyntagen til nøgleindflydelse) og ISO 11342 (for fleksible rotorer).

Del II: Praktisk guide til afbalancering med Balanset-1A instrumenter

En vellykket afbalancering afhænger af grundigheden af det forberedende arbejde. De fleste fejl er ikke relateret til instrumentfejl, men til at ignorere faktorer, der påvirker målingens repeterbarhed. Hovedprincippet for forberedelse er at udelukke alle andre mulige vibrationskilder, så instrumentet kun måler effekten af ubalance.

Afsnit 2.1: Fundamentet for succes: Diagnostik før afbalancering og maskinforberedelse

Før instrumentet tilsluttes, er det nødvendigt at udføre en fuldstændig mekanismediagnostik og forberedelse.

Trin 1: Primær vibrationsdiagnostik (Er der virkelig ubalance?)

Før afbalancering er det nyttigt at udføre en indledende vibrationsmåling i vibrometertilstand. Balanset-1A-softwaren har en "Vibrationsmåler"-tilstand (F5-knap), hvor du kan måle den samlede vibration og separat komponenten ved rotationsfrekvens (1×), før du installerer vægte. Sådan diagnostik hjælper med at forstå vibrationens natur: Hvis amplituden af den primære rotationsharmoniske er tæt på den samlede vibration, er den dominerende vibrationskilde sandsynligvis rotorens ubalance, og afbalanceringen er effektiv. Fase- og vibrationsaflæsninger fra måling til måling bør også være stabile og ikke ændre sig med mere end 5-10%.

Brug instrumentet i vibrometer- eller spektrumanalysatortilstand (FFT) til en indledende vurdering af maskinens tilstand.

Klassisk ubalancetegn: Vibrationsspektret bør domineres af en top ved rotorens rotationsfrekvens (top ved 1x omdrejningsfrekvensen). Amplituden af denne komponent i horisontal og vertikal retning bør være sammenlignelig, og amplituden af andre harmoniske bør være betydeligt lavere.

Tegn på andre defekter: Hvis spektret indeholder betydelige toppe ved andre frekvenser (f.eks. 2x, 3x RPM) eller ved ikke-multiple frekvenser, indikerer dette tilstedeværelsen af andre problemer, der skal elimineres før afbalancering. For eksempel indikerer en top ved 2x RPM ofte akselforskydning.

Trin 2: Omfattende mekanisk inspektion (tjekliste)

Rotor: Rengør grundigt alle rotoroverflader (ventilatorblade, knuserhamre osv.) for snavs, rust og fastsiddende materiale. Selv en lille mængde snavs i en stor radius skaber betydelig ubalance. Kontroller, at der ikke er ødelagte eller manglende elementer (blade, hamre) eller løse dele.

Lejer: Kontroller lejeaggregaterne for for meget slør, uvedkommende støj og overophedning. Slidte lejer med stort spillerum vil ikke give stabile aflæsninger og vil gøre afbalancering umulig. Det er nødvendigt at kontrollere rotorlejernes pasform til lejeskåle og spillerum.

Fundament og ramme: Sørg for, at enheden er installeret på et stift fundament. Kontroller fastspændingen af ankerbolte og fravær af revner i rammen. Tilstedeværelsen af en "blød fod" (når en af understøtningerne ikke passer til fundamentet) eller utilstrækkelig stivhed i understøtningsstrukturen vil føre til absorption af vibrationsenergi og ustabile, uforudsigelige aflæsninger.

Køre: For remdrev, kontroller remspænding og tilstand. For koblingsforbindelser - akseljustering. Forkert justering kan skabe vibrationer ved 2x omdr./min.-frekvens, hvilket vil forvrænge målingerne ved rotationsfrekvens.

Sikkerhed: Sørg for tilstedeværelsen og funktionsdygtigheden af alle beskyttelsesanordninger. Arbejdsområdet skal være fri for fremmedlegemer og personer.

Afsnit 2.2: Instrumentopsætning og -konfiguration

Korrekt sensorinstallation er nøglen til at opnå nøjagtige og pålidelige data.

Hardwareinstallation

Vibrationssensorer (accelerometre):

• Tilslut sensorkablerne til de tilsvarende instrumentstik (f.eks. X1 og X2 for Balanset-1A).
• Installer sensorer på lejehuse så tæt på rotoren som muligt.
• Vigtig praksis: For at opnå maksimalt signal (højeste følsomhed) bør sensorer installeres i den retning, hvor vibrationen er maksimal. For de fleste vandret placerede maskiner er dette den vandrette retning, da fundamentets stivhed i dette plan normalt er lavere. Brug en kraftig magnetisk base eller gevindbeslag for at sikre stabil kontakt. En dårligt fastgjort sensor er en af hovedårsagerne til at opnå forkerte data.

