Δυναμική εξισορρόπηση πεδίου

Μέρος Ι: Θεωρητικά και Ρυθμιστικά Θεμέλια της Δυναμικής Εξισορρόπησης

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.

Η αρχή της μεθοδολογίας βασίζεται στην εγκατάσταση δοκιμαστικών βαρών και στον υπολογισμό των συντελεστών επιρροής ανισορροπίας. Με απλά λόγια, το όργανο μετρά τη δόνηση (πλάτος και φάση) ενός περιστρεφόμενου ρότορα, μετά την οποία ο χρήστης προσθέτει διαδοχικά μικρά δοκιμαστικά βάρη σε συγκεκριμένα επίπεδα για να «βαθμονομήσει» την επίδραση της πρόσθετης μάζας στη δόνηση. Με βάση τις αλλαγές στο πλάτος και τη φάση της δόνησης, το όργανο υπολογίζει αυτόματα τη μάζα και τη γωνία εγκατάστασης των διορθωτικών βαρών για την εξάλειψη της ανισορροπίας.

Αυτή η προσέγγιση εφαρμόζει το λεγόμενο μέθοδος τριών εκτελέσεων για ζυγοστάθμιση δύο επιπέδων: αρχική μέτρηση και δύο διαδρομές με δοκιμαστικά βάρη (ένα σε κάθε επίπεδο). Για ζυγοστάθμιση ενός επιπέδου, συνήθως επαρκούν δύο διαδρομές - χωρίς βάρος και με ένα δοκιμαστικό βάρος. Στα σύγχρονα όργανα, όλοι οι απαραίτητοι υπολογισμοί εκτελούνται αυτόματα, απλοποιώντας σημαντικά τη διαδικασία και μειώνοντας τις απαιτήσεις προσόντων του χειριστή.

Ενότητα 1.1: Φυσική της Ανισορροπίας: Εις Βάθος Ανάλυση

Στον πυρήνα κάθε δόνησης σε περιστρεφόμενο εξοπλισμό βρίσκεται η ανισορροπία, ή αλλιώς ανορροπία. Η ανισορροπία είναι μια κατάσταση όπου η μάζα του ρότορα είναι ανομοιόμορφα κατανεμημένη σε σχέση με τον άξονα περιστροφής του. Αυτή η ανομοιόμορφη κατανομή οδηγεί στην εμφάνιση φυγοκεντρικών δυνάμεων, οι οποίες με τη σειρά τους προκαλούν δονήσεις στα στηρίγματα και σε ολόκληρη τη δομή του μηχανήματος. Οι συνέπειες της μη αντιμετωπιζόμενης ανισορροπίας μπορεί να είναι καταστροφικές: από πρόωρη φθορά και καταστροφή των ρουλεμάν έως ζημιές στη θεμελίωση και στο ίδιο το μηχάνημα. Για την αποτελεσματική διάγνωση και εξάλειψη της ανισορροπίας, είναι απαραίτητο να διακρίνονται σαφώς οι τύποι της.

Τύποι ανισορροπίας

Στατική ανισορροπία (μονοεπίπεδη): 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.

Ανισορροπία ζευγαριού (στιγμή): Αυτός ο τύπος συμβαίνει όταν ο κύριος άξονας αδράνειας του ρότορα τέμνει τον άξονα περιστροφής στο κέντρο μάζας, αλλά δεν είναι παράλληλος με αυτόν. Η ανισορροπία ζεύγους μπορεί να αναπαρασταθεί ως δύο ίσες σε μέγεθος αλλά αντίθετα κατευθυνόμενες μη ισορροπημένες μάζες που βρίσκονται σε διαφορετικά επίπεδα. Σε στατική κατάσταση, ένας τέτοιος ρότορας βρίσκεται σε ισορροπία και η ανισορροπία εκδηλώνεται μόνο κατά την περιστροφή με τη μορφή "ταλάντωσης" ή "ταλάντωσης". Για την αντιστάθμισή της, απαιτείται η εγκατάσταση τουλάχιστον δύο διορθωτικών βαρών σε δύο διαφορετικά επίπεδα, δημιουργώντας μια αντισταθμιστική ροπή.

