Was ist Auswuchtempfindlichkeit? Messpräzision • Tragbarer Auswuchtapparat, Schwingungsanalysator "Balanset" zum dynamischen Auswuchten von Brechern, Ventilatoren, Mulchern, Schnecken an Mähdreschern, Wellen, Zentrifugen, Turbinen und vielen anderen Rotoren Was ist Auswuchtempfindlichkeit? Messpräzision • Tragbarer Auswuchtapparat, Schwingungsanalysator "Balanset" zum dynamischen Auswuchten von Brechern, Ventilatoren, Mulchern, Schnecken an Mähdreschern, Wellen, Zentrifugen, Turbinen und vielen anderen Rotoren

Was ist Auswuchtempfindlichkeit? Messpräzision

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Verständnis der Ausgleichsempfindlichkeit

Definition: Was ist Ausgleichsempfindlichkeit?

Ausgleichsempfindlichkeit (auch als minimal erreichbare Restunwucht oder MARU bezeichnet) ist die kleinste Menge an Unwucht die zuverlässig erkannt, gemessen und korrigiert werden können während eines Bilanzierung Verfahren. Es stellt die praktische Grenze der Präzision dar, mit der ein Rotor unter Berücksichtigung der Möglichkeiten der Messausrüstung, der Eigenschaften des Rotor-Lager-Systems und der Umgebungsfaktoren ausgewuchtet werden kann.

Die Ausgleichsempfindlichkeit ist ein entscheidender Parameter, da sie bestimmt, ob ein bestimmter Ausgleichstoleranz tatsächlich erreicht werden kann. Ist die geforderte Toleranz kleiner als die Empfindlichkeit des Systems, kann die Waagenspezifikation trotz sorgfältiger Arbeit nicht eingehalten werden.

Warum es wichtig ist, die Sensibilität auszugleichen

Das Verständnis und die Quantifizierung der Ausgleichssensitivität sind aus mehreren Gründen von entscheidender Bedeutung:

  • Machbarkeitsbewertung: Vor Beginn einer Auswuchtarbeit wird durch Feingefühl ermittelt, ob die geforderte Wuchtqualität realistisch erreicht werden kann.
  • Geräteauswahl: Auswahl von Auswuchtgeräten und Sensoren mit ausreichender Empfindlichkeit für die Anwendung.
  • Kosten-Nutzen-Analyse: Um eine extrem hohe Empfindlichkeit zu erreichen, sind teure Geräte und zeitaufwändige Verfahren erforderlich. Die Empfindlichkeitsanforderungen müssen den betrieblichen Erfordernissen entsprechen.
  • Fehlerbehebung: Wenn die Auswuchtqualität nicht den Erwartungen entspricht, hilft eine Sensitivitätsanalyse dabei, festzustellen, ob das Problem am Auswuchtverfahren, an Gerätebeschränkungen oder an mechanischen Problemen mit dem Rotorsystem liegt.
  • Qualitätssicherung: Die dokumentierte Empfindlichkeit liefert einen objektiven Beweis für die Leistungsfähigkeit des Ausgleichssystems.

Faktoren, die die Ausgleichsempfindlichkeit beeinflussen

Mehrere Faktoren beeinflussen die erreichbare Auswuchtempfindlichkeit:

1. Messsystemfaktoren

  • Sensorauflösung: Die kleinste Schwingungsänderung, die der Beschleunigungsmesser oder ein Sensor erkennen kann.
  • Signal-Rausch-Verhältnis: Hintergrundvibrationen aus anderen Quellen (benachbarte Maschinen, elektrische Störungen, Bodenvibrationen) können kleine, durch Unwucht verursachte Veränderungen überdecken.
  • Genauigkeit der Instrumentierung: Die Präzision der Schwingungsanalysator bei der Messung Amplitude und Phase.
  • Drehzahlmesserpräzision: Die Genauigkeit der Phasenmessung hängt von der Präzision des einmal pro Umdrehung gemessenen Referenzsignals ab.
  • Digitale Auflösung: Die Auflösung des A/D-Wandlers und die Bin-Breite der FFT beeinflussen die Messgenauigkeit.

