Βιομηχανική εξισορρόπηση ανεμιστήρων εξαγωγής: Πλήρης οδηγός από τη θεωρία στην πράξη

Ενότητα 1: Θεμελιώδεις Αρχές της Ανισορροπίας - Κατανόηση του «Γιατί»

Η εξισορρόπηση των περιστρεφόμενων μαζών είναι μια από τις βασικές λειτουργίες συντήρησης και επισκευής βιομηχανικού εξοπλισμού, ιδιαίτερα κρίσιμη για εξισορρόπηση εξάτμισης εφαρμογές. Για την αποτελεσματική και ενημερωμένη εξάλειψη των προβλημάτων που σχετίζονται με υπερβολικούς κραδασμούς, είναι απαραίτητη η εις βάθος κατανόηση των φυσικών διεργασιών που αποτελούν τη βάση της ανισορροπίας, των ποικιλιών της, των αιτιών της και των καταστροφικών συνεπειών της.

1.1. Φυσική της Ανισορροπίας: Η Επιστήμη της Δόνησης

Σε έναν ιδανικό κόσμο, ένα περιστρεφόμενο σώμα, όπως μια πτερωτή ανεμιστήρα εξαγωγής, θα ήταν τέλεια ισορροπημένο. Από μηχανικής άποψης, αυτό σημαίνει ότι ο κύριος κεντρικός άξονας αδράνειάς του συμπίπτει πλήρως με τον γεωμετρικό άξονα περιστροφής. Ωστόσο, στην πραγματικότητα, λόγω κατασκευαστικών ατελειών και λειτουργικών παραγόντων, εμφανίζεται μια κατάσταση που ονομάζεται ανισορροπία, όπου το κέντρο μάζας του ρότορα είναι μετατοπισμένο σε σχέση με τον άξονα περιστροφής του.

Όταν ένας τέτοιος μη ισορροπημένος ρότορας αρχίζει να περιστρέφεται, αυτή η μετατόπιση μάζας παράγει φυγόκεντρο δύναμη. Αυτή η δύναμη αλλάζει συνεχώς κατεύθυνση, δρώντας κάθετα προς τον άξονα περιστροφής και μεταδίδοντας μέσω του άξονα στις βάσεις των εδράνων και στη συνέχεια σε ολόκληρη τη δομή. Αυτή η κυκλική δύναμη είναι η βασική αιτία των κραδασμών.

Όπου F είναι η φυγόκεντρος δύναμη, m είναι το μέγεθος της μη ισορροπημένης μάζας, ω είναι η γωνιακή ταχύτητα και r είναι η απόσταση από τον άξονα περιστροφής έως την μη ισορροπημένη μάζα (εκκεντρότητα).

Η βασική πτυχή αυτής της σχέσης είναι ότι η αδρανειακή δύναμη αυξάνεται αναλογικά με το τετράγωνο της ταχύτητας περιστροφής (ω²). Αυτό έχει τεράστια πρακτική σημασία για εξισορρόπηση εξάτμισης διαδικασίες. Για παράδειγμα, ο διπλασιασμός της ταχύτητας του ανεμιστήρα εξαγωγής θα αυξήσει τη δύναμη δόνησης κατά τέσσερις φορές. Αυτή η μη γραμμική ανάπτυξη εξηγεί γιατί ένας ανεμιστήρας εξαγωγής που λειτουργεί αποδεκτά σε χαμηλές ταχύτητες μπορεί να επιδείξει καταστροφικά επίπεδα δόνησης όταν φτάσει στην ονομαστική ή αυξημένη ταχύτητα, όπως όταν ελέγχεται μέσω μετατροπέων συχνότητας.

1.2. Ταξινόμηση της ανισορροπίας: Τρεις τύποι προβλημάτων

Η ανισορροπία του ρότορα, ανάλογα με την αμοιβαία διάταξη του άξονα αδράνειας και του άξονα περιστροφής, χωρίζεται σε τρεις κύριους τύπους:

Στατική Ανισορροπία (Δύναμη/Στατική Ανισορροπία)

Ορισμός: Εμφανίζεται όταν ο άξονας αδράνειας μετατοπίζεται παράλληλα με τον άξονα περιστροφής. Αυτό μπορεί να απεικονιστεί ως ένα "βαρύ σημείο" στον ρότορα.

Διάγνωση: Αυτός ο τύπος ανισορροπίας είναι μοναδικός στο ότι εκδηλώνεται ακόμη και σε ηρεμία. Εάν ένας τέτοιος ρότορας τοποθετηθεί σε οριζόντια στηρίγματα με χαμηλή τριβή (που ονομάζονται "άκρες μαχαιριού"), θα περιστρέφεται πάντα υπό την επίδραση της βαρύτητας και θα σταματά με το βαρύ άκρο προς τα κάτω.

Διόρθωση: Εξαλείφεται σχετικά απλά με την προσθήκη (ή αφαίρεση) διορθωτικής μάζας σε ένα επίπεδο, 180 μοίρες απέναντι από το αναγνωρισμένο βαρύ σημείο. Η στατική ανισορροπία είναι χαρακτηριστική των στενών, δισκοειδών ρότορων με χαμηλή αναλογία μήκους προς διάμετρο (L/D) (π.χ., μικρότερη από 0,5).

Ανισορροπία ζευγαριού

Ορισμός: Εμφανίζεται όταν ο άξονας αδράνειας τέμνει τον άξονα περιστροφής στο κέντρο μάζας του ρότορα. Από φυσικής άποψης, αυτό ισοδυναμεί με το να έχουμε δύο ίσες μη ισορροπημένες μάζες τοποθετημένες σε δύο διαφορετικά επίπεδα κατά μήκος του ρότορα και τοποθετημένες σε απόσταση 180 μοιρών μεταξύ τους.

Διάγνωση: Σε στατική θέση, ένας τέτοιος ρότορας είναι ισορροπημένος και δεν τείνει να καταλαμβάνει κάποια συγκεκριμένη θέση. Ωστόσο, κατά την περιστροφή, αυτό το ζεύγος μαζών δημιουργεί μια ροπή «ταλάντωσης» ή «ταλάντωσης» που τείνει να περιστρέφει τον ρότορα κάθετα στον άξονα περιστροφής, προκαλώντας ισχυρές δονήσεις στα στηρίγματα.