Fasesensor (laser-tachometer):

• Tilslut sensoren til den specielle indgang (X3 for Balanset-1A).
• Fastgør et lille stykke reflekterende tape til akslen eller en anden roterende del af rotoren. Tapen skal være ren og give god kontrast.
• Installer omdrejningstælleren på dens magnetiske stativ, så laserstrålen rammer mærket stabilt under hele omdrejningen. Sørg for, at instrumentet viser en stabil værdi for omdrejninger pr. minut (RPM).

Hvis sensoren "forbigår" mærket eller omvendt giver ekstra pulser, skal du korrigere enten mærkets bredde/farve eller sensorens følsomhed/vinkel. Hvis der for eksempel er skinnende elementer på rotoren, kan de dækkes med mat tape, så de ikke reflekterer laseren. Når du arbejder udendørs eller i stærkt oplyste rum, skal du om muligt beskytte sensoren mod direkte lys, da stærk belysning kan skabe interferens for fasesensoren.

Softwarekonfiguration (Balanset-1A)

• Start softwaren (som administrator) og tilslut USB-interfacemodulet.
• Gå til afbalanceringsmodulet. Opret en ny post for den enhed, der skal afbalanceres, og indtast dens navn, masse og andre tilgængelige data.
• Vælg afbalanceringstype: 1-plan (statisk) til smalle rotorer eller 2-plan (dynamisk) til de fleste andre tilfælde.
• Definer korrektionsplaner: vælg steder på rotoren, hvor korrektionsvægte kan installeres sikkert og pålideligt (f.eks. bageste skive på ventilatorhjulet, specielle riller på akslen).

Afsnit 2.3: Afbalanceringsprocedure: Trin-for-trin vejledning

Proceduren er baseret på influencekoefficientmetoden, hvor instrumentet "lærer", hvordan rotoren reagerer på installation af en kendt masse. Balanset-1A-instrumenter automatiserer denne proces.

En sådan tilgang implementerer den såkaldte tre-kørselsmetode til afbalancering i to plan: indledende måling og to kørsler med prøvelodder (en i hvert plan).

Kørsel 0: Indledende måling

• Start maskinen, og bring den til en stabil driftshastighed. Det er yderst vigtigt, at rotationshastigheden er den samme i alle efterfølgende kørsel.
• Start målingen i programmet. Instrumentet vil registrere den indledende vibrationsamplitude og faseværdier (den såkaldte indledende vektor "O").

Industrielt motortestapparat med kobberviklet rotor monteret på præcisionslejer, med computerstyret overvågningssystem til analyse og diagnosticering af elektrisk ydeevne.

Toplans dynamisk afbalanceringssoftwaregrænseflade, der viser vibrationsanalysedata med tidsdomænebølgeformer og frekvensspektrumdiagrammer til diagnostik af roterende maskiner.

Kørsel 1: Prøvevægt i plan 1

• Stop maskinen.
• Valg af prøvevægt: Dette er det mest kritiske trin afhængigt af operatøren. Prøvevægtens masse skal være tilstrækkelig til at forårsage en mærkbar ændring i vibrationsparametrene (amplitudeændring på mindst 20-30°C ELLER faseændring på mindst 20-30°C). Hvis ændringen er for lille, vil beregningsnøjagtigheden være lav. Dette sker, fordi det svage nyttesignal fra prøvevægten "drukner" i systemstøj (lejeslør, strømningsturbulens), hvilket fører til forkert beregning af påvirkningskoefficienten.
• Montering af prøvevægt: Fastgør den vejede prøvevægt (m) sikkert_t) ved en kendt radius (r) i plan 1. Monteringen skal modstå centrifugalkraften. Registrer vægtens vinkelposition i forhold til fasemærket.
• Start maskinen med samme stabile hastighed.
• Udfør den anden måling. Instrumentet vil registrere den nye vibrationsvektor ("O+T").
• Stop maskinen og FJERN prøvevægten (medmindre programmet angiver andet).

3D-gengivelse af opsætning til testopsætning af elmotorrotor med kobberviklinger monteret på præcisionsbalanceringsudstyr, forbundet til diagnostiske sensorer og bærbar computer til ydeevneanalyse.

Toplans dynamisk afbalanceringssoftwaregrænseflade, der viser vibrationsanalyse med tidsdomænebølgeformer og frekvensspektrum til afbalancering af roterende maskiner ved ~2960 o/min.

Kørsel 2: Prøvevægt i plan 2 (til 2-plans afbalancering)

• Gentag præcis samme procedure som fra trin 2, men monter prøvevægten i plan 2 denne gang.
• Start, mål, stop og FJERN prøvevægten.

Industrielt motortestapparat med kobberviklinger monteret på støtteben, med bærbar computerstyret diagnostik til analyse af elmotorers ydeevne og effektivitet.

Toplans dynamisk afbalanceringsmaskine-grænseflade, der viser resultater af vibrationsanalyse og massekorrektionsberegninger for roterende udstyr med aflæsninger af resterende ubalance.

