Dynamisches Auswuchten vor Ort

Teil I: Theoretische und regulatorische Grundlagen des dynamischen Ausgleichs

Field dynamic balancing is one of the key operations in vibration commissioning and condition-based maintenance, aimed at extending the service life of industrial equipment and preventing emergency situations. The use of portable instruments such as Balanset-1A allows these operations to be performed directly at the operating site, minimizing downtime and costs associated with dismantling. However, successful balancing requires not only the ability to work with the instrument, but also a deep understanding of the physical processes underlying vibration, as well as knowledge of the regulatory framework governing the quality of work.

Das methodische Prinzip basiert auf dem Anbringen von Probegewichten und der Berechnung von Einflusskoeffizienten der Unwucht. Vereinfacht ausgedrückt misst das Gerät die Schwingung (Amplitude und Phase) eines rotierenden Rotors. Anschließend bringt der Bediener nacheinander kleine Probegewichte in bestimmten Ebenen an, um den Einfluss der zusätzlichen Masse auf die Schwingung zu „kalibrieren“. Basierend auf den Änderungen der Schwingungsamplitude und -phase berechnet das Gerät automatisch die erforderliche Masse und den Anbringungswinkel der Ausgleichsgewichte, um die Unwucht zu beseitigen.

Dieser Ansatz implementiert das sogenannte Drei-Lauf-Methode Für das Auswuchten in zwei Ebenen: eine Anfangsmessung und zwei Läufe mit Probegewichten (je eines in jeder Ebene). Für das Auswuchten in einer Ebene genügen in der Regel zwei Läufe – einer ohne Gewicht und einer mit einem Probegewicht. Moderne Messgeräte führen alle notwendigen Berechnungen automatisch durch, was den Prozess deutlich vereinfacht und die Anforderungen an die Qualifikation des Bedieners reduziert.

Abschnitt 1.1: Physik der Unwucht: Detaillierte Analyse

Die Ursache jeder Vibration in rotierenden Maschinen ist die Unwucht. Unwucht ist ein Zustand, bei dem die Rotormasse relativ zu ihrer Rotationsachse ungleichmäßig verteilt ist. Diese ungleichmäßige Verteilung führt zur Entstehung von Zentrifugalkräften, die wiederum Vibrationen der Lager und der gesamten Maschinenstruktur verursachen. Die Folgen einer nicht behobenen Unwucht können verheerend sein: von vorzeitigem Verschleiß und Zerstörung der Lager bis hin zu Schäden am Fundament und der Maschine selbst. Für eine effektive Diagnose und Beseitigung von Unwuchten ist es notwendig, ihre Arten klar zu unterscheiden.

Arten von Unwucht

Statische Unwucht (Einzelebene): In this type of unbalance the rotor's central principal axis of inertia is displaced parallel to the axis of rotation - the center of mass is offset radially from the rotation axis. In a static state, such a rotor, installed on horizontal knife-edges (parallel ways), will always turn with the heavy side downward. Static unbalance is dominant for thin, disk-shaped rotors where the length-to-diameter ratio (L/D) is below approximately 0.5, for example, grinding wheels or narrow fan impellers. Static unbalance elimination is possible by installing one corrective weight in one correction plane, diametrically opposite to the heavy point - a single-plane approach that is valid at moderate speeds (roughly under 1000 rpm); high-speed narrow discs still require two-plane balancing.

Momentenunwucht (Kräftepaar-Unwucht): Dieser Typ tritt auf, wenn die Hauptträgheitsachse des Rotors die Rotationsachse im Schwerpunkt schneidet, aber nicht parallel zu ihr verläuft. Eine Momentenunwucht (Paarunwucht) lässt sich als zwei betragsmäßig gleich große, aber entgegengesetzt gerichtete Unwuchtmassen in unterschiedlichen Ebenen darstellen. Im statischen Zustand befindet sich ein solcher Rotor im Gleichgewicht, und die Unwucht manifestiert sich erst während der Rotation in Form von „Schwingen“ oder „Taumeln“. Um dies auszugleichen, ist die Installation von mindestens zwei Korrekturgewichten in zwei unterschiedlichen Ebenen erforderlich, die ein kompensierendes Moment erzeugen.