Διόρθωση: Απαιτείται διόρθωση σε τουλάχιστον δύο επίπεδα για να αντισταθμιστεί αυτή η ροπή.

Δυναμική Ανισορροπία

       

Ορισμός: Αυτή είναι η πιο γενική και συχνά συναντώμενη περίπτωση στην πράξη, όπου ο άξονας αδράνειας ούτε παράλληλος ούτε τέμνει τον άξονα περιστροφής, αλλά είναι λοξός με αυτόν στο χώρο. Η δυναμική ανισορροπία είναι πάντα ένας συνδυασμός στατικών και ζευγών ανισορροπιών.

Διάγνωση: Εμφανίζεται μόνο κατά την περιστροφή του ρότορα.

Διόρθωση: Απαιτείται πάντα εξισορρόπηση σε τουλάχιστον δύο επίπεδα διόρθωσης για την ταυτόχρονη αντιστάθμιση τόσο των συνιστωσών δύναμης όσο και της ροπής.

1.3. Βασικές αιτίες των προβλημάτων: Από πού προέρχεται η ανισορροπία;

Οι αιτίες της ανισορροπίας μπορούν να χωριστούν σε δύο μεγάλες ομάδες, ιδιαίτερα σημαντικές για εξισορρόπηση εξάτμισης εφαρμογές:

Λειτουργικοί παράγοντες (οι πιο συνηθισμένοι):

• Συσσώρευση υλικού: Η πιο συνηθισμένη αιτία για ανεμιστήρες εξαγωγής που λειτουργούν σε μολυσμένα περιβάλλοντα. Η ανομοιόμορφη συσσώρευση σκόνης, βρωμιάς, χρώματος, προϊόντων διεργασίας ή υγρασίας στις λεπίδες της πτερωτής αλλάζει την κατανομή της μάζας.
• Φθορά και διάβρωση: Η ανομοιόμορφη φθορά των λεπίδων από λειαντικά, η διάβρωση των σταγονιδίων από την εισροή υγρού ή η χημική διάβρωση οδηγούν σε απώλεια μάζας σε ορισμένες περιοχές και σε επακόλουθη ανισορροπία.
• Θερμική παραμόρφωση: Η ανομοιόμορφη θέρμανση ή ψύξη του ρότορα, ειδικά κατά τη διάρκεια παρατεταμένων διακοπών λειτουργίας του θερμού εξοπλισμού, μπορεί να οδηγήσει σε προσωρινή ή μόνιμη κάμψη του άξονα ή της πτερωτής.
• Απώλεια βαρών ισορροπίας: Τα διορθωτικά βάρη που έχουν τοποθετηθεί προηγουμένως ενδέχεται να αποκολληθούν λόγω κραδασμών, διάβρωσης ή μηχανικών κρούσεων.

Ελαττώματα κατασκευής και συναρμολόγησης:

• Κατασκευαστικά ελαττώματα: Ανομοιομορφία υλικού (π.χ., πορώδες χύτευσης), ανακρίβειες στην κατεργασία ή κακή ποιότητα συναρμολόγησης λεπίδων στην πτερωτή.
• Σφάλματα συναρμολόγησης και εγκατάστασης: Ακατάλληλη τοποθέτηση της πτερωτής στον άξονα, κακή ευθυγράμμιση, χαλάρωση της στερέωσης της πλήμνης, κακή ευθυγράμμιση των αξόνων του κινητήρα και του ανεμιστήρα.
• Σχετικά προβλήματα εξαρτημάτων: Χρήση μη τυποποιημένων ή φθαρμένων ιμάντων κίνησης, ελαττώματα ρουλεμάν, χαλάρωση της βάσης της μονάδας στη βάση (κατάσταση γνωστή ως "μαλακό πόδι").

1.4. Συνέπειες της Ανισορροπίας: Αλυσιδωτή Αντίδραση Καταστροφής

Η αγνόηση των προβλημάτων ανισορροπίας οδηγεί σε μια αλυσιδωτή αντίδραση καταστροφικών συνεπειών που επηρεάζουν τόσο τα εξαρτήματα του μηχανολογικού εξοπλισμού όσο και την οικονομική απόδοση, κάτι που είναι ιδιαίτερα κρίσιμο στα συστήματα εξάτμισης:

Μηχανικές συνέπειες:

• Δόνηση και θόρυβος: Η απότομη αύξηση των κραδασμών και του θορύβου είναι η πιο προφανής συνέπεια, η οποία οδηγεί σε επιδείνωση των συνθηκών εργασίας και χρησιμεύει ως το πρώτο σημάδι δυσλειτουργίας.
• Επιταχυνόμενη φθορά ρουλεμάν: Η πιο συχνή, ακριβή και επικίνδυνη συνέπεια. Τα κυκλικά φορτία από τη φυγοκεντρική δύναμη προκαλούν επιταχυνόμενη κόπωση και καταστροφή των κυλινδρικών στοιχείων και των αυλακώσεων, μειώνοντας τη διάρκεια ζωής των ρουλεμάν κατά δεκάδες φορές.
• Αποτυχία Κόπωσης: Η παρατεταμένη έκθεση σε κραδασμούς οδηγεί σε συσσώρευση κόπωσης στο μέταλλο, προκαλώντας ενδεχομένως καταστροφή των αξόνων, των δομών στήριξης, των συγκολλήσεων, ακόμη και θραύση των μπουλονιών αγκύρωσης που ασφαλίζουν τη μονάδα στη θεμελίωση.
• Ζημιά σε παρακείμενα εξαρτήματα: Οι κραδασμοί καταστρέφουν επίσης τις συνδέσεις συμπλέκτη, τους ιμάντες κίνησης και τις στεγανοποιήσεις άξονα.