Beregning og montering af korrektionsvægte

• Baseret på vektorændringer registreret under prøvekørsler, beregner programmet automatisk massen og installationsvinklen for den korrektive vægt for hvert plan.
• Installationsvinklen måles normalt fra prøvevægtens placering i rotorens rotationsretning.
• Fastgør permanente korrektionsvægte sikkert. Husk, at selve svejsningen også har masse, når du bruger svejsning. Ved brug af bolte skal deres masse tages i betragtning.

3D-gengivet model af en stor elektromagnetisk spole eller motorstator monteret på et testapparat med kobberviklinger og overvågningsudstyr til elektrisk analyse og ydeevneevaluering.

Dynamisk afbalanceringsmaskines softwaregrænseflade, der viser toplansafbalanceringsresultater med korrektionsmasser på 0,290 g og 0,270 g i bestemte vinkler for at eliminere vibrationer.

Toplans dynamisk afbalanceringsanalyse, der viser polære grafer til rotorkorrektion. Grænsefladen viser krav til massetilføjelse (0,290 g ved 206° for plan 1, 0,270 g ved 9° for plan 2) for at minimere vibrationer og opnå mekanisk balance i roterende maskineri.

Kørsel 3: Verifikationsmåling og finbalancering

• Start maskinen igen.
• Udfør en kontrolmåling for at vurdere niveauet af restvibrationer.
• Sammenlign den opnåede værdi med den tolerance, der er beregnet i henhold til ISO 1940-1.
• Hvis vibrationen stadig overstiger tolerancen, vil instrumentet ved hjælp af allerede kendte påvirkningskoefficienter beregne en lille "fin" (trim) korrektion. Installer denne ekstra vægt og kontroller igen. Normalt er en eller to finbalanceringscyklusser tilstrækkelige.
• Gem rapporten og påvirkningskoefficienterne til eventuel fremtidig brug på lignende maskiner efter færdiggørelse.

3D-gengivelse af en elektrisk motorrotorenhed på testudstyr med kobberviklinger med grønne diagnostiske indikatorer og tilsluttede måleinstrumenter til kvalitetskontrolanalyse.

Toplans dynamisk afbalanceringssoftwaregrænseflade, der viser vibrationsmålingsresultater og korrektionsberegninger for roterende maskiner, samt visning af prøvemasser, vinkler og restubalanceværdier.

Del III: Avanceret problemløsning og fejlfinding

Dette afsnit er dedikeret til de mest komplekse aspekter af feltbalancering - situationer hvor standardproceduren ikke giver resultater.

Dynamisk afbalancering involverer rotation af massive dele, så det er afgørende at overholde sikkerhedsprocedurer. Nedenfor er de vigtigste sikkerhedsforanstaltninger ved afbalancering af rotorer på plads:

Sikkerhedsforanstaltninger

Forebyggelse af utilsigtet start (Lockout/Tagout): Før arbejdet påbegyndes, er det nødvendigt at afbryde strømmen til rotordrevet og afbryde det. Der er advarselsskilte på startanordningerne, så ingen starter maskinen ved en fejl. Den største risiko er pludselig rotorstart under montering af vægt eller sensor. Derfor skal akslen stoppes pålideligt, før prøve- eller korrektionsvægte monteres, og dens start skal være umulig uden din viden. For eksempel skal motorens automatiske kontakt afbrydes, og en lås med et mærke skal hænges op, eller sikringer skal fjernes. Først efter at det er sikret, at rotoren ikke starter spontant, kan montering af vægten udføres.

Personligt beskyttelsesudstyr: Brug passende personlige værnemidler, når du arbejder med roterende dele. Sikkerhedsbriller eller ansigtsskærm er obligatoriske for at beskytte mod mulig udslyngning af små dele eller vægte. Handsker - efter behov (de beskytter hænderne under montering af vægte, men under målingerne er det bedre at arbejde uden løst tøj og handsker, der kan sætte sig fast i roterende dele). Tøjet skal være tætsiddende uden løse kanter. Langt hår skal være gemt under en hovedbeklædning. Brug af ørepropper eller hovedtelefoner - ved arbejde med støjende maskiner (f.eks. balancering af store ventilatorer kan være ledsaget af stærk støj). Hvis svejsning bruges til vægtfastgørelse - skal du desuden bruge en svejsemaske og svejsehandsker, og fjerne brandfarlige materialer.

Farezone omkring maskinen: Begræns uautoriserede personers adgang til afbalanceringszonen. Under testkørsler skal der installeres afspærringer eller i det mindste advarselsbånd omkring enheden. Farezonens radius er mindst 3-5 meter, og endnu mere for store rotorer. Ingen må befinde sig i nærheden af roterende dele eller i nærheden af rotorens rotationsplan under dens acceleration. Vær forberedt på nødsituationer: Operatøren skal have en nødstopknap klar eller være i nærheden af afbryderen for øjeblikkeligt at afbryde strømmen til enheden i tilfælde af uvedkommende støj, vibrationer over tilladte niveauer eller udkast af vægt.