Δυναμική ανισορροπία: Αυτός είναι ο πιο συνηθισμένος τύπος ανισορροπίας σε πραγματικές συνθήκες, που αντιπροσωπεύει έναν συνδυασμό στατικής και ζευγικής ανισορροπίας. Σε αυτήν την περίπτωση, ο κύριος κεντρικός άξονας αδράνειας του ρότορα δεν συμπίπτει με τον άξονα περιστροφής και δεν τον τέμνει στο κέντρο μάζας. Για την εξάλειψη της δυναμικής ανισορροπίας, είναι απαραίτητη η διόρθωση μάζας σε τουλάχιστον δύο επίπεδα. Τα όργανα δύο καναλιών όπως το Balanset-1A έχουν σχεδιαστεί ειδικά για την επίλυση αυτού του προβλήματος.

Σχεδόν στατική ανισορροπία: Αυτή είναι μια ειδική περίπτωση δυναμικής ανισορροπίας όπου ο κύριος άξονας αδράνειας τέμνει τον άξονα περιστροφής αλλά όχι στο κέντρο μάζας του ρότορα. Αυτή είναι μια λεπτή αλλά σημαντική διάκριση για τη διάγνωση σύνθετων συστημάτων ρότορα.

Άκαμπτοι και εύκαμπτοι ρότορες: Κρίσιμη διάκριση

Μία από τις θεμελιώδεις έννοιες στην ζυγοστάθμιση είναι η διάκριση μεταξύ άκαμπτων και εύκαμπτων ρότορων. Αυτή η διάκριση καθορίζει την ίδια τη δυνατότητα και τη μεθοδολογία της επιτυχούς ζυγοστάθμισης.

Άκαμπτος ρότορας: Ένας ρότορας θεωρείται άκαμπτος εάν η συχνότητα περιστροφής λειτουργίας του είναι σημαντικά χαμηλότερη από την πρώτη κρίσιμη συχνότητά του και δεν υφίσταται σημαντικές ελαστικές παραμορφώσεις (εκτροπές) υπό την επίδραση φυγοκεντρικών δυνάμεων. Η εξισορρόπηση ενός τέτοιου ρότορα συνήθως εκτελείται με επιτυχία σε δύο επίπεδα διόρθωσης. Τα όργανα Balanset-1A έχουν σχεδιαστεί κυρίως για εργασία με άκαμπτους ρότορες.

Εύκαμπτος ρότορας: Ένας ρότορας θεωρείται εύκαμπτος εάν λειτουργεί σε συχνότητα περιστροφής κοντά σε μία από τις κρίσιμες συχνότητές του ή υπερβαίνει αυτήν. Σε αυτήν την περίπτωση, η ελαστική παραμόρφωση του άξονα γίνεται συγκρίσιμη με το κέντρο μετατόπισης μάζας και η ίδια συμβάλλει σημαντικά στη συνολική δόνηση.

Πριν ξεκινήσετε την εργασία, είναι εξαιρετικά σημαντικό να ταξινομήσετε τον ρότορα συσχετίζοντας την ταχύτητα λειτουργίας του με γνωστές (ή υπολογισμένες) κρίσιμες συχνότητες. Εάν είναι αδύνατο να παρακαμφθεί ο συντονισμός, συνιστάται να αλλάξετε προσωρινά τις συνθήκες τοποθέτησης της μονάδας κατά την εξισορρόπηση για να μετατοπίσετε τον συντονισμό.

Ενότητα 1.2: Κανονιστικό Πλαίσιο: Πρότυπα ISO

Τα πρότυπα στον τομέα της εξισορρόπησης εκτελούν διάφορες βασικές λειτουργίες: θεσπίζουν ενιαία τεχνική ορολογία, ορίζουν απαιτήσεις ποιότητας και, το σημαντικότερο, χρησιμεύουν ως βάση για συμβιβασμό μεταξύ τεχνικής αναγκαιότητας και οικονομικής σκοπιμότητας.

ISO 21940-11 (πρώην ISO 1940-1): Απαιτήσεις ποιότητας για ζυγοστάθμιση άκαμπτων ρότορων

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_ανά = (G × 9549) / n.

Βαθμός ποιότητας 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.

