Die Drei-Lauf-Methode beim Rotorauswuchten verstehen
Definition: Was ist die Drei-Run-Methode?
Die Drei-Lauf-Methode ist das am häufigsten verwendete Verfahren für Zwei-Ebenen-Auswuchten (dynamisches Auswuchten). Es bestimmt die Korrekturgewichte in zwei benötigt Korrekturebenen mit genau drei Messläufen: einem ersten Lauf zur Ermittlung der Basislinie Unwucht Bedingung, gefolgt von zwei aufeinanderfolgenden Probegewicht Läufe (einer für jede Korrekturebene).
Diese Methode bietet ein optimales Gleichgewicht zwischen Genauigkeit und Effizienz und erfordert weniger Maschinenstarts und -stopps als die Vier-Lauf-Methode und gleichzeitig ausreichend Daten zur Berechnung effektiver Korrekturen für die meisten industriellen Bilanzierung Anwendungen.
Das Drei-Durchlauf-Verfahren: Schritt für Schritt
Das Verfahren folgt einer einfachen, systematischen Abfolge:
Lauf 1: Erste Basislinienmessung
Die Maschine wird im unausgeglichenen Zustand mit der Auswuchtdrehzahl betrieben. Vibration An beiden Lagerstellen (bezeichnet als Lager 1 und Lager 2) werden Messungen durchgeführt, wobei beide Amplitude und Phasenwinkel. Diese Messungen stellen die Schwingungsvektoren dar, die durch die ursprüngliche Unwuchtverteilung verursacht wurden.
- Messen Sie an Lager 1: Amplitude A₁, Phase θ₁
- Messen Sie an Lager 2: Amplitude A₂, Phase θ₂
- Zweck: Legt den Basisschwingungszustand (O₁ und O₂) fest, der korrigiert werden muss
Lauf 2: Testgewicht in Korrekturebene 1
Die Maschine wird angehalten und ein bekanntes Testgewicht (T₁) wird vorübergehend an einer genau markierten Winkelposition in der ersten Korrekturebene (normalerweise in der Nähe von Lager 1) angebracht. Die Maschine wird mit der gleichen Geschwindigkeit neu gestartet und die Vibration an beiden Lagern erneut gemessen.
- Hinzufügen: Probegewicht T₁ im Winkel α₁ in Ebene 1
- Messen Sie an Lager 1: Neuer Schwingungsvektor (O₁ + Wirkung von T₁)
- Messen Sie an Lager 2: Neuer Schwingungsvektor (O₂ + Wirkung von T₁)
- Zweck: Bestimmt, wie sich ein Gewicht in Ebene 1 auf die Vibration an beiden Lagern auswirkt
Das Bilanzierungsinstrument berechnet die Einflusskoeffizienten für Ebene 1 durch Vektorsubtraktion der Anfangsmessungen von diesen neuen Messungen.
Lauf 3: Testgewicht in Korrekturebene 2
Das erste Testgewicht wird entfernt und ein zweites Testgewicht (T₂) an einer markierten Stelle in der zweiten Korrekturebene (typischerweise in der Nähe von Lager 2) angebracht. Es wird ein weiterer Messlauf durchgeführt, bei dem erneut die Schwingungen an beiden Lagern aufgezeichnet werden.
- Entfernen: Versuchsgewicht T₁ aus Ebene 1
- Hinzufügen: Probegewicht T₂ im Winkel α₂ in Ebene 2
- Messen Sie an Lager 1: Neuer Schwingungsvektor (O₁ + Wirkung von T₂)
- Messen Sie an Lager 2: Neuer Schwingungsvektor (O₂ + Wirkung von T₂)
- Zweck: Bestimmt, wie sich ein Gewicht in Ebene 2 auf die Vibration an beiden Lagern auswirkt
Das Instrument verfügt jetzt über einen vollständigen Satz von vier Einflusskoeffizienten, die beschreiben, wie sich jede Ebene auf jedes Lager auswirkt.