Οικονομικές και Λειτουργικές Συνέπειες:

• Αυξημένη Κατανάλωση Ενέργειας: Σημαντικό μέρος της ενέργειας του κινητήρα δαπανάται όχι για την κίνηση του αέρα αλλά για τη δημιουργία κραδασμών, με αποτέλεσμα άμεσες οικονομικές απώλειες.
• Μειωμένη απόδοση: Οι κραδασμοί μπορούν να διαταράξουν τα αεροδυναμικά χαρακτηριστικά της πτερωτής, οδηγώντας σε μειωμένη ροή αέρα και πίεση που δημιουργείται από τον ανεμιστήρα εξαγωγής.
• Χρόνος διακοπής λειτουργίας έκτακτης ανάγκης: Τελικά, η ανισορροπία οδηγεί σε έκτακτη διακοπή λειτουργίας του εξοπλισμού, με αποτέλεσμα δαπανηρές επισκευές και απώλειες από τον χρόνο διακοπής λειτουργίας της γραμμής παραγωγής.
• Απειλές για την ασφάλεια: Σε κρίσιμες περιπτώσεις, είναι πιθανή η καταστροφή της πτερωτής σε υψηλές ταχύτητες, γεγονός που αποτελεί άμεση απειλή για τη ζωή και την υγεία του προσωπικού.

Ενότητα 2: Διαγνωστικά Δονήσεων - Η Τέχνη της Ακριβούς Διάγνωσης

Η σωστή διάγνωση είναι ο ακρογωνιαίος λίθος της επιτυχούς εξισορρόπησης. Πριν προχωρήσουμε στη διόρθωση της μάζας, είναι απαραίτητο να διαπιστωθεί με μεγάλη βεβαιότητα ότι η ανισορροπία είναι πράγματι η κύρια αιτία της υπερβολικής δόνησης. Αυτή η ενότητα είναι αφιερωμένη στις μεθόδους με όργανα που επιτρέπουν όχι μόνο την ανίχνευση του προβλήματος αλλά και τον ακριβή προσδιορισμό της φύσης του.

2.1. Γιατί η δόνηση δεν είναι πάντα ανισορροπία: Διαφορική διάγνωση

Μια βασική αρχή που πρέπει να κατανοήσει κάθε ειδικός συντήρησης: η υπερβολική δόνηση είναι σύμπτωμα, όχι διάγνωση. Ενώ η ανισορροπία είναι μια από τις πιο συχνές αιτίες κραδασμών του ανεμιστήρα εξαγωγής, πολλά άλλα ελαττώματα μπορούν να δημιουργήσουν παρόμοια μοτίβα που πρέπει να αποκλειστούν πριν ξεκινήσετε. εξισορρόπηση εξάτμισης εργασία.

Κύρια ελαττώματα που «μεταμφιέζονται» σε ανισορροπία:

• Λανθασμένη ευθυγράμμιση: Κακοποίηση ευθυγράμμισης άξονα μεταξύ κινητήρα και ανεμιστήρα. Στο φάσμα κραδασμών, χαρακτηρίζεται από σημαντική κορυφή σε διπλή συχνότητα λειτουργίας (2x), ειδικά στην αξονική κατεύθυνση.
• Μηχανική χαλαρότητα: Χαλάρωση των μπουλονιών στήριξης των εδράνων, ρωγμές στο πλαίσιο θεμελίωσης. Εκδηλώνεται ως σειρά αρμονικών συχνότητας λειτουργίας (1x, 2x, 3x, κ.λπ.) και, σε σοβαρές περιπτώσεις, υποαρμονικών (0,5x, 1,5x).
• Ελαττώματα ρουλεμάν κύλισης: Θρυμματισμός, ρωγμές σε αυλάκια ή κυλιόμενα στοιχεία. Δημιουργία κραδασμών σε χαρακτηριστικά υψηλής συχνότητας, μη σύγχρονα (όχι πολλαπλάσια της συχνότητας περιστροφής) στοιχεία που υπολογίζονται από τη γεωμετρία των εδράνων.
• Καμπυλωμένος άξονας: Δημιουργεί δονήσεις τόσο στις συχνότητες λειτουργίας (1x) όσο και στις διπλές συχνότητες λειτουργίας (2x), περιπλέκοντας σημαντικά τη διάγνωση και απαιτώντας υποχρεωτική εφαρμογή ανάλυσης φάσης για τη διάκριση από ανισορροπία και κακή ευθυγράμμιση.
• Αντήχηση: Απότομη, πολλαπλή ενίσχυση των κραδασμών όταν η συχνότητα περιστροφής λειτουργίας συμπίπτει με μία από τις φυσικές συχνότητες της κατασκευής. Αυτή η εξαιρετικά επικίνδυνη κατάσταση δεν εξαλείφεται με την εξισορρόπηση.

2.2. Εργαλειοθήκη Ειδικού: Τα Μάτια και τα Αυτιά του Μηχανικού

Ακριβής διάγνωση κραδασμών και επακόλουθη εξισορρόπηση εξάτμισης απαιτείται εξειδικευμένος εξοπλισμός:

• Αισθητήρες κραδασμών (Επιταχυνσιόμετρα): Μέσα συλλογής πρωτογενών δεδομένων. Για την πλήρη τρισδιάστατη απεικόνιση των κραδασμών της μηχανής, οι αισθητήρες εγκαθίστανται σε περιβλήματα ρουλεμάν σε τρεις αμοιβαία κάθετες κατευθύνσεις: οριζόντια, κάθετη και αξονική.
• Φορητοί Αναλυτές/Ισορροπιστές Κραδασμών: Σύγχρονα όργανα όπως Balanset-1A Συνδυάζουν λειτουργίες δονητικόμετρου (μέτρηση συνολικής στάθμης δόνησης), αναλυτή φάσματος με γρήγορο μετασχηματισμό Fourier (FFT), μετρητή φάσης και αριθμομηχανή εξισορρόπησης. Επιτρέπουν πλήρη διάγνωση και εξισορρόπηση απευθείας στον χώρο λειτουργίας του εξοπλισμού.
• Στροφόμετρο (Οπτικό ή Λέιζερ): Αναπόσπαστο μέρος οποιουδήποτε κιτ εξισορρόπησης. Απαραίτητο για την ακριβή μέτρηση της ταχύτητας περιστροφής και τον συγχρονισμό της μέτρησης φάσης. Για τη λειτουργία, ένα μικρό κομμάτι ανακλαστικής ταινίας εφαρμόζεται στον άξονα ή σε άλλο περιστρεφόμενο μέρος.
• Λογισμικό: Το εξειδικευμένο λογισμικό επιτρέπει τη διατήρηση βάσεων δεδομένων εξοπλισμού, την ανάλυση των τάσεων των κραδασμών με την πάροδο του χρόνου, τη διεξαγωγή εις βάθος διαγνωστικών φάσματος και την αυτόματη δημιουργία αναφορών εργασίας.