Υπολογισμός επιτρεπόμενης υπολειπόμενης ανισορροπίας (U_ανά): 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. Προσδιορισμός της επιτρεπόμενης ειδικής ανισορροπίας (e_ανά) χρησιμοποιώντας τον τύπο:
   e ανά = (G × 9549) / n
   όπου G είναι ο βαθμός ποιότητας εξισορρόπησης (π.χ., 2,5), n είναι η συχνότητα περιστροφής λειτουργίας, rpm. Η μονάδα μέτρησης για το e_ανά είναι g·mm/kg ή μm.
2. Προσδιορισμός της επιτρεπόμενης υπολειπόμενης ανισορροπίας (U_ανά) για ολόκληρο τον ρότορα:
   U ανά = e ανά × M
   όπου M είναι η μάζα του ρότορα, σε kg. Η μονάδα μέτρησης για το U_ανά είναι g·mm.
3. Allocation of U_ανά 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_{αριστερά} = U_ανά × (b/L), U_δεξιά = U_ανά × (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: Κριτήρια και διασφαλίσεις για επιτόπια ζυγοστάθμιση μεσαίων και μεγάλων ρότορων

Αυτό το πρότυπο ρυθμίζει άμεσα τη διαδικασία εξισορρόπησης πεδίου.

Πλεονεκτήματα: Το κύριο πλεονέκτημα της ζυγοστάθμισης επί τόπου είναι ότι ο ρότορας ισορροπεί σε πραγματικές συνθήκες λειτουργίας, στις στηρίξεις του και υπό φορτίο λειτουργίας. Αυτό λαμβάνει αυτόματα υπόψη τις δυναμικές ιδιότητες του συστήματος στήριξης και την επίδραση των συνδεδεμένων εξαρτημάτων του άξονα.

Μειονεκτήματα και περιορισμοί:

• Περιορισμένη πρόσβαση: Συχνά η πρόσβαση στα επίπεδα διόρθωσης σε ένα συναρμολογημένο μηχάνημα είναι δύσκολη, περιορίζοντας τις δυνατότητες εγκατάστασης με βάρος.
• Ανάγκη για δοκιμαστικές εκτελέσεις: Η διαδικασία εξισορρόπησης απαιτεί αρκετούς κύκλους "εκκίνησης-διακοπής" του μηχανήματος.
• Δυσκολία με σοβαρή ανισορροπία: Σε περιπτώσεις πολύ μεγάλης αρχικής ανισορροπίας, οι περιορισμοί στην επιλογή επιπέδου και στη μάζα διορθωτικού βάρους ενδέχεται να μην επιτρέπουν την επίτευξη της απαιτούμενης ποιότητας εξισορρόπησης.

Μέρος II: Πρακτικός οδηγός για την εξισορρόπηση με όργανα Balanset-1A

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.

Ενότητα 2.1: Θεμέλια της επιτυχίας: Διαγνωστικά προ-εξισορρόπησης και προετοιμασία μηχανήματος

Βήμα 1: Πρωτεύουσα διάγνωση κραδασμών (Είναι πραγματικά ανισορροπία;)

Πριν από την ζυγοστάθμιση, είναι χρήσιμο να εκτελέσετε μια προκαταρκτική μέτρηση κραδασμών σε λειτουργία δονησιόμετρου. Το λογισμικό Balanset-1A διαθέτει λειτουργία "Μετρητή Κραδασμών" (κουμπί F5) όπου μπορείτε να μετρήσετε τη συνολική δόνηση και ξεχωριστά το εξάρτημα στη συχνότητα περιστροφής (1×) πριν εγκαταστήσετε οποιαδήποτε βάρη.

Κλασικό σημάδι ανισορροπίας: Το φάσμα των κραδασμών θα πρέπει να κυριαρχείται από μια κορυφή στη συχνότητα περιστροφής του ρότορα (κορυφή στη συχνότητα 1x RPM). Το πλάτος αυτής της συνιστώσας σε οριζόντια και κάθετη κατεύθυνση θα πρέπει να είναι συγκρίσιμο και τα πλάτη άλλων αρμονικών θα πρέπει να είναι σημαντικά χαμηλότερα.