Pålidelig vægtfastgørelse: Vær særlig opmærksom på deres fastgørelse, når du monterer prøvelodder eller permanente korrektionslodder. Midlertidige prøvelodder fastgøres ofte med en bolt til et eksisterende hul eller limes med stærk tape/dobbeltklæbende tape (til små lodder og lave hastigheder) eller hæftesvejses på et par punkter (hvis det er sikkert, og materialet tillader det). Permanente korrektionslodder bør fastgøres pålideligt og langvarigt: som regel svejses de, skrues fast med bolte/skruer, eller der udføres metalboring (fjernelse af masse) på de nødvendige steder. Det er absolut forbudt at efterlade en dårligt fastgjort vægt på rotoren (f.eks. med en magnet uden støtte eller svag lim) under rotation - en udkastet vægt bliver et farligt projektil. Beregn altid centrifugalkraften: selv en 10-grams bolt ved 3000 o/min skaber en stor udkastningskraft, så fastgørelsen skal modstå overbelastning med en stor margin. Efter hvert stop skal du kontrollere, om prøvelodfastgørelsen er løsnet, før rotoren startes igen.

Elektrisk sikkerhed for udstyr: Balanset-1A-instrumentet strømforsynes normalt fra en bærbar computers USB-port, hvilket er sikkert. Men hvis den bærbare computer er tilsluttet et 220V-netværk via en adapter, skal generelle elektriske sikkerhedsforanstaltninger overholdes - brug en brugbar jordet stikkontakt, træk ikke kabler gennem våde eller varme områder, beskyt udstyr mod fugt. Det er forbudt at adskille eller reparere Balanset-instrumentet eller dets strømforsyning, mens det er tilsluttet netværket. Alle sensorforbindelser foretages kun, når instrumentet er strømløst (USB frakoblet eller strøm til bærbar computer fjernet). Hvis der er ustabil spænding eller stærk elektrisk interferens på arbejdsstedet, anbefales det at strømforsyne den bærbare computer fra en uafhængig kilde (UPS, batteri) for at undgå interferens i signaler eller nedlukning af instrumentet.

Hensyntagen til rotorfunktioner: Nogle rotorer kan kræve yderligere forholdsregler. For eksempel skal man ved afbalancering af højhastighedsrotorer sørge for, at de ikke overstiger den tilladte hastighed (må ikke "løbe af"). Til dette formål kan der anvendes takometriske begrænsninger, eller rotationsfrekvensen kan kontrolleres på forhånd. Fleksible lange rotorer kan under rotation passere kritiske hastigheder - vær forberedt på hurtigt at reducere omdrejningerne ved for store vibrationer. Hvis afbalancering udføres på en enhed med arbejdsvæske (f.eks. pumpe, hydraulisk system), skal det sikres, at der under afbalancering ikke vil være væsketilførsel eller andre belastningsændringer.

Dokumentation og kommunikation: I henhold til arbejdsmiljøreglerne er det ønskeligt at have instruktioner til sikker udførelse af afbalanceringsarbejde specifikt for din virksomhed. De bør foreskrive alle anførte foranstaltninger og muligvis yderligere foranstaltninger (f.eks. krav om tilstedeværelse af en anden observatør, værktøjsinspektion før arbejde osv.). Gør hele det involverede team fortrolig med disse instruktioner. Før du starter eksperimenterne, skal du lave en kort briefing: hvem gør hvad, hvornår skal du signalere et stop, hvilke konventionelle tegn skal du give. Dette er især vigtigt, hvis én person er ved kontrolpanelet og en anden ved måleudstyret.

Overholdelse af de anførte foranstaltninger vil minimere risici under balancering. Husk, at sikkerhed er vigtigere end balancehastighed. Det er bedre at bruge mere tid på forberedelse og kontrol end at tillade en ulykke. I balanceringspraksis er der kendte tilfælde, hvor ignorering af regler (f.eks. svag vægtfastgørelse) har ført til ulykker og skader. Derfor skal processen tilgås ansvarligt: balancering er ikke kun en teknisk, men også en potentielt farlig operation, der kræver disciplin og opmærksomhed.

Afsnit 3.1: Diagnose og overvindelse af måleinstabilitet ("flydende" aflæsninger)

Symptom: Under gentagne målinger under identiske forhold ændrer amplitude- og/eller faseaflæsninger sig betydeligt ("float", "jump"). Dette gør korrektionsberegning umulig.

Grundårsag: Instrumentet fungerer ikke forkert. Det rapporterer nøjagtigt, at systemets vibrationsrespons er ustabil og uforudsigelig. Specialistens opgave er at finde og eliminere kilden til denne ustabilitet.