2.3. Ανάγνωση Φασμάτων Δόνησης (Ανάλυση FFT): Αποκρυπτογράφηση Σημάτων Μηχανής

Το σήμα δόνησης που μετράται από το επιταχυνσιόμετρο αντιπροσωπεύει μια σύνθετη εξάρτηση πλάτους-χρόνου. Για τη διάγνωση, ένα τέτοιο σήμα δεν παρέχει επαρκείς πληροφορίες. Η βασική μέθοδος ανάλυσης είναι ο Γρήγορος Μετασχηματισμός Φουριέ (FFT), ο οποίος αποσυνθέτει μαθηματικά το σύνθετο σήμα χρόνου στο φάσμα συχνότητάς του. Το φάσμα δείχνει ακριβώς ποιες συχνότητες περιέχουν ενέργεια δόνησης, επιτρέποντας την αναγνώριση αυτών των πηγών δόνησης.

Ο βασικός δείκτης ανισορροπίας στο φάσμα των κραδασμών είναι η παρουσία μιας κυρίαρχης κορυφής σε συχνότητα ακριβώς ίση με τη συχνότητα περιστροφής του ρότορα. Αυτή η συχνότητα ορίζεται ως 1x. Το πλάτος (ύψος) αυτής της κορυφής είναι άμεσα ανάλογο με το μέγεθος της ανισορροπίας.

2.4. Βασικός ρόλος της ανάλυσης φάσεων: Επιβεβαίωση διάγνωσης

Η ανάλυση φάσεων είναι ένα ισχυρό εργαλείο που επιτρέπει την οριστική επιβεβαίωση της διάγνωσης «ανισορροπίας» και τη διάκρισή της από άλλα ελαττώματα που εκδηλώνονται επίσης σε συχνότητα λειτουργίας 1x.

Η φάση είναι ουσιαστικά η χρονική σχέση μεταξύ δύο σημάτων δόνησης ίδιας συχνότητας, μετρούμενη σε μοίρες. Δείχνει πώς διαφορετικά σημεία της μηχανής κινούνται μεταξύ τους και σε σχέση με το ανακλαστικό σημάδι στον άξονα.

Προσδιορισμός τύπου ανισορροπίας ανά φάση:

• Στατική ανισορροπία: Και τα δύο στηρίγματα ρουλεμάν κινούνται συγχρονισμένα, «σε φάση». Επομένως, η διαφορά γωνίας φάσης που μετριέται σε δύο στηρίγματα στην ίδια ακτινική κατεύθυνση θα είναι κοντά στις 0° (±30°).
• Ζευγάρι ή δυναμική ανισορροπία: Τα στηρίγματα εκτελούν ταλαντωτική κίνηση "σε αντίθετη φάση". Αντίστοιχα, η διαφορά φάσης μεταξύ τους θα είναι κοντά στις 180° (±30°).

Συσκευές

Φορητή ζυγαριά και αναλυτής κραδασμών Balanset-1A

€1,751.00

Ανταλλακτικά

Αισθητήρας δόνησης

€90.00

Ανταλλακτικά

Οπτικός αισθητήρας (στροφόμετρο λέιζερ)

€124.00

Συσκευές

Balanset-4

€6,803.00

Ανταλλακτικά

Μαγνητική βάση μεγέθους 60-kgf

€46.00

Ανταλλακτικά

Αντανακλαστική ταινία

€10.00

Συσκευές

Δυναμικός εξισορροπιστής "Balanset-1A" OEM

€1,561.00

Ενότητα 3: Πρακτικός οδηγός εξισορρόπησης - Μέθοδοι βήμα προς βήμα και επαγγελματικές συμβουλές

Αυτή η ενότητα παρουσιάζει λεπτομερείς, βήμα προς βήμα οδηγίες για την εκτέλεση εξισορρόπηση εξάτμισης εργασίες, από προπαρασκευαστικές εργασίες έως εξειδικευμένες τεχνικές για διαφορετικούς τύπους ανεμιστήρων εξαγωγής.

3.1. Προπαρασκευαστικό Στάδιο - 50% Επιτυχίας

Η ποιοτική προετοιμασία είναι το κλειδί για μια επιτυχημένη και ασφαλή προετοιμασία εξισορρόπηση εξάτμισηςΗ παραμέληση αυτού του σταδίου συχνά οδηγεί σε λανθασμένα αποτελέσματα και απώλεια χρόνου.

Πρώτα η ασφάλεια:

Πριν από την έναρξη οποιασδήποτε εργασίας, ο εξοπλισμός πρέπει να απενεργοποιηθεί πλήρως. Εφαρμόζονται οι τυπικές διαδικασίες κλειδώματος/σήμανσης (LOTO) για την αποτροπή τυχαίας εκκίνησης. Πρέπει να επαληθεύεται η απουσία τάσης στους ακροδέκτες του κινητήρα.

Καθαρισμός και οπτική επιθεώρηση:

Αυτή δεν είναι προκαταρκτική αλλά κύρια λειτουργία. Η πτερωτή πρέπει να καθαριστεί σχολαστικά από τυχόν συσσωρεύσεις - βρωμιά, σκόνη, προϊόν. Σε πολλές περιπτώσεις, μόνο ο ποιοτικός καθαρισμός εξαλείφει εντελώς ή μειώνει σημαντικά την ανισορροπία, καθιστώντας περιττή την περαιτέρω ζυγοστάθμιση. Μετά τον καθαρισμό, διεξάγεται προσεκτικός οπτικός έλεγχος των λεπίδων, των δίσκων και των συγκολλήσεων για ρωγμές, βαθουλώματα, παραμορφώσεις και σημάδια φθοράς.