Σημάδια άλλων ελαττωμάτων: Εάν το φάσμα περιέχει σημαντικές κορυφές σε άλλες συχνότητες (π.χ., 2x, 3x RPM) ή σε μη πολλαπλές συχνότητες, αυτό υποδεικνύει την παρουσία άλλων προβλημάτων που πρέπει να εξαλειφθούν πριν από την εξισορρόπηση.

Βήμα 2: Πλήρης Μηχανική Επιθεώρηση (Λίστα Ελέγχου)

• Στροφείο: 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.
• Ρουλεμάν: Ελέγξτε τα συγκροτήματα ρουλεμάν για υπερβολικό τζόγο, εξωτερικό θόρυβο και υπερθέρμανση. Τα φθαρμένα ρουλεμάν δεν θα επιτρέψουν τη λήψη σταθερών μετρήσεων.
• Θεμέλιο και πλαίσιο: 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.
• Οδηγώ: Για ιμάντες κίνησης, ελέγξτε την τάση και την κατάσταση του ιμάντα. Για συνδέσεις συμπλέκτη - ευθυγράμμιση άξονα.
• Ασφάλεια: Βεβαιωθείτε για την παρουσία και τη λειτουργικότητα όλων των προστατευτικών προφυλακτήρων.

Ενότητα 2.2: Ρύθμιση και διαμόρφωση οργάνου

Εγκατάσταση υλικού

Αισθητήρες κραδασμών (επιταχυνσιόμετρα):

• 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).
• Εγκαταστήστε τους αισθητήρες στα περιβλήματα των ρουλεμάν όσο το δυνατόν πιο κοντά στον ρότορα.
• Βασική πρακτική: Για να επιτευχθεί μέγιστο σήμα, οι αισθητήρες θα πρέπει να εγκατασταθούν προς την κατεύθυνση όπου οι κραδασμοί είναι μέγιστοι. Χρησιμοποιήστε μια ισχυρή μαγνητική βάση ή μια βάση με σπείρωμα για να εξασφαλίσετε σταθερή επαφή.

Αισθητήρας φάσης (στροφόμετρο λέιζερ):

• Connect the sensor to the special input (X3 for Balanset-1A; labeled Tacho on newer revisions).
• Συνδέστε ένα μικρό κομμάτι ανακλαστικής ταινίας στον άξονα ή σε άλλο περιστρεφόμενο μέρος του ρότορα.
• Τοποθετήστε το στροφόμετρο έτσι ώστε η δέσμη λέιζερ να χτυπά σταθερά το σημάδι καθ' όλη τη διάρκεια της περιστροφής.

Ρύθμιση παραμέτρων λογισμικού (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.
• Ορίστε τα επίπεδα διόρθωσης: επιλέξτε σημεία στον ρότορα όπου μπορούν να εγκατασταθούν με ασφάλεια τα διορθωτικά βάρη.

Ενότητα 2.3: Διαδικασία εξισορρόπησης: Οδηγός βήμα προς βήμα

Εκτέλεση 0: Αρχική μέτρηση

• Ξεκινήστε το μηχάνημα και αφήστε το να φτάσει σε σταθερή ταχύτητα λειτουργίας. Είναι εξαιρετικά σημαντικό η ταχύτητα περιστροφής να είναι η ίδια σε όλες τις επόμενες λειτουργίες.
• Στο πρόγραμμα, ξεκινήστε τη μέτρηση. Το όργανο θα καταγράψει τις αρχικές τιμές πλάτους και φάσης δόνησης.

Εκτέλεση 1: Δοκιμαστικό βάρος στο επίπεδο 1

• Σταματήστε το μηχάνημα.
• Επιλογή δοκιμαστικού βάρους: 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.
• Εγκατάσταση δοκιμαστικού βάρους: Στερεώστε σταθερά το ζυγισμένο δοκιμαστικό βάρος σε γνωστή ακτίνα στο επίπεδο 1. Καταγράψτε τη γωνιακή θέση.
• Ξεκινήστε το μηχάνημα με την ίδια σταθερή ταχύτητα.
• Εκτελέστε τη δεύτερη μέτρηση.
• Σταματήστε το μηχάνημα και 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.