Dynamische Unwucht: Dies ist die häufigste Unwuchtart unter realen Bedingungen und stellt eine Kombination aus statischer Unwucht und Momentenunwucht dar. In diesem Fall fällt die Hauptträgheitsachse des Rotors nicht mit der Rotationsachse zusammen und schneidet sie nicht im Massenmittelpunkt. Um die dynamische Unwucht zu beseitigen, ist eine Massenkorrektur in mindestens zwei Ebenen erforderlich. Zweikanalgeräte wie das Balanset-1A sind speziell für die Lösung dieses Problems konzipiert.

Quasistatische Unwucht: Dies ist ein Sonderfall dynamischer Unwucht, bei dem die Hauptträgheitsachse die Rotationsachse schneidet, jedoch nicht im Schwerpunkt des Rotors. Dies ist ein subtiler, aber wichtiger Unterschied für die Diagnose komplexer Rotorsysteme.

Starre und flexible Rotoren: Entscheidender Unterschied

Eines der grundlegenden Konzepte beim Auswuchten ist die Unterscheidung zwischen starren und flexiblen Rotoren. Diese Unterscheidung bestimmt die Möglichkeit und Methodik eines erfolgreichen Auswuchtens.

Starrer Rotor: Ein Rotor gilt als starr, wenn seine Betriebsdrehzahl deutlich unter seiner ersten kritischen Frequenz liegt und er unter Einwirkung von Fliehkräften keine nennenswerten elastischen Verformungen (Auslenkungen) erfährt. Das Auswuchten eines solchen Rotors erfolgt typischerweise erfolgreich in zwei Ausgleichsebenen. Balanset-1A-Geräte sind in erster Linie für die Arbeit mit starren Rotoren konzipiert.

Flexibler Rotor: Ein Rotor gilt als flexibel, wenn seine Rotationsfrequenz nahe einer seiner kritischen Frequenzen liegt oder darüber liegt. In diesem Fall wird die elastische Wellenauslenkung vergleichbar mit der Schwerpunktverschiebung und trägt selbst erheblich zur Gesamtschwingung bei.

Vor Beginn der Arbeiten ist es äußerst wichtig, den Rotor zu klassifizieren, indem seine Betriebsdrehzahl mit bekannten (oder berechneten) kritischen Frequenzen korreliert wird. Lässt sich die Resonanz nicht umgehen, empfiehlt es sich, die Montagebedingungen des Rotors während des Auswuchtens vorübergehend zu verändern, um die Resonanz zu verschieben.

Abschnitt 1.2: Regulatorischer Rahmen: ISO-Normen

Normen im Bereich des Auswuchtens erfüllen mehrere wichtige Funktionen: Sie legen eine einheitliche technische Terminologie fest, definieren Qualitätsanforderungen und dienen vor allem als Grundlage für einen Kompromiss zwischen technischer Notwendigkeit und wirtschaftlicher Machbarkeit.

ISO 21940-11 (früher ISO 1940-1): Qualitätsanforderungen für das Auswuchten starrer Rotoren

This standard is the fundamental document for determining permissible residual unbalance. It introduces the concept of balance quality grade (G), which is chosen by machine type only. The speed enters later, when the grade is converted into a permissible specific unbalance: e_pro = (G × 9549) / n.

Güteklasse G: Each type of equipment corresponds to a specific quality grade that remains constant regardless of rotation speed. For example, grade G6.3 is recommended for fans, pumps and general-purpose electric motors, G16 for crushers and agricultural machinery, and G2.5 for turbines and turbo-compressors.