2. Eigenschaften des Rotor-Lager-Systems

  • Dynamische Reaktion: Wie stark das System auf Unwucht reagiert (Größe des Einflusskoeffizienten). Systeme mit geringer Reaktion benötigen größere Unwuchten, um messbare Vibrationen zu erzeugen.
  • Lagertyp und -zustand: Abgenutzte Lager mit übermäßigem Spiel oder nichtlinearem Verhalten verringern die Empfindlichkeit.
  • Strukturelle Resonanzen: Betrieb in der Nähe Resonanz kann die Empfindlichkeit verbessern (höhere Schwingungsreaktion), aber weit entfernt von der Resonanz verringert sie diese.
  • Dämpfung: Stark gedämpfte Systeme dämpfen Vibrationen und verringern die Empfindlichkeit.
  • Fundamentsteifigkeit: Ein flexibles oder nachgiebiges Fundament absorbiert Vibrationsenergie und reduziert so die messbare Vibration bei einer bestimmten Unwucht.

3. Betriebs- und Umweltfaktoren

  • Betriebsgeschwindigkeit: Die Unwuchtkraft nimmt mit dem Quadrat der Geschwindigkeit zu, sodass sich die Empfindlichkeit bei höheren Geschwindigkeiten verbessert.
  • Prozessvariablen: Durchflussrate, Druck, Temperatur und Last können Vibrationen verursachen, die Unwuchteffekte verschleiern.
  • Umgebungsbedingungen: Temperaturschwankungen, Wind und Bodenvibrationen beeinflussen die Messungen.
  • Wiederholbarkeit: Schwankungen der Betriebsbedingungen zwischen den Messläufen verringern die effektive Empfindlichkeit.

4. Präzision der Gewichtsplatzierung

  • Massenauflösung: Die kleinste verfügbare Gewichtszunahme (z. B. können Gewichte nur in 1-Gramm-Schritten hinzugefügt werden).
  • Winkelpositionierungsgenauigkeit: Wie genau Korrekturgewichte winklig positioniert werden.
  • Radiale Positionskonsistenz: Variationen im Radius, in dem Gewichte platziert werden.

Bestimmung der Ausgleichsempfindlichkeit

Die Empfindlichkeit kann experimentell mit einem Testverfahren ermittelt werden:

Verfahren

  1. Basislinie festlegen: Wuchten Sie den Rotor auf die niedrigste Restunwucht aus, die mit normalen Methoden erreichbar ist.
  2. Bekanntes kleines Gewicht hinzufügen: Fügen Sie eine kleine, genau bekannte Probegewicht in einem bekannten Winkel (z. B. 5 Gramm bei 0°).
  3. Reaktion messen: Lassen Sie die Maschine laufen und messen Sie die Vibrationsänderung.
  4. Erkennbarkeit bewerten: Wenn die Änderung deutlich messbar und vom Rauschen unterscheidbar ist (was normalerweise eine Änderung von mindestens dem 2- bis 3-fachen des Messrauschpegels erfordert), ist die Unwucht erkennbar.
  5. Iterieren: Wiederholen Sie den Vorgang mit zunehmend kleineren Gewichten, bis die Änderung nicht mehr vom Messrauschen zu unterscheiden ist.

Faustregel

Als minimal erkennbare Unwucht gilt im Allgemeinen der Betrag, der eine Schwingungsänderung von etwa 10-15% des Hintergrundgeräuschpegels oder der Messwiederholbarkeit bewirkt, je nachdem, welcher Wert größer ist.

Typische Empfindlichkeitswerte

Die Auswuchtempfindlichkeit variiert je nach System und Ausstattung stark:

Hochpräzise Auswuchtmaschinen (Werkstattumgebung)

  • Empfindlichkeit: 0,1 bis 1 g·mm pro kg Rotormasse
  • Anwendungen: Turbinenrotoren, Präzisionsspindeln, Hochgeschwindigkeitsgeräte
  • Erreichbar G-Noten: G 0,4 bis G 2,5

Auswuchten vor Ort mit tragbaren Geräten

  • Empfindlichkeit: 5 bis 50 g·mm pro kg Rotormasse
  • Anwendungen: Die meisten Industriemaschinen, Lüfter, Motoren, Pumpen
  • Erreichbare G-Noten: G 2,5 bis G 16

Große, langsam laufende Maschinen (vor Ort)

  • Empfindlichkeit: 100 bis 1000 g·mm pro kg Rotormasse
  • Anwendungen: Große Brecher, langsam laufende Mühlen, massive Rotoren
  • Erreichbare G-Noten: G 16 bis G 40+