Εκτέλεση 2: Δοκιμαστικό βάρος στο επίπεδο 2 (για εξισορρόπηση 2 επιπέδων)

• Επαναλάβετε ακριβώς τη διαδικασία από το βήμα 2, αλλά τοποθετήστε το δοκιμαστικό βάρος στο επίπεδο 2.
• Έναρξη, μέτρηση, διακοπή και remove the trial weight (or leave it with the "Leave on rotor" box checked, as in Run 1).

Υπολογισμός και εγκατάσταση διορθωτικών βαρών

• Με βάση τις αλλαγές διανύσματος που καταγράφονται κατά τη διάρκεια των δοκιμαστικών λειτουργιών, το πρόγραμμα θα υπολογίσει αυτόματα τη μάζα και τη γωνία εγκατάστασης του διορθωτικού βάρους για κάθε επίπεδο.
• Η γωνία εγκατάστασης μετριέται συνήθως από τη θέση του δοκιμαστικού βάρους προς την κατεύθυνση περιστροφής του ρότορα.
• Στερεώστε με ασφάλεια τα μόνιμα διορθωτικά βάρη. Όταν χρησιμοποιείτε συγκόλληση, να θυμάστε ότι και η ίδια η συγκόλληση έχει μάζα.

Run T (Trim): Verification measurement and fine balancing

• Ξεκινήστε ξανά το μηχάνημα.
• Εκτελέστε μια μέτρηση ελέγχου για να αξιολογήσετε το επίπεδο των υπολειπόμενων κραδασμών.
• Συγκρίνετε την τιμή που προκύπτει με την ανοχή που υπολογίζεται σύμφωνα με το πρότυπο ISO 1940-1.
• Εάν η δόνηση εξακολουθεί να υπερβαίνει την ανοχή, το όργανο θα υπολογίσει μια μικρή "λεπτή" διόρθωση (trim).
• Μετά την ολοκλήρωση, αποθηκεύστε την αναφορά και τους συντελεστές επιρροής για πιθανή μελλοντική χρήση.

Μέρος III: Προηγμένη Επίλυση Προβλημάτων και Αντιμετώπιση Προβλημάτων

Αυτή η ενότητα είναι αφιερωμένη στις πιο σύνθετες πτυχές της εξισορρόπησης πεδίου - καταστάσεις όπου η τυπική διαδικασία δεν παράγει αποτελέσματα.

Ενότητα 3.1: Διάγνωση και Υπερνίκηση της Αστάθειας Μέτρησης

Σύμπτωμα: Κατά τη διάρκεια επαναλαμβανόμενων μετρήσεων υπό τις ίδιες συνθήκες, οι μετρήσεις πλάτους ή/και φάσης αλλάζουν σημαντικά ("αιωρούμενο", "άλμα"). Αυτό καθιστά αδύνατο τον υπολογισμό της διόρθωσης.

Βασική αιτία: Το όργανο δεν παρουσιάζει δυσλειτουργία. Αναφέρει με ακρίβεια ότι η δονητική απόκριση του συστήματος είναι ασταθής και απρόβλεπτη.

Συστηματικός διαγνωστικός αλγόριθμος:

• Μηχανική χαλαρότητα: Αυτή είναι η πιο συχνή αιτία. Ελέγξτε τη σύσφιξη των βιδών στερέωσης του περιβλήματος ρουλεμάν, των βιδών αγκύρωσης του πλαισίου. Ελέγξτε για ρωγμές στη βάση ή στο πλαίσιο.
• Ελαττώματα ρουλεμάν: Η υπερβολική εσωτερική απόσταση στα ρουλεμάν ή η φθορά του κελύφους των ρουλεμάν επιτρέπει στον άξονα να κινείται χαοτικά μέσα στο στήριγμα.
• Αστάθεια που σχετίζεται με τη διαδικασία:
  • Αεροδυναμική (ανεμιστήρες): Η τυρβώδης ροή αέρα και ο διαχωρισμός της ροής από τα πτερύγια μπορούν να προκαλέσουν τυχαία φαινόμενα δύναμης.
  • Υδραυλικά (αντλίες): Η σπηλαίωση δημιουργεί ισχυρά, τυχαία υδραυλικά σοκ που καλύπτουν το περιοδικό σήμα από την ανισορροπία.
  • Εσωτερική μαζική κίνηση (θραυστήρες, μύλοι): Το υλικό μπορεί να αναδιανεμηθεί μέσα στον ρότορα, λειτουργώντας ως "κινητή ανισορροπία".
• Συντονισμός: Εάν η ταχύτητα λειτουργίας είναι πολύ κοντά στην ιδιοσυχνότητα της κατασκευής, ακόμη και μικρές διακυμάνσεις στην ταχύτητα προκαλούν τεράστιες αλλαγές στο πλάτος και τη φάση των δονήσεων.
• Θερμικές επιδράσεις: Καθώς το μηχάνημα θερμαίνεται, η θερμική διαστολή μπορεί να προκαλέσει αλλαγές στην κάμψη ή την ευθυγράμμιση του άξονα.