Berechnung der zulässigen Restunwucht (U_pro): The standard allows calculation of a specific permissible unbalance value that serves as a target indicator during balancing. The calculation is performed in three stages:

1. Ermittlung der zulässigen spezifischen Unwucht (e_pro) mit der Formel:
   ezul = (G × 9549) / n
   wobei G die Auswuchtgüteklasse (z. B. 2,5) und n die Betriebsdrehzahl in U/min ist. Die Maßeinheit für e_pro ist g·mm/kg oder μm.
2. Ermittlung der zulässigen Restunwucht (U_pro) für den gesamten Rotor:
   Uzul = ezul × M
   wobei M die Rotormasse in kg ist. Die Maßeinheit für U_pro beträgt g·mm.
3. Allocation of U_pro between the two correction planes. For a symmetric rotor, split it 50/50 (in the example below: 19.9 g·mm per plane). For an asymmetric between-bearing rotor: U_links = U_pro × (b/L), U_rechts = U_pro × (a/L), where a and b are the distances from the center of mass to the left and right bearings and L = a + b. Overhung rotors require a moment-based recalculation with a tighter tolerance on the overhung plane. Balanset-1A performs this allocation automatically and shows the per-plane residual unbalance (D1, D2) next to the balancing tolerance on the Result tab.

ISO 20806:2009: Kriterien und Schutzmaßnahmen für das Auswuchten vor Ort von mittleren und großen Rotoren

Diese Norm regelt direkt den Betriebsauswuchtprozess.

Vorteile: Der Hauptvorteil des Auswuchtens vor Ort besteht darin, dass der Rotor unter realen Betriebsbedingungen, auf seinen Lagern und unter Betriebslast ausgewuchtet wird. Dadurch werden die dynamischen Eigenschaften des Lagersystems und der Einfluss angeschlossener Wellenstrangkomponenten automatisch berücksichtigt.

Nachteile und Einschränkungen:

• Eingeschränkter Zugriff: Oftmals ist der Zugang zu den Korrekturebenen einer zusammengebauten Maschine schwierig, was die Möglichkeiten zur Gewichtsinstallation einschränkt.
• Notwendigkeit von Probeläufen: Der Auswuchtvorgang erfordert mehrere Start-Stopp-Zyklen der Maschine.
• Schwierigkeiten bei starker Unwucht: Bei sehr großen anfänglichen Unwuchten kann es aufgrund von Einschränkungen bei der Auswahl der Ebene und der Ausgleichsgewichtsmasse vorkommen, dass die erforderliche Auswuchtqualität nicht erreicht wird.

Teil II: Praktischer Leitfaden zum Auswuchten mit Balanset-1A-Instrumenten

The success of balancing depends overwhelmingly on the thoroughness of preparatory work. Most failures are related not to instrument malfunction, but to ignoring factors affecting measurement repeatability. The main preparation principle is to exclude all other possible sources of vibration so that the instrument measures only the effect of unbalance.

Abschnitt 2.1: Grundlage des Erfolgs: Vorab-Auswuchtdiagnose und Maschinenvorbereitung

Schritt 1: Primäre Schwingungsdiagnose (Liegt tatsächlich eine Unwucht vor?)

Vor dem Auswuchten empfiehlt sich eine Vormessung der Schwingungen im Vibrometermodus. Die Balanset-1A-Software verfügt über einen "Schwingungsmesser"-Modus (Taste F5), in dem Sie vor dem Anbringen von Gewichten die Gesamtschwingung und separat die Komponente bei der Drehfrequenz (1×) messen können.

Klassisches Unwuchtzeichen: Das Schwingungsspektrum sollte von einer Spitze bei der Rotordrehzahl (Spitze bei 1x U/min-Frequenz) dominiert werden. Die Amplitude dieser Komponente in horizontaler und vertikaler Richtung sollte vergleichbar sein, und die Amplituden anderer Harmonischer sollten deutlich niedriger sein.