Μηχανικός Έλεγχος ("Ιεραρχία Επέμβασης"):

Πριν από τη διόρθωση της κατανομής μάζας, πρέπει να επαληθευτεί η μηχανική αρτιότητα ολόκληρου του συγκροτήματος:

• Σύσφιξη σύνδεσης με μπουλόνι: Ελέγξτε και, εάν χρειάζεται, σφίξτε τα μπουλόνια που ασφαλίζουν την πτερωτή στην πλήμνη, την πλήμνη στον άξονα, τα περιβλήματα ρουλεμάν στο πλαίσιο και τα μπουλόνια αγκύρωσης του πλαισίου στη βάση.
• Έλεγχος Γεωμετρίας: Χρησιμοποιώντας ωρολογιακούς δείκτες, ελέγξτε την ακτινική και αξονική εκκεντρότητα του άξονα και της πτερωτής. Επίσης, οπτικά ή χρησιμοποιώντας πρότυπα και εργαλεία μέτρησης, ελέγξτε την ευθυγράμμιση των λεπίδων και την ομοιομορφία της γωνίας προσβολής τους.

3.2. Στατική εξισορρόπηση: Απλές μέθοδοι για απλές περιπτώσεις

Η στατική εξισορρόπηση εφαρμόζεται σε στενούς, δισκοειδείς ρότορες (π.χ., πτερωτές με μικρό λόγο L/D) όταν η δυναμική εξισορρόπηση είναι τεχνικά αδύνατη ή οικονομικά μη πρακτική.

Μέθοδος με κόψη μαχαιριού:

Κλασική και πολύ ακριβής μέθοδος. Ο ρότορας (αφαιρούμενος από τη μονάδα) τοποθετείται σε δύο τέλεια οριζόντια, παράλληλα και λεία πρίσματα ή στηρίγματα χαμηλής τριβής. Υπό την επίδραση της βαρύτητας, το "βαρύ σημείο" του ρότορα θα τείνει πάντα να καταλαμβάνει την κάτω θέση. Το διορθωτικό βάρος εγκαθίσταται ακριβώς απέναντι (στις 180°) από αυτό το σημείο. Η διαδικασία επαναλαμβάνεται μέχρι ο ρότορας να παραμείνει σε ουδέτερη ισορροπία σε οποιαδήποτε θέση.

Μέθοδος ελεύθερης περιστροφής ("Plumb Line"):

Απλοποιημένη μέθοδος που εφαρμόζεται σε ανεμιστήρες με πτερύγια απευθείας στη θέση τους. Αφού αφαιρεθούν οι ιμάντες κίνησης (εάν υπάρχουν), η πτερωτή περιστρέφεται αργά και απελευθερώνεται. Η βαρύτερη πτερύγια θα πέσει προς τα κάτω. Η διόρθωση γίνεται προσθέτοντας μικρά βάρη (π.χ., χρησιμοποιώντας κολλητική ταινία ή μαγνήτες) στις ελαφρύτερες πτερύγια μέχρι η πτερωτή να σταματήσει να αναζητά κάποια συγκεκριμένη θέση.

3.3. Δυναμική εξισορρόπηση πεδίου: Επαγγελματική προσέγγιση

Αυτή είναι η κύρια μέθοδος για βιομηχανικές εξισορρόπηση εξάτμισης, που πραγματοποιείται με τη χρήση εξειδικευμένων οργάνων όπως Balanset-1A χωρίς αποσυναρμολόγηση εξοπλισμού. Η διαδικασία αποτελείται από πολλά υποχρεωτικά βήματα.

Βήμα 1: Αρχική μέτρηση (Αρχική εκτέλεση)

• Οι αισθητήρες κραδασμών είναι εγκατεστημένοι στα περιβλήματα των ρουλεμάν και στον άξονα του στροφόμετρου εφαρμόζεται ανακλαστική ταινία.
• Ο ανεμιστήρας εξαγωγής τίθεται σε λειτουργία και φέρεται στην ονομαστική ταχύτητα λειτουργίας.
• Χρησιμοποιώντας έναν αναλυτή κραδασμών, καταγράφονται τα αρχικά δεδομένα: πλάτος (συνήθως σε mm/s) και γωνία φάσης (σε μοίρες) της δόνησης σε συχνότητα λειτουργίας 1x. Αυτά τα δεδομένα αντιπροσωπεύουν το αρχικό διάνυσμα ανισορροπίας.

Βήμα 2: Δοκιμαστικό τρέξιμο με βάρη

Λογική: Για να υπολογίσει το όργανο με ακρίβεια πώς να διορθώσει την ανισορροπία, είναι απαραίτητο να εισαγάγει γνωστή αλλαγή στο σύστημα και να παρατηρήσει την αντίδρασή της. Αυτός είναι ο σκοπός της εγκατάστασης δοκιμαστικού βάρους.

• Επιλογή Μάζας και Τοποθεσίας: Το δοκιμαστικό βάρος επιλέγεται έτσι ώστε να προκαλεί αισθητή αλλά ασφαλή αλλαγή στο διάνυσμα δόνησης (π.χ., αλλαγή πλάτους 20-30% ή/και μετατόπιση φάσης 20-30°). Το βάρος προσαρτάται προσωρινά στο επιλεγμένο επίπεδο διόρθωσης σε γνωστή γωνιακή θέση.
• Μέτρηση: Επαναλάβετε την εκκίνηση και τη μέτρηση, καταγράφοντας νέες τιμές πλάτους και φάσης.

Βήμα 3: Υπολογισμός και εγκατάσταση βάρους διόρθωσης

Σύγχρονα όργανα εξισορρόπησης όπως Balanset-1A Εκτελεί αυτόματα αφαίρεση διανύσματος του αρχικού διανύσματος δόνησης από το διάνυσμα που λαμβάνεται με το δοκιμαστικό βάρος. Με βάση αυτή τη διαφορά (διάνυσμα επιρροής), το όργανο υπολογίζει την ακριβή μάζα και την ακριβή γωνία όπου πρέπει να εγκατασταθεί μόνιμο διορθωτικό βάρος για την αντιστάθμιση της αρχικής ανισορροπίας.

Η διόρθωση μπορεί να γίνει είτε με την προσθήκη μάζας (συγκόλληση μεταλλικών πλακών, τοποθέτηση μπουλονιών με παξιμάδια) είτε με την αφαίρεση μάζας (διάτρηση οπών, λείανση). Η προσθήκη μάζας είναι προτιμότερη, καθώς είναι αναστρέψιμη και πιο ελεγχόμενη διαδικασία.