Verbesserung der Ausgleichsempfindlichkeit

Wenn eine höhere Empfindlichkeit erforderlich ist, können verschiedene Strategien angewendet werden:

Ausrüstungs-Upgrades

  • Verwenden Sie hochwertigere Sensoren mit besserer Auflösung und geringerem Rauschen
  • Upgrade auf präzisere Schwingungsanalysatoren
  • Verbessern Sie die Genauigkeit des Drehzahlmessers oder der Phasenreferenz

Messtechnikoptimierung

  • Durchschnitt mehrerer Messungen zur Reduzierung von zufälligem Rauschen
  • Führen Sie das Auswuchten bei höheren Geschwindigkeiten durch, bei denen die Unwuchtkräfte größer sind
  • Optimieren Sie die Montageorte der Sensoren (näher an den Lagern, steifere Montage)
  • Schützen Sie Sensoren vor elektromagnetischen Störungen
  • Kontrolle der Umgebungsbedingungen (Temperatur, Schwingungsisolierung)

Systemänderungen

  • Versteifen Sie Fundamente, um die Schwingungsdämpfung zu verringern
  • Ersetzen Sie abgenutzte Lager, um die Reaktionslinearität zu verbessern
  • Isolieren Sie die Maschine von externen Vibrationsquellen

Verfahrensverbesserungen

  • Verwenden Sie permanente Kalibrierung um die Anzahl der erforderlichen Probeläufe zu reduzieren
  • Beschäftigen Einflusskoeffizient Verfeinerungstechniken
  • Implementieren Sie eine statistische Prozesskontrolle, um die Wiederholbarkeit der Messungen zu verfolgen

Sensibilität vs. Toleranz: Die kritische Beziehung

Für eine erfolgreiche Balancierung muss das Verhältnis zwischen Sensibilität und Toleranz stimmen:

Erforderliche Bedingung

Ausgleichsempfindlichkeit ≤ (Angegebene Toleranz / 4)

Diese “4:1-Regel” stellt sicher, dass das Ausgleichssystem über ausreichende Kapazitäten verfügt, um die erforderliche Toleranz mit einem ausreichenden Sicherheitsspielraum zuverlässig zu erreichen.

Beispiel

Wenn die angegebene Toleranz 100 g·mm beträgt:

  • Erforderliche Empfindlichkeit: ≤ 25 g·mm
  • Wenn die tatsächliche Empfindlichkeit 30 g·mm beträgt, kann es schwierig sein, die Toleranz konstant zu erreichen
  • Wenn die tatsächliche Empfindlichkeit 10 g·mm beträgt, kann die Toleranz leicht erreicht werden, mit Spielraum

Praktische Auswirkungen

Das Verständnis der Ausgleichsempfindlichkeit hat direkte praktische Konsequenzen:

  • Jobangebot: Die Empfindlichkeit bestimmt, ob ein Auswuchtvorgang mit der vorhandenen Ausrüstung durchgeführt werden kann oder spezielle Einrichtungen erfordert.
  • Spezifikationsschreiben: Die Toleranzangaben sollten angesichts der vorhandenen Auswuchtempfindlichkeit realistisch sein.
  • Qualitätskontrolle: Die dokumentierte Sensitivität liefert objektive Kriterien für die Bewertung, ob schlechte Bilanzergebnisse auf Gerätebeschränkungen oder Verfahrensfehler zurückzuführen sind.
  • Begründung der Ausrüstung: Quantifizierte Empfindlichkeitsanforderungen rechtfertigen bei Bedarf Investitionen in Auswuchtsysteme mit höherer Präzision.

Sensibilität dokumentieren

Professionelle Bilanzierungsarbeiten sollten eine Sensibilitätsdokumentation beinhalten:

  • Methode zur Bestimmung der Empfindlichkeit
  • Gemessene minimal erkennbare Unwucht (MARU)
  • Messwiederholbarkeit (Standardabweichung wiederholter Messungen)
  • Vergleich der Sensitivität mit der angegebenen Toleranz (Fähigkeitsverhältnis)
  • Konformitätserklärung: “Die Systemempfindlichkeit von X g·mm ist ausreichend, um die angegebene Toleranz von Y g·mm zu erreichen.”

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Kategorien: GlossarMessung
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