Berechnung der Korrekturgewichte
Nach Abschluss der drei Läufe führt die Balancing-Software Vektormathematik um die Korrekturgewichte zu lösen:
Die Einflusskoeffizientenmatrix
Aus den drei Messläufen werden vier Koeffizienten ermittelt:
- α₁₁: Wie Ebene 1 Lager 1 beeinflusst (primärer Effekt)
- α₁₂: Wie Ebene 2 Lager 1 beeinflusst (Kreuzkopplung)
- α₂₁: Wie Ebene 1 Lager 2 beeinflusst (Kreuzkopplung)
- α₂₂: Wie Ebene 2 Lager 2 beeinflusst (primärer Effekt)
Lösung des Systems
Das Instrument löst zwei Gleichungen gleichzeitig, um W₁ (Korrektur für Ebene 1) und W₂ (Korrektur für Ebene 2) zu ermitteln:
- α₁₁ · W₁ + α₁₂ · W₂ = -O₁ (zur Unterdrückung der Vibration an Lager 1)
- α₂₁ · W₁ + α₂₂ · W₂ = -O₂ (um die Vibration am Lager 2 zu kompensieren)
Die Lösung liefert sowohl die erforderliche Masse als auch die Winkelposition für jedes Korrekturgewicht.
Letzte Schritte
- Entfernen Sie beide Testgewichte
- Installieren Sie die berechneten permanenten Korrekturgewichte in beiden Ebenen
- Führen Sie einen Überprüfungslauf durch, um zu bestätigen, dass die Vibration auf ein akzeptables Maß reduziert wurde
- Führen Sie bei Bedarf einen Trimmabgleich durch, um die Ergebnisse zu optimieren
Vorteile der Drei-Run-Methode
Die Drei-Lauf-Methode hat sich aufgrund mehrerer wichtiger Vorteile zum Industriestandard für das Auswuchten auf zwei Ebenen entwickelt:
1. Optimale Effizienz
Drei Durchläufe sind das Minimum, das zur Ermittlung von vier Einflusskoeffizienten erforderlich ist (ein Anfangszustand plus ein Probelauf pro Ebene). Dies minimiert die Maschinenausfallzeit und ermöglicht gleichzeitig eine vollständige Systemcharakterisierung.
2. Bewährte Zuverlässigkeit
Jahrzehntelange Praxiserfahrung zeigt, dass drei Durchläufe ausreichend Daten für einen zuverlässigen Ausgleich in den meisten industriellen Anwendungen liefern.
3. Zeit- und Kostenersparnis
Im Vergleich zur Methode mit vier Durchläufen wird durch den Wegfall eines Probelaufs die Auswuchtzeit um etwa 20% reduziert, was zu geringeren Ausfallzeiten und geringeren Arbeitskosten führt.
4. Einfachere Ausführung
Weniger Läufe bedeuten weniger Handhabung von Testgewichten, weniger Fehlermöglichkeiten und eine einfachere Datenverwaltung.
5. Für die meisten Anwendungen geeignet
Für typische Industriemaschinen mit moderaten Kreuzkopplungseffekten und akzeptablen Ausgleichstoleranzen, drei Durchläufe liefern durchweg erfolgreiche Ergebnisse.
Wann wird die Drei-Durchlauf-Methode verwendet?
Die Drei-Durchlauf-Methode eignet sich für:
- Routinemäßiges industrielles Auswuchten: Motoren, Lüfter, Pumpen, Gebläse – die meisten rotierenden Geräte
- Mittlere Präzisionsanforderungen: Wuchtgütestufen von G 2,5 bis G 16
- Anwendungen für das Auswuchten im Außendienst: In-situ-Auswuchten wo die Minimierung von Ausfallzeiten wichtig ist
- Stabile mechanische Systeme: Gerät in gutem mechanischen Zustand und mit linearem Ansprechverhalten
- Standard-Rotorgeometrien: Starre Rotoren mit typischen Längen-Durchmesser-Verhältnissen
Einschränkungen und wann nicht zu verwenden
Die Drei-Durchlauf-Methode kann in bestimmten Situationen unzureichend sein:
Wann die Vier-Lauf-Methode bevorzugt wird
- Hohe Präzisionsanforderungen: Sehr enge Toleranzen (G 0,4 bis G 1,0), bei denen die zusätzliche Überprüfung der Linearität wertvoll ist
- Starke Kreuzkopplung: Wenn die Korrekturebenen sehr nahe beieinander liegen oder die Steifigkeit stark asymmetrisch ist
- Unbekannte Systemeigenschaften: Erstmaliges Auswuchten ungewöhnlicher oder kundenspezifischer Ausrüstung
- Problemmaschinerie: Geräte, die Anzeichen von nichtlinearem Verhalten oder mechanischen Problemen aufweisen
Wann eine einzelne Ebene ausreichen könnte
- Schmale Scheibenrotoren mit minimaler dynamischer Unwucht
- Wenn nur eine Lagerstelle erhebliche Vibrationen aufweist
Vergleich mit anderen Methoden
Drei-Run- vs. Vier-Run-Methode
| Aspekt | Drei-Run | Vier-Run |
|---|---|---|
| Anzahl der Läufe | 3 (Erstversuch + 2 Versuche) | 4 (Anfangstest + 2 Versuche + kombiniert) |
| Erforderliche Zeit | Kürzer | ~20% länger |
| Linearitätsprüfung | Nein | Ja (Durchlauf 4 bestätigt) |
| Typische Anwendungen | Routinemäßige Industriearbeit | Hochpräzise, kritische Ausrüstung |
| Genauigkeit | Gut | Exzellent |
| Komplexität | Untere | Höher |
Drei-Run- vs. Single-Plane-Methode
Die Drei-Lauf-Methode unterscheidet sich grundlegend von Ein-Ebenen-Auswuchten, das nur zwei Läufe verwendet (Anfangslauf und ein Versuch), aber nur eine Ebene korrigieren kann und nicht adressieren kann Paarungleichgewicht.