Βήμα 4: Επαλήθευση, Εκτέλεση και Εξισορρόπηση

• Μετά την εγκατάσταση του μόνιμου διορθωτικού βάρους (και την αφαίρεση του δοκιμαστικού βάρους), εκτελείται επαλήθευση για την αξιολόγηση του αποτελέσματος.
• Εάν το επίπεδο κραδασμών μειωθεί αλλά εξακολουθεί να υπερβαίνει τα αποδεκτά πρότυπα, εκτελείται εξισορρόπηση trim. Η διαδικασία επαναλαμβάνεται, αλλά τα αποτελέσματα της επαλήθευσης χρησιμοποιούνται πλέον ως αρχικά δεδομένα. Αυτό επιτρέπει μια επαναληπτική, βήμα προς βήμα προσέγγιση στην απαιτούμενη ποιότητα εξισορρόπησης.

3.4. Ισορροπία σε ένα ή δύο επίπεδα; Πρακτικά κριτήρια επιλογής

Η επιλογή μεταξύ εξισορρόπησης ενός ή δύο επιπέδων είναι μια βασική απόφαση που επηρεάζει την επιτυχία ολόκληρης της διαδικασίας, ιδιαίτερα σημαντική για εξισορρόπηση εξάτμισης εφαρμογές.

Κύριο κριτήριο: Λόγος μήκους (L) ρότορα προς διάμετρο (D).

• Αν L/D < 0,5 και ταχύτητα περιστροφής μικρότερη από 1000 σ.α.λ., συνήθως κυριαρχεί η στατική ανισορροπία και αρκεί η εξισορρόπηση σε ένα επίπεδο.
• Εάν η L/D > 0,5 ή η ταχύτητα περιστροφής είναι υψηλή (>1000 RPM), η ανισορροπία ζεύγους αρχίζει να παίζει σημαντικό ρόλο, απαιτώντας εξισορρόπηση δύο επιπέδων για την εξάλειψή της.

3.5. Ιδιαιτερότητες εξισορρόπησης προεξέχοντος ανεμιστήρα

Οι ανεμιστήρες εξαγωγής τύπου προεξοχής, όπου ο τροχός εργασίας (πτερωτής) βρίσκεται πέρα από τα στηρίγματα ρουλεμάν, παρουσιάζουν ιδιαίτερη πολυπλοκότητα στην ζυγοστάθμιση.

Πρόβλημα: Τέτοια συστήματα είναι εγγενώς δυναμικά ασταθή και εξαιρετικά ευαίσθητα στην ανισορροπία, ειδικά στον τύπο ζευγαριού. Αυτό συχνά εκδηλώνεται ως ασυνήθιστα υψηλή αξονική δόνηση.

Επιπλοκές: Η εφαρμογή τυπικών μεθόδων δύο επιπέδων σε ρότορες με εγκάρσια στήριξη συχνά οδηγεί σε μη ικανοποιητικά αποτελέσματα ή απαιτεί την εγκατάσταση ανεπαρκώς μεγάλων διορθωτικών βαρών. Η αντίδραση του συστήματος στο δοκιμαστικό βάρος μπορεί να μην είναι διαισθητική: για παράδειγμα, η εγκατάσταση βάρους στην πτερωτή μπορεί να προκαλέσει μεγαλύτερη αλλαγή κραδασμών σε μακρινή στήριξη (στον κινητήρα) από ό,τι σε κοντινή.

Συστάσεις: Η εξισορρόπηση του προεξέχοντος ανεμιστήρα εξαγωγής απαιτεί μεγαλύτερη εξειδικευμένη εμπειρία και κατανόηση της δυναμικής. Συχνά είναι απαραίτητο να χρησιμοποιούνται εξειδικευμένες μονάδες λογισμικού σε αναλυτές κραδασμών που εφαρμόζουν τη μέθοδο στατικού/ζευγάρωσης διαχωρισμού δυνάμεων για ακριβέστερο υπολογισμό της διορθωτικής μάζας.

Ενότητα 4: Σύνθετες Περιπτώσεις και Επαγγελματικές Τεχνικές

Ακόμα και με την αυστηρή τήρηση των διαδικασιών, οι ειδικοί ενδέχεται να αντιμετωπίσουν καταστάσεις όπου οι τυποποιημένες προσεγγίσεις δεν αποδίδουν αποτελέσματα. Αυτές οι περιπτώσεις απαιτούν βαθύτερη ανάλυση και εφαρμογή μη τυποποιημένων τεχνικών.

4.1. Τυπικά λάθη και πώς να τα αποφύγετε

Λάθος 1: Λανθασμένη διάγνωση

Το πιο συχνό και δαπανηρό λάθος - η προσπάθεια εξισορρόπησης των κραδασμών που προκαλούνται από κακή ευθυγράμμιση, μηχανική χαλαρότητα ή συντονισμό.

Λύση: Να ξεκινάτε πάντα με πλήρη ανάλυση δόνησης (ανάλυση φάσματος και φάσης). Εάν το φάσμα δεν δείχνει σαφή κυριαρχία κορυφής 1x, αλλά υπάρχουν σημαντικές κορυφές σε άλλες συχνότητες, η εξισορρόπηση δεν μπορεί να ξεκινήσει μέχρι την εξάλειψη της κύριας αιτίας.

Λάθος 2: Αγνόηση του Προπαρασκευαστικού Σταδίου

Παράλειψη των σταδίων ελέγχου καθαρισμού της πτερωτής ή σύσφιξης της σύνδεσης με μπουλόνι.

Λύση: Ακολουθήστε αυστηρά την «ιεραρχία παρέμβασης» που περιγράφεται στην ενότητα 3.1. Ο καθαρισμός και η σύσφιξη δεν είναι επιλογές αλλά υποχρεωτικά πρώτα βήματα.

Λάθος 3: Αφαίρεση όλων των παλιών βαρών ζυγοστάθμισης

Αυτή η ενέργεια καταστρέφει τα προηγούμενα (πιθανώς εργοστασιακά) αποτελέσματα εξισορρόπησης και συχνά περιπλέκει σημαντικά την εργασία, καθώς η αρχική ανισορροπία μπορεί να γίνει πολύ μεγάλη.