Anzeichen für andere Mängel: Wenn das Spektrum deutliche Spitzen bei anderen Frequenzen (z. B. 2x, 3x U/min) oder bei nicht-multiplen Frequenzen aufweist, deutet dies auf das Vorhandensein anderer Probleme hin, die vor dem Auswuchten beseitigt werden müssen.

Schritt 2: Umfassende mechanische Inspektion (Checkliste)

• Rotor: Thoroughly clean all rotor surfaces from dirt, rust and built-up deposits (caked product). Even a small amount of dirt at a large radius creates significant unbalance. Check for absence of broken or missing elements.
• Lager: Prüfen Sie die Lagerbaugruppen auf übermäßiges Spiel, ungewöhnliche Geräusche und Überhitzung. Verschleißte Lager verhindern stabile Messwerte.
• Fundament und Rahmen: Ensure that the unit is installed on a rigid foundation. Check the torque of the anchor bolts and the absence of cracks in the frame.
• Antrieb: Bei Riemenantrieben Riemenspannung und -zustand prüfen. Bei Kupplungsverbindungen Wellenausrichtung prüfen.
• Sicherheit: Stellen Sie sicher, dass alle Schutzvorrichtungen vorhanden und funktionsfähig sind.

Abschnitt 2.2: Einrichtung und Konfiguration des Geräts

Hardwareinstallation

Vibrationssensoren (Beschleunigungssensoren):

• Connect sensor cables to corresponding instrument connectors (e.g., X1 and X2 for Balanset-1A; on newer revisions the connectors are labeled Ch-1 and Ch-2).
• Installieren Sie die Sensoren auf den Lagergehäusen, möglichst nah am Rotor.
• Wichtigste Vorgehensweise: Um ein optimales Signal zu erhalten, sollten die Sensoren in Richtung der stärksten Vibrationen installiert werden. Verwenden Sie einen starken Magnetfuß oder eine Gewindebefestigung, um einen festen Kontakt zu gewährleisten.

Phasensensor (Laserdrehzahlmesser):

• Connect the sensor to the special input (X3 for Balanset-1A; labeled Tacho on newer revisions).
• Bringen Sie ein kleines Stück reflektierendes Klebeband an der Welle oder einem anderen rotierenden Teil des Rotors an.
• Montieren Sie den Drehzahlmesser so, dass der Laserstrahl während der gesamten Umdrehung die Markierung gleichmäßig trifft.

Softwarekonfiguration (Balanset-1A)

• Launch the software and connect the USB interface module (administrator rights are not required).
• Go to the balancing module (F7 - Balancing). Create a new record for the unit being balanced.
• Select balancing type: 1-plane (static, the F2 - Single-plane tab) for narrow rotors or 2-plane (dynamic, the F3 - Two-plane tab) for most other cases.
• Definieren Sie Korrekturebenen: Wählen Sie Stellen am Rotor, an denen Korrekturgewichte sicher angebracht werden können.

Abschnitt 2.3: Auswuchtvorgang: Schritt-für-Schritt-Anleitung

Lauf 0: Erstmessung

• Starten Sie die Maschine und bringen Sie sie auf eine stabile Betriebsdrehzahl. Es ist äußerst wichtig, dass die Drehzahl bei allen nachfolgenden Läufen gleich bleibt.
• Starten Sie im Programm die Messung. Das Gerät zeichnet die anfänglichen Schwingungsamplituden- und Phasenwerte auf.