Ενότητα 3.2: Όταν η εξισορρόπηση δεν βοηθάει: Εντοπισμός ελαττωμάτων ρίζας

Σύμπτωμα: Η διαδικασία εξισορρόπησης έχει ολοκληρωθεί, οι μετρήσεις είναι σταθερές, αλλά η τελική δόνηση παραμένει υψηλή.

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

• Κακή ευθυγράμμιση του άξονα: Κύριο σημάδι - υψηλή κορυφή δόνησης σε συχνότητα 2x RPM. Χαρακτηριστική είναι η υψηλή αξονική δόνηση.
• Ελαττώματα ρουλεμάν κύλισης: 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.
• Τόξο άξονα: 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.
• Ηλεκτρικά προβλήματα (ηλεκτροκινητήρες): Η ασυμμετρία του μαγνητικού πεδίου μπορεί να προκαλέσει δονήσεις σε διπλάσια συχνότητα τροφοδοσίας (100 Hz για δίκτυο 50 Hz).

Συνήθη σφάλματα εξισορρόπησης και συμβουλές πρόληψης

• Ζυγοστάθμιση ενός ελαττωματικού ή βρώμικου ρότορα: Ελέγχετε πάντα την κατάσταση του μηχανισμού πριν από την ζυγοστάθμιση.
• Το βάρος δοκιμής είναι πολύ μικρό: Στοχεύστε στον κανόνα αλλαγής κραδασμών 20-30%.
• Inconsistent operating speed between runs: Διατηρείτε πάντα σταθερή και ίδια ταχύτητα περιστροφής κατά τη διάρκεια όλων των μετρήσεων.
• Σφάλματα φάσης και βαθμολόγησης: Παρακολουθήστε προσεκτικά τον προσδιορισμό της γωνίας. Η γωνία διορθωτικού βάρους μετριέται συνήθως από τη θέση του δοκιμαστικού βάρους προς την κατεύθυνση περιστροφής.
• Λανθασμένη σύνδεση ή απώλεια βαρών: 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.

Εξισορρόπηση Προτύπων Ποιότητας

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

Μέρος IV: Συχνές ερωτήσεις και σημειώσεις αίτησης

Ενότητα 4.1: Γενικές Συχνές Ερωτήσεις (FAQ)

Πότε πρέπει να χρησιμοποιώ εξισορρόπηση 1 επιπέδου έναντι 2 επιπέδων;
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.

Τι πρέπει να κάνω εάν το δοκιμαστικό βάρος προκαλέσει επικίνδυνη αύξηση των κραδασμών;
Σταματήστε αμέσως το μηχάνημα. Αυτό υποδεικνύει ότι το δοκιμαστικό βάρος είχε εγκατασταθεί κοντά στο υπάρχον σημείο βάρους, επιδεινώνοντας την ανισορροπία. Η λύση είναι να μετακινήσετε το δοκιμαστικό βάρος κατά 180 μοίρες από την αρχική του θέση και να επαναλάβετε τη μέτρηση. Αυτό διασφαλίζει ότι το δοκιμαστικό βάρος δημιουργεί ένα αντίθετο αποτέλεσμα αντί να προσθέτει στην υπάρχουσα ανισορροπία.