Best Practices für den Erfolg der Drei-Durchlauf-Methode
Auswahl des Testgewichts
- Wählen Sie Testgewichte, die eine Änderung der Schwingungsamplitude von 25-50% bewirken
- Zu klein: Schlechtes Signal-Rausch-Verhältnis und Berechnungsfehler
- Zu groß: Risiko einer nichtlinearen Reaktion oder unsicherer Schwingungspegel
- Verwenden Sie für beide Ebenen ähnliche Größen, um eine gleichbleibende Messqualität zu gewährleisten
Betriebskonsistenz
- Behalten Sie bei allen drei Läufen genau die gleiche Geschwindigkeit bei
- Sorgen Sie bei Bedarf für eine thermische Stabilisierung zwischen den Läufen
- Sicherstellung gleichbleibender Prozessbedingungen (Durchfluss, Druck, Temperatur)
- Verwenden Sie identische Sensorpositionen und Montagemethoden
Datenqualität
- Nehmen Sie pro Lauf mehrere Messungen vor und bilden Sie den Durchschnitt.
- Überprüfen Sie, ob die Phasenmessungen konsistent und zuverlässig sind
- Überprüfen Sie, ob die Testgewichte deutlich messbare Veränderungen bewirken
- Suchen Sie nach Anomalien, die auf Messfehler hinweisen könnten
Installationspräzision
- Markieren und überprüfen Sie sorgfältig die Winkelpositionen der Testgewichte
- Stellen Sie sicher, dass die Testgewichte sicher befestigt sind und sich während des Laufs nicht verschieben
- Installieren Sie die endgültigen Korrekturgewichte mit der gleichen Sorgfalt und Präzision
- Überprüfen Sie vor dem letzten Lauf die Massen und Winkel doppelt.
Fehlerbehebung bei häufigen Problemen
Schlechte Ergebnisse nach der Korrektur
Mögliche Ursachen:
- Korrekturgewichte im falschen Winkel oder mit falscher Masse eingebaut
- Zwischen Probelauf und Korrektureinbau veränderte Betriebsbedingungen
- Mechanische Probleme (Lockerheit, Fehlausrichtung) wurden vor dem Auswuchten nicht behoben
- Nichtlineare Systemantwort
Testgewichte erzeugen eine geringe Reaktion
Lösungen:
- Verwenden Sie größere Testgewichte oder platzieren Sie diese in einem größeren Radius
- Sensormontage und Signalqualität prüfen
- Überprüfen Sie, ob die Betriebsgeschwindigkeit korrekt ist
- Überlegen Sie, ob das System eine sehr hohe Dämpfung oder eine sehr geringe Reaktionsempfindlichkeit aufweist
Inkonsistente Messungen
Lösungen:
- Planen Sie mehr Zeit für die thermische und mechanische Stabilisierung ein
- Verbessern Sie die Sensormontage (verwenden Sie Bolzen anstelle von Magneten).
- Isolierung von externen Vibrationsquellen
- Beheben Sie mechanische Probleme, die zu unterschiedlichem Verhalten führen
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