Systematisk diagnostisk algoritme:

• Mekanisk løshed: Dette er den hyppigste årsag. Kontroller tilspændingen af lejehusets monteringsbolte og rammens ankerbolte. Kontroller for revner i fundament eller ramme. Fjern "blød fod".
• Lejefejl: For stort indvendigt spillerum i rullelejer eller slid på lejeskåle gør det muligt for akslen at bevæge sig kaotisk inde i understøtningen, hvilket fører til ustabile aflæsninger.
• Procesrelateret ustabilitet:
  • Aerodynamisk (ventilatorer): Turbulent luftstrøm, strømningsadskillelse fra blade kan forårsage tilfældige kraftpåvirkninger på impelleren.
  • Hydraulik (pumper): Kavitation - dannelse og kollaps af dampbobler i væske - skaber kraftige, tilfældige hydrauliske stød. Disse stød maskerer fuldstændigt det periodiske signal fra ubalance og gør balancering umulig.
  • Intern massebevægelse (knusere, møller): Under drift kan materiale bevæge sig og omfordeles inde i rotoren, hvilket fungerer som "mobil ubalance".
• Resonans: Hvis driftshastigheden er meget tæt på konstruktionens naturlige frekvens, forårsager selv små hastighedsvariationer (50-100 o/min) store ændringer i vibrationsamplitude og -fase. Afbalancering i resonanszonen er umulig. Det er nødvendigt at udføre en friløbstest (når maskinen stoppes) for at bestemme resonanstoppe og vælge en hastighed til afbalancering, der er fjern fra dem.
• Termiske effekter: Når maskinen varmes op, kan termisk udvidelse forårsage akselbøjning eller ændringer i justeringen, hvilket fører til aflæsningen "drift". Det er nødvendigt at vente, indtil maskinen når et stabilt termisk forhold, og udføre alle målinger ved denne temperatur.
• Indflydelse fra tilstødende udstyr: Stærke vibrationer fra nærliggende maskiner i drift kan overføres gennem gulvet og forvrænge målingerne. Hvis det er muligt, skal den enhed, der skal afbalanceres, isoleres, eller interferenskilden stoppes.

Afsnit 3.2: Når balancering ikke hjælper: Identificering af rodfejl

Symptom: Afbalanceringsproceduren er udført, aflæsningerne er stabile, men den endelige vibration forbliver høj. Eller afbalancering i ét plan forværrer vibrationen i et andet.

Grundårsag: Øget vibration skyldes ikke blot ubalance. Operatøren forsøger at løse et geometri- eller komponentfejlproblem med en massekorrektionsmetode. Et mislykket afbalanceringsforsøg er i dette tilfælde en vellykket diagnostisk test, der beviser, at problemet ikke er ubalance.

Brug af spektrumanalysator til differentialdiagnose:

• Forskydning af akslen: Hovedtegn - høj vibrationstop ved 2x omdrejningsfrekvensen, ofte ledsaget af en betydelig top ved 1x omdrejningsfrekvensen. Høj aksial vibration er også karakteristisk. Forsøg på at "afbalancere" ubalancen er dømt til at mislykkes. Løsning - udfør akseljustering af høj kvalitet.
• Defekter i rullelejer: Manifesterer sig som højfrekvente vibrationer i spektret ved karakteristiske "bærende" frekvenser (BPFO, BPFI, BSF, FTF), der ikke er multipla af rotationsfrekvensen. FFT-funktionen i Balanset-instrumenter hjælper med at detektere disse toppe.
• Skaftbøjle: Manifesterer sig som en høj peak ved 1x RPM (svarende til ubalance), men ofte ledsaget af en mærkbar komponent ved 2x RPM og høj aksial vibration, hvilket får billedet til at ligne en kombination af ubalance og forkert justering.
• Elektriske problemer (elmotorer): Magnetisk feltasymmetri (f.eks. på grund af rotorstangsdefekter eller luftgabets excentricitet) kan forårsage vibrationer med dobbelt forsyningsfrekvens (100 Hz for 50 Hz-netværk). Denne vibration elimineres ikke ved mekanisk afbalancering.

Et eksempel på en kompleks årsag-virkning-sammenhæng er kavitation i en pumpe. Lavt indløbstryk fører til kogning af væsken og dannelse af dampbobler. Deres efterfølgende kollaps på impelleren forårsager to effekter: 1) erosionsslid af blade, som over tid faktisk ændrer rotorens balance; 2) kraftige tilfældige hydrauliske stød, der skaber bredbåndsvibrations"støj", som fuldstændigt maskerer det nyttige signal fra ubalance og gør aflæsningerne ustabile. Løsningen er ikke at afbalancere, men at eliminere den hydrauliske årsag: kontrol og rengøring af sugeledningen, sikring af tilstrækkelig kavitationsmargin (NPSH).