Λύση: Ποτέ μην αφαιρείτε όλα τα βάρη χωρίς σοβαρό λόγο. Εάν η πτερωτή έχει συσσωρεύσει πολλά μικρά βάρη από προηγούμενες ζυγοσταθμίσεις, μπορούν να αφαιρεθούν, αλλά στη συνέχεια μπορούν να συνδυαστούν το διανυσματικό άθροισμα τους σε ένα ισοδύναμο βάρος και να το εγκαταστήσετε στη θέση του.

Λάθος 4: Μη έλεγχος επαναληψιμότητας δεδομένων

Έναρξη εξισορρόπησης με ασταθείς αρχικές μετρήσεις πλάτους και φάσης.

Λύση: Πριν από την εγκατάσταση του δοκιμαστικού βάρους, εκτελέστε 2-3 εκκινήσεις ελέγχου. Εάν το πλάτος ή η φάση "αιωρούνται" από αρχή σε αρχή, αυτό υποδηλώνει την ύπαρξη πιο σύνθετου προβλήματος (συντονισμός, θερμική κλίση, αεροδυναμική αστάθεια). Η εξισορρόπηση υπό τέτοιες συνθήκες δεν θα δώσει σταθερό αποτέλεσμα.

4.2. Ισορροπία εγγύς συντονισμού: Όταν η φάση βρίσκεται

Πρόβλημα: Όταν η ταχύτητα λειτουργίας του ανεμιστήρα εξαγωγής είναι πολύ κοντά σε μία από τις φυσικές συχνότητες δόνησης του συστήματος (συντονισμός), η γωνία φάσης γίνεται εξαιρετικά ασταθής και πολύ ευαίσθητη στις παραμικρές διακυμάνσεις της ταχύτητας. Αυτό καθιστά τους τυπικούς διανυσματικούς υπολογισμούς που βασίζονται στη μέτρηση φάσης ανακριβείς ή εντελώς αδύνατους.

Λύση: Μέθοδος τεσσάρων εκτελέσεων

Ουσία: Αυτή η μοναδική μέθοδος εξισορρόπησης δεν χρησιμοποιεί μετρήσεις φάσης. Ο υπολογισμός του διορθωτικού βάρους πραγματοποιείται αποκλειστικά με βάση τις αλλαγές στο πλάτος των κραδασμών.

Διαδικασία: Η μέθοδος απαιτεί τέσσερις διαδοχικές εκτελέσεις:

1. Μετρήστε το αρχικό πλάτος δόνησης
2. Μέτρηση πλάτους με δοκιμαστικό βάρος εγκατεστημένο στη θέση 0° υπό όρους
3. Μέτρηση πλάτους με το ίδιο βάρος μετακινημένο στις 120°
4. Μέτρηση πλάτους με το ίδιο βάρος μετακινημένο στις 240°

Με βάση τέσσερις τιμές πλάτους που λαμβάνονται, κατασκευάζεται γραφική λύση (μέθοδος τομής κύκλου) ή εκτελείται μαθηματικός υπολογισμός, επιτρέποντας τον προσδιορισμό της απαραίτητης μάζας και της γωνίας εγκατάστασης του διορθωτικού βάρους.

4.3. Όταν το πρόβλημα δεν είναι η ισορροπία: Δομικές και αεροδυναμικές δυνάμεις

Δομικά Προβλήματα:

Αδύναμη ή ραγισμένη θεμελίωση, χαλαρά στηρίγματα μπορούν να αντηχούν με τη συχνότητα λειτουργίας του ανεμιστήρα εξαγωγής, πολλαπλασιάζοντας τους κραδασμούς πολλές φορές.

Διάγνωση: Για τον προσδιορισμό των δομικών φυσικών συχνοτήτων σε κατάσταση εκτός λειτουργίας, εφαρμόζεται δοκιμή κρούσης (bump test). Πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας ειδικό modal hammer και επιταχυνσιόμετρο. Εάν μία από τις εντοπισμένες φυσικές συχνότητες είναι κοντά στη συχνότητα περιστροφής λειτουργίας, το πρόβλημα είναι πράγματι ο συντονισμός.

Αεροδυναμικές Δυνάμεις:

Η στροβιλώδης ροή αέρα στην είσοδο (λόγω εμποδίων ή υπερβολικά κλειστού κλαπέτου, η λεγόμενη «ασθένεια ανεμιστήρα») ή έξοδος μπορεί να προκαλέσει χαμηλής συχνότητας, συχνά ασταθείς κραδασμούς που δεν σχετίζονται με την ανισορροπία μάζας.

Διάγνωση: Διεξάγεται δοκιμή με αεροδυναμική αλλαγή φορτίου με σταθερή ταχύτητα περιστροφής (π.χ., ανοίγοντας/κλείνοντας σταδιακά τον αποσβεστήρα). Εάν το επίπεδο κραδασμών αλλάξει σημαντικά, η φύση τους είναι πιθανώς αεροδυναμική.

4.4. Ανάλυση πραγματικών παραδειγμάτων (Μελέτες περίπτωσης)

Παράδειγμα 1 (Συντονισμός):

Σε μία τεκμηριωμένη περίπτωση, η εξισορρόπηση του ανεμιστήρα τροφοδοσίας με τη χρήση της τυπικής μεθόδου δεν απέδωσε αποτελέσματα λόγω εξαιρετικά ασταθών μετρήσεων φάσης. Η ανάλυση έδειξε ότι η ταχύτητα λειτουργίας (29 Hz) ήταν πολύ κοντά στη φυσική συχνότητα της πτερωτής (28 Hz). Η εφαρμογή της μεθόδου τεσσάρων λειτουργιών, ανεξάρτητης από τη φάση, επέτρεψε την επιτυχή μείωση των κραδασμών σε αποδεκτό επίπεδο, παρέχοντας προσωρινή λύση μέχρι την αντικατάσταση του ανεμιστήρα με έναν πιο αξιόπιστο.