Lauf 1: Testgewicht in Ebene 1

• Stoppen Sie die Maschine.
• Auswahl des Probegewichts: The trial weight mass should be sufficient to cause noticeable change in vibration parameters (amplitude change of at least 20-30% OR phase change of at least 20-30 degrees). You do not have to guess the starting mass: after Run 0 the software's First Trial Weight Estimator recommends both the trial weight mass and its installation angle from the tachometer mark, and the program warns if the installed weight turns out to be too small.
• Probegewichtsmontage: Befestigen Sie das gewogene Probegewicht sicher in einem bekannten Radius in Ebene 1. Notieren Sie die Winkelposition.
• Starten Sie die Maschine mit der gleichen stabilen Geschwindigkeit.
• Führen Sie die zweite Messung durch.
• Halten Sie die Maschine an und remove the trial weight. If removing it is impractical, you can leave it installed - check the "Leave on rotor" box in the software so the calculation accounts for it.

Lauf 2: Testgewicht in Ebene 2 (für 2-Ebenen-Auswuchten)

• Wiederholen Sie genau das Verfahren ab Schritt 2, aber montieren Sie das Probegewicht in Ebene 2.
• Starten, messen, stoppen und remove the trial weight (or leave it with the "Leave on rotor" box checked, as in Run 1).

Berechnung und Einbau von Ausgleichsgewichten

• Basierend auf den während der Probeläufe aufgezeichneten Vektoränderungen berechnet das Programm automatisch die Masse und den Einbauwinkel des Ausgleichsgewichts für jede Ebene.
• Der Einbauwinkel wird üblicherweise von der Position des Prüfgewichts in Rotordrehrichtung gemessen.
• Befestigen Sie die permanenten Korrekturgewichte sicher. Beachten Sie beim Schweißen, dass die Schweißnaht selbst ebenfalls Masse besitzt.

Run T (Trim): Verification measurement and fine balancing

• Starten Sie die Maschine erneut.
• Führen Sie eine Kontrollmessung durch, um das Ausmaß der Restvibration zu beurteilen.
• Vergleichen Sie den erhaltenen Wert mit der gemäß ISO 1940-1 berechneten Toleranz.
• Wenn die Vibrationen die Toleranzgrenze immer noch überschreiten, berechnet das Gerät eine kleine Feinkorrektur (Trimmkorrektur).
• Nach Fertigstellung sollten der Bericht und die Einflusskoeffizienten zur möglichen späteren Verwendung gespeichert werden.

Teil III: Erweiterte Problemlösung und Fehlerbehebung

Dieser Abschnitt ist den komplexesten Aspekten des Betriebsauswuchtens gewidmet – Situationen, in denen das Standardverfahren keine Ergebnisse liefert.

Abschnitt 3.1: Diagnose und Überwindung von Messinstabilität

Symptom: Bei wiederholten Messungen unter identischen Bedingungen verändern sich die Amplituden- und/oder Phasenwerte deutlich („Float“, „Jump“). Eine Korrekturberechnung ist dadurch nicht mehr möglich.

Grundursache: Das Messgerät ist nicht defekt. Es meldet korrekt, dass das Schwingungsverhalten des Systems instabil und unvorhersehbar ist.

Systematischer Diagnosealgorithmus:

• Mechanische Lockerheit: Dies ist die häufigste Ursache. Prüfen Sie den festen Sitz der Befestigungsschrauben des Lagergehäuses und der Rahmenankerschrauben. Prüfen Sie das Fundament und den Rahmen auf Risse.
• Lagerdefekte: Zu großes Lagerspiel in Wälzlagern oder Verschleiß der Lagerschale führen dazu, dass sich die Welle im Lager unkontrolliert bewegen kann.
• Prozessbedingte Instabilität:
  • Aerodynamik (Lüfter): Turbulente Luftströmung und Strömungsablösung an den Schaufeln können zu zufälligen Krafteinwirkungen führen.
  • Hydraulik (Pumpen): Durch Kavitation entstehen starke, zufällige hydraulische Stöße, die das periodische Signal der Unwucht überdecken.
  • Interne Massenbewegung (Brecher, Mühlen): Material kann sich im Inneren des Rotors neu verteilen und als "bewegliche Unwucht" wirken.
• Resonanz: Wenn die Betriebsdrehzahl sehr nahe an der Eigenfrequenz der Struktur liegt, verursachen bereits geringfügige Drehzahlschwankungen große Veränderungen in Schwingungsamplitude und -phase.
• Thermische Effekte: Beim Erwärmen der Maschine kann es durch die Wärmeausdehnung zu Wellenverbiegungen oder Ausrichtungsänderungen kommen.