Almindelige afbalanceringsfejl og tips til forebyggelse

Når man udfører rotorbalancering, især i marken, støder begyndere ofte på typiske fejl. Nedenfor er almindelige fejl og anbefalinger til, hvordan man undgår dem:

Afbalancering af en defekt eller snavset rotor: En af de hyppigste fejl er at forsøge at afbalancere en rotor, der har andre problemer: slidte lejer, slør, revner, fastsiddende snavs osv. Som følge heraf er ubalance muligvis ikke hovedårsagen til vibrationer, og efter lange forsøg forbliver vibrationerne høje. Råd: Kontroller altid mekanismens tilstand før afbalancering.

Prøvevægt for lille: En almindelig fejl er at installere en prøvevægt med utilstrækkelig masse. Som følge heraf drukner dens indflydelse i målestøj: faseforskydninger forskydes næsten ikke, amplituden ændres kun med et par procent, og beregningen af den korrigerende vægt bliver unøjagtig. Råd: Sigt efter 20-30% vibrationsændringsreglen. Nogle gange er det bedre at lave flere forsøg med forskellige prøvevægte (beholde den mest succesfulde mulighed) - instrumentet tillader dette, du vil blot overskrive resultatet fra kørsel 1. Bemærk også: det er også uønsket at tage en prøvevægt, der er for stor, da det kan overbelaste understøtningerne. Vælg en prøvevægt med en sådan masse, at 1× vibrationsamplituden, når den er installeret, ændres med mindst en fjerdedel i forhold til originalen. Hvis du efter den første prøvekørsel ser, at ændringerne er små, skal du øge prøvevægtens masse markant og gentage målingen.

Manglende overholdelse af regimekonstans og resonanseffekter: Hvis rotoren roterer med væsentligt forskellige hastigheder under afbalancering mellem forskellige kørsler, eller hvis hastigheden "svæver" under målingen, vil resultaterne være forkerte. Hvis hastigheden er tæt på systemets resonansfrekvens, kan vibrationsresponsen være uforudsigelig (store faseforskydninger, amplitudespredning). Fejlen er at ignorere disse faktorer. Råd: Oprethold altid en stabil og identisk rotationshastighed under alle målinger. Hvis drevet har en regulator, skal du indstille faste omdrejninger (f.eks. præcis 1500 o/min for alle målinger). Undgå at passere gennem kritiske hastigheder for strukturen. Hvis du bemærker, at fasen "hopper" fra kørsel til kørsel, og amplituden ikke gentages under de samme forhold - mistænk resonans. I et sådant tilfælde kan du prøve at reducere eller øge hastigheden med 10-15% og gentage målingerne, eller ændre maskinens installationsstivhed for at dæmpe resonans. Opgaven er at tage måleområdet ud af resonanszonen, ellers er afbalancering meningsløs.

Fase- og markeringsfejl: Nogle gange bliver brugeren forvirret af vinkelmålinger. For eksempel angiver den forkert, hvor vægtens installationsvinkel skal tælles fra. Som følge heraf er vægten installeret, ikke der, hvor instrumentet beregnede den. Råd: Overvåg nøje vinkelbestemmelsen. I Balanset-1A måles den korrektive vægtvinkel normalt fra prøvevægtens position i rotationsretningen. Det vil sige, at hvis instrumentet f.eks. viste "Plan 1: 45°", betyder det - fra det punkt, hvor prøvevægten var, måles 45° i rotationsretningen. For eksempel går urets visere "med uret", og rotoren drejer "med uret", så 90 grader vil være der, hvor klokken 3 er på urskiven. Nogle instrumenter (eller programmer) kan måle fase fra mærket eller i den anden retning - læs altid den specifikke enhedsvejledning. For at undgå forvirring kan du markere direkte på rotoren: marker prøvevægtens position som 0°, angiv derefter rotationsretningen med en pil, og mål vinklen for den permanente vægt ved hjælp af en vinkelmåler eller papirskabelon.

Advarsel: Under afbalancering kan omdrejningstælleren ikke flyttes. Den skal altid rettes mod det samme punkt på omkredsen. Hvis fasemærket er blevet forskudt, eller fasesensoren er blevet geninstalleret, vil hele fasebilledet blive forstyrret.

Forkert fastgørelse eller vægttab: Det sker, at vægten i hast blev skruet dårligt fast, og ved næste start faldt den af eller forskubbede sig. Så er alle målinger fra denne kørsel ubrugelige, og vigtigst af alt - det er farligt. Eller en anden fejl - at glemme at fjerne prøvevægten, når metoden kræver dens fjernelse, og som følge heraf tror instrumentet, at den ikke er der, men den forblev på rotoren (eller omvendt - programmet forventede at efterlade den, men du fjernede den). Råd: Følg nøje den valgte metode - hvis det kræver fjernelse af prøvevægten, før du monterer den anden, så fjern den og glem den ikke. Brug en tjekliste: "prøvevægt 1 fjernet, prøvevægt 2 fjernet" - før beregning skal du sørge for, at der ikke er ekstra masser på rotoren. Når du monterer vægte, skal du altid kontrollere deres pålidelighed. Brug hellere 5 ekstra minutter på boring eller boltstramning end senere at lede efter den udkastede del. Stå aldrig i det plan, hvor vægten kan blive udkastet under rotation - dette er en sikkerhedsregel og også i tilfælde af fejl.