Μπορώ να χρησιμοποιήσω αποθηκευμένους συντελεστές επιρροής για διαφορετικό μηχάνημα;
Ναι, αλλά μόνο εάν τα μηχανήματα είναι απολύτως πανομοιότυπα - ίδιο μοντέλο, ίδιος ρότορας, ίδια θεμελίωση, ίδια ρουλεμάν. Οποιαδήποτε αλλαγή στη δομική ακαμψία θα αλλάξει τους συντελεστές επιρροής και θα τους καταστήσει άκυρους. Η βέλτιστη πρακτική είναι να διεξάγετε πάντα νέες δοκιμαστικές λειτουργίες για κάθε νέο μηχάνημα, ώστε να διασφαλίζονται ακριβείς υπολογισμοί διόρθωσης.

Ποια είναι η διαφορά μεταξύ στατικής και δυναμικής ανισορροπίας;
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.

Γιατί οι μετρήσεις εξισορρόπησης είναι ασταθείς (κυμαινόμενες);
Οι ασταθείς μετρήσεις υποδεικνύουν ότι η δονητική απόκριση του συστήματος είναι απρόβλεπτη. Συνήθεις αιτίες περιλαμβάνουν: μηχανική χαλαρότητα (χαλαρά μπουλόνια, ρωγμές), φθαρμένα ρουλεμάν με υπερβολικό τζόγο, αστάθεια διεργασίας (σπηλαίωση σε αντλίες, στροβιλισμός σε ανεμιστήρες), συντονισμό (ταχύτητα λειτουργίας κοντά στην φυσική συχνότητα), θερμικές επιδράσεις κατά την προθέρμανση ή δονήσεις από γειτονικό εξοπλισμό. Αντιμετωπίστε αυτά τα προβλήματα πριν επιχειρήσετε ζυγοστάθμιση.

Ποια είναι η μέθοδος τριών στροφών στην εξισορρόπηση δύο επιπέδων;
Η μέθοδος τριών εκτελέσεων περιλαμβάνει: Εκτέλεση 0 - αρχική μέτρηση χωρίς δοκιμαστικά βάρη για τον προσδιορισμό της δόνησης γραμμής βάσης· Εκτέλεση 1 - μέτρηση με το δοκιμαστικό βάρος εγκατεστημένο στο Επίπεδο 1 για τον προσδιορισμό της επίδρασής του· Εκτέλεση 2 - μέτρηση με το δοκιμαστικό βάρος μετακινημένο στο Επίπεδο 2. Με βάση αυτά τα τρία σημεία δεδομένων, το όργανο υπολογίζει τα ακριβή διορθωτικά βάρη που απαιτούνται και για τα δύο επίπεδα χρησιμοποιώντας τη μέθοδο του συντελεστή επιρροής.

Πώς μπορώ να υπολογίσω την επιτρεπόμενη υπολειπόμενη ανισορροπία σύμφωνα με το πρότυπο ISO 1940-1;
First calculate permissible specific unbalance: e_ανά = (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_ανά = ε_ανά × M, where M is rotor mass in kg. For example, a 5 kg rotor at 3000 RPM with G2.5: e_ανά = (2.5 × 9549)/3000 = 7.96 μm, U_ανά = 7,96 × 5 = 39,8 g·mm.

Ποιο είναι το ελάχιστο εφέ δοκιμαστικού βάρους που απαιτείται για ακριβή ζυγοστάθμιση;
Το δοκιμαστικό βάρος θα πρέπει να προκαλεί αλλαγή τουλάχιστον 20-30% στο πλάτος της δόνησης Ή αλλαγή 20-30 μοίρες στη γωνία φάσης. Εάν το αποτέλεσμα είναι πολύ μικρό, το χρήσιμο σήμα πνίγεται στον θόρυβο μέτρησης, οδηγώντας σε ανακριβείς υπολογισμούς διόρθωσης. Εάν δεν αλλάξει τίποτα, αυξήστε τη μάζα του δοκιμαστικού βάρους (εντός ασφαλών ορίων) μέχρι να επιτύχετε επαρκές αποτέλεσμα.

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.