Abschnitt 3.2: Wenn Auswuchten nicht hilft: Identifizierung grundlegender Defekte

Symptom: Der Auswuchtvorgang wurde durchgeführt, die Messwerte sind stabil, aber die endgültige Vibration bleibt hoch.

Using the vibration spectrum for differential diagnosis (in the Balanset software: F8 - Charts, "F5-Spectrum (Hz)" tab):

• Schieflage der Welle: Hauptmerkmal – hohe Vibrationsspitze bei der doppelten Drehzahl. Charakteristisch ist eine hohe axiale Vibration.
• Wälzlagerdefekte: Manifest as high-frequency vibration at characteristic "bearing" frequencies (BPFO, BPFI, BSF, FTF). Note that detailed rolling-bearing diagnostics is beyond the scope of Balanset-1A: the instrument measures vibration velocity in the 5-1000 Hz band, the sensor response rolls off above roughly 550 Hz, and there is no envelope (demodulation) analysis - use a dedicated bearing analyzer for that task.
• Wellendurchbiegung: Manifests as high peak at 1x RPM but often accompanied by noticeable component at 2x RPM. When the rotor is balanced on a mandrel, the software offers built-in runout compensation: the F7 - Run Ecc measurement (taken with the rotor turned 180 degrees on the mandrel) together with the "Subtract mandrel runout from measurements" option, so eccentricity is not mistaken for unbalance.
• Elektrische Probleme (Elektromotoren): Durch die Asymmetrie des Magnetfelds können Schwingungen mit der doppelten Versorgungsfrequenz (100 Hz bei einem 50-Hz-Netz) verursacht werden.

Häufige Fehler beim Auswuchten und Tipps zur Vermeidung

• Auswuchten eines defekten oder verschmutzten Rotors: Vor dem Auswuchten immer den Zustand des Mechanismus prüfen.
• Probiergewicht zu klein: Streben Sie die 20-30%-Regel der Schwingungsänderung an.
• Inconsistent operating speed between runs: Halten Sie während aller Messungen stets eine gleichbleibende Drehzahl ein.
• Phasen- und Markierungsfehler: Die Winkelbestimmung muss sorgfältig überwacht werden. Der Winkel des Korrekturgewichts wird üblicherweise von der Position des Probegewichts in Drehrichtung gemessen.
• Falsches Anbringen oder Verlust von Gewichten: Strictly follow the methodology - remove the trial weight after the run, or, if it stays on the rotor, make sure the "Leave on rotor" box is checked so the calculation accounts for it.

Auswuchtgüte-Normen

Note: the grade number is the product e_pro·ω in mm/s. The permissible specific unbalance itself is speed-dependent: e_pro = (G × 9549) / n [μm]. Example: G6.3 at 1500 rpm gives e_pro = 40.1 μm; at 3000 rpm it gives 20.1 μm.

Teil IV: Häufig gestellte Fragen und Anwendungshinweise

Abschnitt 4.1: Allgemeine häufig gestellte Fragen (FAQ)

Wann sollte ich die Ein-Ebenen- gegenüber der Zwei-Ebenen-Wuchtung verwenden?
Use 1-plane (static) balancing for narrow, disk-shaped rotors where the length-to-diameter ratio (L/D) is below approximately 0.5 and the speed is moderate (roughly under 1000 rpm), such as grinding wheels or narrow fan impellers. Use 2-plane (dynamic) balancing for elongated rotors, for any L/D above approximately 0.5, and for high-speed narrow discs. Two-plane balancing corrects both static unbalance and couple (moment) unbalance.