Bruger ikke instrumentets funktioner: Nogle operatører ignorerer ubevidst nyttige Balanset-1A-funktioner. For eksempel gemmer de ikke indflydelseskoefficienter for lignende rotorer, bruger ikke friløbsgrafer og spektrumtilstand, hvis instrumentet stiller dem til rådighed. Råd: Sæt dig ind i instrumentmanualen, og brug alle dens muligheder. Balanset-1A kan opbygge grafer over vibrationsændringer under friløb (nyttigt til resonansdetektion), udføre spektralanalyse (hjælper med at sikre, at 1× harmoniske dominerer) og endda måle relativ akselvibration gennem berøringsfri sensorer, hvis sådanne er tilsluttet. Disse funktioner kan give værdifuld information. Derudover vil gemte indflydelseskoefficienter muliggøre afbalancering af en lignende rotor næste gang uden prøvevægte - én kørsel vil være tilstrækkelig, hvilket sparer tid.

Kort sagt er enhver fejl lettere at forebygge end at rette. Omhyggelig forberedelse, grundig overholdelse af målemetoden, brug af pålidelige fastgørelsesmidler og anvendelse af instrumentlogik er nøglen til vellykket og hurtig afbalancering. Hvis noget går galt, så tøv ikke med at afbryde processen, analyser situationen (eventuelt med hjælp fra vibrationsdiagnostik), og fortsæt først derefter. Afbalancering er en iterativ proces, der kræver tålmodighed og nøjagtighed.

Eksempel på opsætning og kalibrering i praksis:

Forestil dig, at vi skal afbalancere rotorerne på to identiske ventilationsenheder. Instrumentopsætning udføres for den første ventilator: Vi installerer softwaren, tilslutter sensorer (to på understøtninger, optisk på stativ), forbereder ventilatoren til start (fjerner kabinet, påfør mærke). Vi udfører afbalancering af den første ventilator med prøvelodder, instrumentet beregner og foreslår korrektion - vi installerer det, opnår vibrationsreduktion til standarder. Derefter gemmer vi koefficientfilen (via instrumentmenuen). Nu, når vi går videre til den anden identiske ventilator, kan vi indlæse denne fil. Instrumentet vil bede om øjeblikkeligt at udføre en kontrolkørsel (i bund og grund måling af kørsel 0 for den anden ventilator) og ved hjælp af tidligere indlæste koefficienter straks angive masser og vinkler for korrektionslodder for den anden ventilator. Vi installerer lodder, starter - og opnår betydelig vibrationsreduktion fra første forsøg, normalt inden for tolerancen. Således tillod instrumentopsætning med lagring af kalibreringsdata på den første maskine en dramatisk reduktion af afbalanceringstiden for den anden. Hvis den anden ventilators vibration ikke reduceredes til standard, kan yderligere cyklusser med prøvelodder naturligvis udføres individuelt, men ofte viser gemte data sig at være tilstrækkelige.

Balancering af kvalitetsstandarder

Del IV: Ofte stillede spørgsmål og applikationsnoter

Dette afsnit opsummerer praktiske råd og besvarer spørgsmål, der oftest opstår blandt specialister i feltforhold.

Afsnit 4.1: Generelle ofte stillede spørgsmål (FAQ)

Hvornår skal man bruge 1-plans og hvornår 2-plans balancering?
Brug 1-plans (statisk) afbalancering til smalle, skiveformede rotorer (L/D-forhold < 0,25) hvor parubalancen er ubetydelig. Brug 2-plans (dynamisk) balancering til stort set alle andre rotorer, især med L/D > 0,25 eller drift ved høje hastigheder.

Hvad skal man gøre, hvis prøvevægten forårsager en farlig vibrationsforøgelse?
Stop maskinen øjeblikkeligt. Det betyder, at prøveloddet blev installeret tæt på det eksisterende tunge punkt, hvilket forværrer ubalancen. Løsningen er enkel: Flyt prøveloddet 180 grader fra dets oprindelige position.

Kan gemte indflydelseskoefficienter bruges til en anden maskine?
Ja, men kun hvis den anden maskine er absolut identisk - samme model, samme rotor, samme fundament, samme lejer. Enhver ændring i strukturel stivhed vil ændre påvirkningskoefficienterne, hvilket gør dem ugyldige. Bedste praksis er altid at udføre nye prøvekørsler for hver ny maskine.

Hvordan tager man højde for kilespor? (ISO 8821)
Standardpraksis (medmindre andet er angivet i dokumentationen) er at bruge en "halv kile" i akselkilens notgang ved afbalancering uden modstykket. Dette kompenserer for massen af den del af kilen, der udfylder rillen på akslen. Brug af en fuld kile eller afbalancering uden kile vil resultere i en forkert afbalanceret samling.