Ενότητα 4.2: Οδηγός εξισορρόπησης για συγκεκριμένους τύπους εξοπλισμού

Industrial fans and induced-draft (ID) fans:

• Πρόβλημα: Είναι πιο ευάλωτα σε ανισορροπία λόγω συσσώρευσης προϊόντος στις λεπίδες ή φθοράς από λειαντικά.
• Διαδικασία: Καθαρίζετε πάντα σχολαστικά την πτερωτή πριν ξεκινήσετε την εργασία. Δώστε προσοχή στις αεροδυναμικές δυνάμεις που μπορούν να προκαλέσουν αστάθεια.

Αντλίες:

• Πρόβλημα: Κύριος εχθρός - σπηλαίωση.
• Διαδικασία: Πριν από την εξισορρόπηση, βεβαιωθείτε ότι υπάρχει επαρκές περιθώριο σπηλαίωσης στην είσοδο (NPSHa). Ελέγξτε ότι ο αγωγός αναρρόφησης δεν είναι φραγμένος.

Θραυστήρες, μύλοι και μηχανές εδαφοκάλυψης:

• Πρόβλημα: Ακραία φθορά, πιθανότητα μεγάλων αλλαγών στην ανισορροπία λόγω θραύσης ή φθοράς από το σφυρί.
• Διαδικασία: Ελέγξτε την ακεραιότητα και τη στερέωση των στοιχείων εργασίας. Ενδέχεται να απαιτείται πρόσθετη αγκύρωση του πλαισίου του μηχανήματος.

Επαγωγικά εξαρτήματα ηλεκτρικού κινητήρα:

• Πρόβλημα: Μπορεί να έχει τόσο μηχανικές όσο και ηλεκτρικές πηγές κραδασμών.
• Διαδικασία: Use the vibration spectrum (F8 - Charts) to check for vibration at twice the supply frequency. Its presence indicates electrical malfunction, not unbalance.

Συμπέρασμα

Η δυναμική εξισορρόπηση των ρότορων στη θέση τους χρησιμοποιώντας φορητά όργανα όπως το Balanset-1A είναι ένα ισχυρό εργαλείο για την αύξηση της αξιοπιστίας και της αποδοτικότητας της λειτουργίας του βιομηχανικού εξοπλισμού. Ωστόσο, η επιτυχία αυτής της διαδικασίας δεν εξαρτάται τόσο από το ίδιο το όργανο όσο από τα εξειδικευμένα προσόντα και την ικανότητα εφαρμογής μιας συστηματικής προσέγγισης.

Βασικές αρχές:

• Η προετοιμασία καθορίζει το αποτέλεσμα: Ο σχολαστικός καθαρισμός του ρότορα, ο έλεγχος της κατάστασης των ρουλεμάν και της θεμελίωσης, καθώς και η προκαταρκτική διάγνωση κραδασμών είναι υποχρεωτικές προϋποθέσεις για την επιτυχή ζυγοστάθμιση.
• Η συμμόρφωση με τα πρότυπα αποτελεί τη βάση της ποιότητας: Η εφαρμογή του ISO 1940-1 μετατρέπει την υποκειμενική αξιολόγηση σε αντικειμενικό, μετρήσιμο και νομικά σημαντικό αποτέλεσμα.
• Το όργανο δεν είναι μόνο ένας εξισορροπητής αλλά και ένα διαγνωστικό εργαλείο: Η αδυναμία ισορροπίας ή η αστάθεια στην ανάγνωση είναι σημαντικά διαγνωστικά σημάδια που υποδηλώνουν πιο σοβαρά προβλήματα.
• Η κατανόηση της φυσικής των διεργασιών είναι το κλειδί για την επίλυση μη τυποποιημένων εργασιών: Η γνώση των διαφορών μεταξύ άκαμπτων και εύκαμπτων ρότορων, η κατανόηση της επίδρασης του συντονισμού επιτρέπει στους ειδικούς να λαμβάνουν σωστές αποφάσεις.

Η τήρηση των συστάσεων που περιγράφονται σε αυτόν τον οδηγό θα επιτρέψει στους τεχνικούς ειδικούς όχι μόνο να αντιμετωπίσουν με επιτυχία τυπικές εργασίες, αλλά και να διαγνώσουν και να λύσουν αποτελεσματικά πολύπλοκα, μη τετριμμένα προβλήματα κραδασμών περιστρεφόμενου εξοπλισμού.