Was soll ich tun, wenn das Probegewicht eine gefährliche Zunahme der Vibrationen verursacht?
Die Maschine sofort anhalten. Dies deutet darauf hin, dass das Testgewicht zu nahe am bestehenden Schwerpunkt angebracht wurde und die Unwucht dadurch verstärkt wurde. Die Lösung besteht darin, das Testgewicht um 180 Grad von seiner ursprünglichen Position zu versetzen und die Messung zu wiederholen. Dadurch wird sichergestellt, dass das Testgewicht eine entgegengesetzte Wirkung erzeugt, anstatt die bestehende Unwucht zu verstärken.

Kann ich gespeicherte Einflusskoeffizienten für eine andere Maschine verwenden?
Ja, aber nur, wenn die Maschinen absolut identisch sind – gleiches Modell, gleicher Rotor, gleiches Fundament, gleiche Lager. Jede Änderung der Struktursteifigkeit verändert die Einflusskoeffizienten und macht sie ungültig. Es empfiehlt sich, für jede neue Maschine Testläufe durchzuführen, um genaue Korrekturberechnungen zu gewährleisten.

Worin besteht der Unterschied zwischen statischer und dynamischer Unwucht?
In static unbalance the rotor's central principal axis of inertia is displaced parallel to the rotation axis - the center of mass is offset radially from the axis - and it can be detected without spinning by placing the rotor on knife-edge supports. Dynamic unbalance is a combination of static and couple unbalance where the principal axis of inertia doesn't coincide with the rotation axis - it only manifests during rotation and requires two-plane correction.

Warum sind meine Auswuchtmesswerte instabil (schwankend)?
Instabile Messwerte deuten auf ein unvorhersehbares Schwingungsverhalten des Systems hin. Häufige Ursachen sind: mechanisches Spiel (lockere Schrauben, Risse), verschlissene Lager mit übermäßigem Spiel, Prozessinstabilität (Kavitation in Pumpen, Turbulenzen in Ventilatoren), Resonanz (Betriebsdrehzahl nahe der Eigenfrequenz), thermische Effekte während der Aufwärmphase oder Vibrationen benachbarter Anlagen. Beheben Sie diese Probleme, bevor Sie mit dem Auswuchten beginnen.

Was ist die Drei-Lauf-Methode beim Zwei-Ebenen-Auswuchten?
Das Drei-Lauf-Verfahren umfasst folgende Schritte: Lauf 0 – Ausgangsmessung ohne Testgewichte zur Ermittlung der Basisschwingung; Lauf 1 – Messung mit in Ebene 1 installiertem Testgewicht zur Bestimmung seines Einflusses; Lauf 2 – Messung mit in Ebene 2 verlegtem Testgewicht. Anhand dieser drei Datenpunkte berechnet das Gerät mithilfe des Einflusskoeffizienten die exakten Korrekturgewichte, die für beide Ebenen erforderlich sind.

Wie berechne ich die zulässige Restunwucht gemäß ISO 1940-1?
First calculate permissible specific unbalance: e_pro = (G × 9549) / n, where G is the quality grade (e.g., 2.5 for turbines, 6.3 for fans) and n is RPM. Then calculate permissible residual unbalance: U_pro = e_pro × M, where M is rotor mass in kg. For example, a 5 kg rotor at 3000 RPM with G2.5: e_pro = (2.5 × 9549)/3000 = 7.96 μm, U_pro = 7,96 × 5 = 39,8 g·mm.

Welcher minimale Probegewichtseffekt ist für eine genaue Auswuchtung erforderlich?
Das Testgewicht sollte eine Änderung der Schwingungsamplitude um mindestens 20–30% ODER eine Änderung des Phasenwinkels um 20–30 Grad bewirken. Ist der Effekt zu gering, geht das Nutzsignal im Messrauschen unter, was zu ungenauen Korrekturberechnungen führt. Falls sich nichts ändert, erhöhen Sie die Masse des Testgewichts (innerhalb sicherer Grenzen), bis ein ausreichender Effekt erzielt wird.