Παράδειγμα 2 (Πολλαπλά ελαττώματα):

Η ανάλυση κραδασμών των ανεμιστήρων εξαγωγής στο εργοστάσιο ζάχαρης αποκάλυψε σύνθετα προβλήματα. Ένα φάσμα ανεμιστήρα έδειξε γωνιακή κακή ευθυγράμμιση (υψηλές κορυφές 1x και 2x στην αξονική κατεύθυνση), ενώ ένα άλλο έδειξε μηχανική χαλαρότητα (ομοιόμορφες αρμονικές 1x, 2x, 3x). Αυτό καταδεικνύει τη σημασία της διαδοχικής εξάλειψης ελαττωμάτων: πρώτα πραγματοποιήθηκε ευθυγράμμιση και σύσφιξη των συνδέσεων και μόνο στη συνέχεια, εάν ήταν απαραίτητο, θα διεξαγόταν ζυγοστάθμιση.

Ενότητα 5: Πρότυπα, Ανοχές και Προληπτική Συντήρηση

Το τελικό στάδιο κάθε τεχνικής εργασίας είναι η αξιολόγηση της ποιότητάς της σύμφωνα με τις κανονιστικές απαιτήσεις και η ανάπτυξη στρατηγικής για τη διατήρηση του εξοπλισμού σε καλή κατάσταση μακροπρόθεσμα.

5.1. Επισκόπηση Βασικών Προτύπων (ISO)

Για την αξιολόγηση της ποιότητας εξισορρόπησης και της κατάστασης κραδασμών των ανεμιστήρων εξαγωγής χρησιμοποιούνται διάφορα διεθνή πρότυπα.

ISO 14694:2003:

Κύριο πρότυπο για βιομηχανικούς ανεμιστήρες. Καθορίζει απαιτήσεις για την εξισορρόπηση της ποιότητας και των μέγιστων επιτρεπόμενων επιπέδων κραδασμών ανάλογα με την κατηγορία εφαρμογής του ανεμιστήρα (BV-1, BV-2, BV-3, κ.λπ.), την ισχύ και τον τύπο εγκατάστασης.

ISO 1940-1:2003:

Αυτό το πρότυπο ορίζει τις ποιότητες ισορροπίας (G) για άκαμπτους ρότορες. Η ποιότητά τους χαρακτηρίζει την επιτρεπόμενη υπολειπόμενη ανισορροπία. Για τους περισσότερους βιομηχανικούς ανεμιστήρες απαγωγής, ισχύουν οι ακόλουθες ποιότητες:

• G6.3: Τυπική βιομηχανική ποιότητα, κατάλληλη για τις περισσότερες γενικές βιομηχανικές εφαρμογές.
• Γ2.5: Βελτιωμένη ποιότητα, απαραίτητη για ανεμιστήρες υψηλής ταχύτητας ή ιδιαίτερα κρίσιμους ανεμιστήρες απαγωγής όπου οι απαιτήσεις κραδασμών είναι αυστηρότερες.

ISO 10816-3:2009:

Ρυθμίζει την αξιολόγηση της κατάστασης των κραδασμών σε βιομηχανικά μηχανήματα με βάση μετρήσεις σε μη περιστρεφόμενα μέρη (π.χ., περιβλήματα ρουλεμάν). Το πρότυπο εισάγει τέσσερις ζώνες κατάστασης:

• Ζώνη Α: "Καλό" (νέος εξοπλισμός)
• Ζώνη Β: "Ικανοποιητικό" (επιτρέπεται απεριόριστη λειτουργία)
• Ζώνη Γ: «Αποδεκτό για περιορισμένο χρονικό διάστημα» (απαιτείται προσδιορισμός και εξάλειψη της αιτίας)
• Ζώνη Δ: «Μη αποδεκτό» (οι κραδασμοί μπορεί να προκαλέσουν ζημιά)

ISO 14695:2003:

Το παρόν πρότυπο θεσπίζει ενιαίες μεθόδους και συνθήκες για τις μετρήσεις κραδασμών βιομηχανικών ανεμιστήρων, οι οποίες είναι απαραίτητες για τη διασφάλιση της συγκρισιμότητας και της αναπαραγωγιμότητας των αποτελεσμάτων που λαμβάνονται σε διαφορετικούς χρόνους και με διαφορετικό εξοπλισμό.

5.2. Μακροπρόθεσμη Στρατηγική: Ενσωμάτωση στο Πρόγραμμα Προγνωστικής Συντήρησης

Εξισορρόπηση καυσαερίων δεν θα πρέπει να θεωρείται εφάπαξ επισκευή. Αποτελεί αναπόσπαστο μέρος της σύγχρονης στρατηγικής προγνωστικής συντήρησης.

Η εφαρμογή τακτικής παρακολούθησης των κραδασμών (π.χ. μέσω συλλογής δεδομένων διαδρομής με χρήση φορητών αναλυτών) επιτρέπει την παρακολούθηση της κατάστασης του εξοπλισμού με την πάροδο του χρόνου. Η ανάλυση τάσεων, ιδιαίτερα η σταδιακή αύξηση του πλάτους των κραδασμών σε συχνότητα λειτουργίας 1x, αποτελεί αξιόπιστο δείκτη ανάπτυξης ανισορροπίας.

Αυτή η προσέγγιση επιτρέπει:

• Σχεδιασμός εξισορρόπησης εκ των προτέρων, πριν το επίπεδο κραδασμών φτάσει στις κρίσιμες τιμές που ορίζονται από το πρότυπο ISO 10816-3.
• Πρόληψη δευτερογενών ζημιών σε ρουλεμάν, συνδέσμους και δομές στήριξης που αναπόφευκτα συμβαίνουν κατά τη διάρκεια παρατεταμένης λειτουργίας με υπερβολικούς κραδασμούς.
• Εξάλειψη του μη προγραμματισμένου χρόνου διακοπής λειτουργίας λόγω έκτακτης ανάγκης, μετατρέποντας τις εργασίες επισκευής σε προγραμματισμένη προληπτική κατηγορία.

Η δημιουργία ηλεκτρονικής βάσης δεδομένων με την κατάσταση των κραδασμών του βασικού εξοπλισμού και η τακτική ανάλυση τάσεων αποτελούν τη βάση για τη λήψη τεχνικά ορθών και οικονομικά αποτελεσματικών αποφάσεων συντήρησης, αυξάνοντας τελικά την αξιοπιστία και τη συνολική αποδοτικότητα της παραγωγής.