Auswuchten vor Ort verstehen

Definition: Was ist Betriebsauswuchten?

Feldausgleich, auch bekannt als In-situ-Auswuchtenist der Vorgang, bei dem die Unwucht eines Rotors korrigiert wird, während dieser in seinen eigenen Lagern und seiner Stützstruktur mit oder nahe seiner normalen Betriebsdrehzahl läuft. Im Gegensatz zum Auswuchten in der Werkstatt, bei dem der Rotor ausgebaut und auf eine spezielle Auswuchtmaschine gesetzt wird, wird das Auswuchten vor Ort an der vollständig montierten Maschine durchgeführt.

Der Prozess umfasst typischerweise die Verwendung eines tragbaren Schwingungsanalysators zum Messen der Amplitude und Phase der 1X-Schwingung (Laufgeschwindigkeit), das Anbringen eines Testgewichts mit einer bekannten Masse, das erneute Messen der neuen Schwingungsreaktion und die anschließende Verwendung dieser Informationen zum Berechnen des erforderlichen Korrekturgewichts und seiner Winkelplatzierung.

Warum ist ein Betriebsauswuchten notwendig?

Obwohl das Auswuchten in der Werkstatt hochpräzise ist, kann es nicht alle Faktoren berücksichtigen, die die Unwucht einer Maschine in ihrer Betriebsumgebung beeinflussen. Das Auswuchten vor Ort ist notwendig, wenn die Unwucht durch die Betrachtung der gesamten Maschinenbaugruppe verursacht wird oder nur durch deren Beachtung korrigiert werden kann. Häufige Gründe sind:

• Unwucht der Baugruppe: Die endgültige Unwucht einer Maschine ist die Summe der Unwuchten aller rotierenden Komponenten (z. B. Laufrad, Welle, Kupplung, Riemenscheibe). Durch das Auswuchten vor Ort wird die Unwucht der gesamten Baugruppe auf einmal korrigiert.
• Operative Auswirkungen: Unwucht kann durch Faktoren verursacht werden, die nur unter normalen Betriebsbedingungen auftreten, wie z. B. thermische Verformung des Rotors, aerodynamische Kräfte oder hydraulische Kräfte. Diese können auf einer Werkstatt-Auswuchtmaschine nicht reproduziert werden.
• Materialablagerungen oder Verschleiß: Bei Maschinen wie Ventilatoren, Gebläsen und Zentrifugen kann es mit der Zeit durch ungleichmäßige Produktablagerung oder ungleichmäßigen Verschleiß zu Unwuchten kommen. Das Auswuchten vor Ort ist die einzige praktische Möglichkeit, dies ohne eine komplette Überholung zu korrigieren.
• Unpraktikabilität der Entfernung: Bei sehr großen Maschinen, wie z. B. großen Industrieventilatoren oder Turbinengeneratoren, ist das Ausbauen des Rotors zum Auswuchten in der Werkstatt extrem teuer und zeitaufwändig. Das Auswuchten vor Ort ist eine wesentlich wirtschaftlichere und schnellere Lösung.

Der Feldausgleichsprozess (Einflusskoeffizientenmethode)

Die gebräuchlichste Methode zum Betriebsauswuchten ist die Einflusskoeffizientenmethode, das einem logischen, schrittweisen Prozess folgt:

1. Erstlauf: Die Maschine wird mit ihrer normalen Betriebsgeschwindigkeit betrieben und die anfängliche 1X-Schwingungsamplitude und -phase (der „Unwuchtvektor“) werden gemessen und aufgezeichnet.
2. Probegewichtsplatzierung: Die Maschine wird angehalten und ein Testgewicht mit bekannter Masse wird in einer bekannten Winkelposition sicher am Rotor befestigt.
3. Probelauf: Die Maschine wird erneut mit der gleichen Geschwindigkeit betrieben. Die neue Schwingungsamplitude und -phase (der „Antwortvektor“) werden gemessen und aufgezeichnet.
4. Berechnung: Aus der durch das Testgewicht verursachten Änderung des Schwingungsvektors wird ein Einflusskoeffizient berechnet. Dieser Koeffizient beschreibt, wie stark sich die Schwingung am Messpunkt bei einer bestimmten Unwucht an der Korrekturstelle ändert. Der Analysator berechnet dann anhand dieses Koeffizienten und des anfänglichen Unwuchtvektors die genaue Masse und den Winkel des benötigten Korrekturgewichts.
5. Korrekturgewichtsplatzierung: Die Maschine wird angehalten, das Testgewicht entfernt und das berechnete endgültige Korrekturgewicht im angegebenen Winkel dauerhaft angebracht.
6. Überprüfungslauf: Die Maschine wird ein letztes Mal laufen gelassen, um zu überprüfen, ob die Vibrationen auf ein akzeptables Niveau reduziert wurden, gemäß Standards wie ISO 20816-1.

Wichtige Überlegungen und Sicherheitsvorkehrungen

Auswuchten vor Ort erfordert Geschick und sorgfältige Planung. Wie in Normen wie ISO 21940-13, Sicherheit steht an erster Stelle.

• Sicherheit: Prüf- und Korrekturgewichte müssen sicher befestigt sein, um den Fliehkräften bei Betriebsdrehzahl standzuhalten. Der Zugang zur Maschine muss während des Betriebs kontrolliert werden.
• Voraussetzungen: Bevor Sie versuchen, das Gleichgewicht zu halten, sollten Sie andere mögliche Ursachen für hohe 1X-Vibration, wie z. B. Fehlausrichtung, Resonanz oder Lockerheit sollten ausgeschlossen werden.
• Instrumentierung: Für den Prozess sind ein Schwingungsanalysator zur Messung von Amplitude und Phase sowie ein Phasenreferenzsensor (Drehzahlmesser) erforderlich.

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