How do I account for keyways? (ISO 8821, now ISO 21940-32:2012)
Standard practice is to use a "half-key" in the shaft keyway when balancing without the mating part, as specified in ISO 21940-32:2012 (which superseded ISO 8821). This compensates for the mass of that part of the key that fills the groove on the shaft.

Abschnitt 4.2: Auswuchtleitfaden für bestimmte Gerätetypen

Industrial fans and induced-draft (ID) fans:

• Problem: Am anfälligsten für Unwuchten aufgrund von Produktablagerungen an den Klingen oder abrasivem Verschleiß.
• Verfahren: Reinigen Sie das Laufrad vor Arbeitsbeginn stets gründlich. Achten Sie auf aerodynamische Kräfte, die zu Instabilität führen können.

Pumpen:

• Problem: Der Hauptfeind ist die Kavitation.
• Verfahren: Stellen Sie vor dem Auswuchten eine ausreichende Kavitationsreserve am Einlass (NPSHa) sicher. Prüfen Sie, ob die Saugleitung verstopft ist.

Brecher, Zerkleinerer und Mulcher:

• Problem: Extremer Verschleiß, Möglichkeit großer Unwuchtveränderungen durch Hammerbruch oder -verschleiß.
• Verfahren: Überprüfen Sie die Unversehrtheit und Befestigung der Funktionselemente. Gegebenenfalls ist eine zusätzliche Verankerung des Maschinenrahmens erforderlich.

Anker von Elektromotoren:

• Problem: Kann sowohl mechanische als auch elektrische Vibrationsquellen haben.
• Verfahren: Use the vibration spectrum (F8 - Charts) to check for vibration at twice the supply frequency. Its presence indicates electrical malfunction, not unbalance.

Schlussfolgerung

Das dynamische Auswuchten von Rotoren vor Ort mithilfe tragbarer Messgeräte wie dem Balanset-1A ist ein leistungsstarkes Werkzeug zur Steigerung der Zuverlässigkeit und Effizienz industrieller Anlagen. Der Erfolg dieses Verfahrens hängt jedoch weniger vom Messgerät selbst ab als vielmehr von der fachlichen Qualifikation und der Fähigkeit, systematisch vorzugehen.

Grundprinzipien:

• Die Vorbereitung bestimmt das Ergebnis: Eine gründliche Rotorreinigung, die Überprüfung des Lager- und Fundamentzustands sowie eine vorläufige Schwingungsdiagnostik sind zwingende Voraussetzungen für ein erfolgreiches Auswuchten.
• Die Einhaltung von Normen ist die Grundlage für Qualität: Die Anwendung der ISO 1940-1 wandelt subjektive Beurteilungen in objektive, messbare und rechtlich relevante Ergebnisse um.
• Das Gerät ist nicht nur ein Balancer, sondern auch ein Diagnosetool: Die Unmöglichkeit des Auswuchtens oder instabile Messwerte sind wichtige diagnostische Anzeichen, die auf ernstere Probleme hinweisen.
• Das Verständnis der Prozessphysik ist der Schlüssel zur Lösung nicht standardmäßiger Aufgaben: Die Kenntnis der Unterschiede zwischen starren und flexiblen Rotoren sowie das Verständnis des Resonanzeinflusses ermöglichen es den Fachleuten, die richtigen Entscheidungen zu treffen.

Die Befolgung der in diesem Leitfaden beschriebenen Empfehlungen ermöglicht es technischen Spezialisten nicht nur, typische Aufgaben erfolgreich zu bewältigen, sondern auch komplexe, nicht triviale Probleme der Vibration rotierender Maschinen effektiv zu diagnostizieren und zu lösen.