Hvad er de vigtigste sikkerhedsforanstaltninger?

• Elektrisk sikkerhed: Brug en tilslutningsordning med to sekventielle afbrydere for at forhindre utilsigtet "løbskløb" af rotoren. Anvend LOTO-procedurer (lockout and tagout) ved montering af vægte. Arbejdet skal udføres under opsyn, og arbejdsområdet skal afspærres.
• Mekanisk sikkerhed: Arbejd ikke i løstsiddende tøj med flagrende elementer. Før du starter, skal du sørge for, at alle beskyttelsesskærme er på plads. Rør aldrig ved roterende dele, og forsøg aldrig at bremse rotoren manuelt. Sørg for, at korrektionsvægte er fastgjort, så de ikke bliver til projektiler.
• Generel produktionskultur: Oprethold renlighed på arbejdspladsen, undgå rod i gangarealerne.

Afsnit 4.2: Afbalanceringsvejledning for specifikke udstyrstyper

Industrielle ventilatorer og røgudsugere:

• Problem: Mest modtagelig for ubalance på grund af produktophobning på knivene (masseforøgelse) eller slibende slid (massetab).
• Fremgangsmåde: Rengør altid impelleren grundigt, inden arbejdet påbegyndes. Afbalancering kan kræve flere trin: først selve impelleren, derefter samling med aksel. Vær opmærksom på aerodynamiske kræfter, der kan forårsage ustabilitet.

Pumper:

• Problem: Hovedfjende - kavitation.
• Fremgangsmåde: Før afbalancering skal du sørge for tilstrækkelig kavitationsmargin ved indløbet (NPSHa). Kontroller, at sugeledningen eller filteret ikke er tilstoppet. Hvis du hører karakteristisk "grus"-støj, og vibrationen er ustabil, skal du først udbedre det hydrauliske problem.

Knusere, kværne og mulchmaskiner:

• Problem: Ekstremt slid, mulighed for store og pludselige ubalanceændringer på grund af brud eller slitage på hammeren/slageren. Rotorer er tunge og arbejder under høje stødbelastninger.
• Fremgangsmåde: Kontroller arbejdselementernes integritet og fastgørelse. På grund af stærke vibrationer kan det være nødvendigt at forankre maskinstellet yderligere til gulvet for at opnå stabile aflæsninger.

Elektriske motorankere:

• Problem: Kan have både mekaniske og elektriske vibrationskilder.
• Fremgangsmåde: Brug en spektrumanalysator til at kontrollere for vibrationer ved dobbelt så høj forsyningsfrekvens (f.eks. 100 Hz). Tilstedeværelsen af disse indikerer en elektrisk fejl, ikke ubalance. For DC-motorankere og induktionsmotorer gælder standardproceduren for dynamisk afbalancering.

Konklusion

Dynamisk afbalancering af rotorer på plads ved hjælp af bærbare instrumenter som Balanset-1A er et effektivt værktøj til at øge pålideligheden og effektiviteten af industrielt udstyrs drift. Men som analysen viser, afhænger succesen med denne procedure ikke så meget af selve instrumentet som af specialistkvalifikationer og evne til at anvende en systematisk tilgang.

Hovedkonklusionerne i denne vejledning kan reduceres til flere grundlæggende principper:

Forberedelse bestemmer resultatet: Grundig rengøring af rotor, kontrol af lejer og fundament samt indledende vibrationsdiagnostik for at udelukke andre defekter er obligatoriske betingelser for vellykket afbalancering.

Overholdelse af standarder er grundlaget for kvalitet og juridisk beskyttelse: Anvendelse af ISO 1940-1 til bestemmelse af resterende ubalancetolerancer omdanner subjektiv vurdering til objektive, målbare og juridisk signifikante resultater.

Instrumentet er ikke kun en balancer, men også et diagnostisk værktøj: Manglende evne til at afbalancere en mekanisme eller ustabilitet i aflæsningen er ikke instrumentfejl, men vigtige diagnostiske tegn, der indikerer tilstedeværelsen af mere alvorlige problemer såsom forkert justering, resonans, lejefejl eller teknologiske mangler.

Forståelse af procesfysik er nøglen til at løse ikke-standardiserede opgaver: Kendskab til forskellene mellem stive og fleksible rotorer, forståelse af resonanspåvirkning, termiske deformationer og teknologiske faktorer (f.eks. kavitation) gør det muligt for specialister at træffe korrekte beslutninger i situationer, hvor standard trinvise instruktioner ikke virker.

Effektiv feltbalancering er således en syntese af præcise målinger udført med moderne instrumenter og en dybdegående analytisk tilgang baseret på viden om vibrationsteori, standarder og praktisk erfaring. Ved at følge anbefalingerne i denne vejledning vil tekniske specialister ikke blot kunne håndtere typiske opgaver med succes, men også effektivt kunne diagnosticere og løse komplekse, ikke-trivielle problemer med vibrationer i roterende udstyr.