بالانس روتور چیست؟ یک راهنمای جامع

تعریف: مفهوم اصلی متعادل‌سازی

Rotor balancing فرآیند سیستماتیک بهبود توزیع جرم یک جسم چرخان (روتور) است تا اطمینان حاصل شود که خط مرکزی جرم مؤثر با خط مرکزی هندسی واقعی آن مطابقت دارد. هنگامی که یک روتور نامتعادل است، نیروهای گریز از مرکز در طول چرخش ایجاد می‌شوند که منجر به ارتعاش بیش از حد، سر و صدا، کاهش عمر یاتاقان و خرابی بالقوه فاجعه‌بار می‌شود. هدف از متعادل‌سازی، به حداقل رساندن این نیروها با اضافه کردن یا حذف مقادیر دقیق وزن در مکان‌های خاص است، در نتیجه ارتعاش را به سطح قابل قبولی کاهش می‌دهد.

چرا ایجاد تعادل یک وظیفه حیاتی در نگهداری و تعمیرات است؟

عدم تعادل یکی از رایج‌ترین منابع ارتعاش در ماشین‌آلات دوار است. انجام بالانس دقیق فقط به کاهش ارتعاش مربوط نمی‌شود؛ بلکه یک فعالیت نگهداری حیاتی است که مزایای قابل توجهی را به همراه دارد:

• افزایش طول عمر بلبرینگ: نیروهای ناشی از عدم تعادل مستقیماً به یاتاقان‌ها منتقل می‌شوند. کاهش این نیروها به طور چشمگیری عمر یاتاقان‌ها را افزایش می‌دهد.
• قابلیت اطمینان بهبود یافته دستگاه: ارتعاش کمتر، فشار روی تمام اجزای ماشین، از جمله آب‌بندها، شفت‌ها و تکیه‌گاه‌های سازه‌ای را کاهش می‌دهد و منجر به خرابی‌های کمتری می‌شود.
• Enhanced Safety: سطح بالای ارتعاش می‌تواند باعث خرابی قطعات شود و خطرات ایمنی قابل توجهی را برای پرسنل ایجاد کند.
• کاهش سطح نویز: ارتعاش مکانیکی منبع اصلی سر و صدای صنعتی است. یک دستگاه متعادل بسیار بی‌صداتر کار می‌کند.
• مصرف انرژی کمتر: انرژی‌ای که در غیر این صورت با ایجاد ارتعاش و گرما هدر می‌رفت، به کار مفید تبدیل می‌شود و راندمان را بهبود می‌بخشد.

انواع بالانس: استاتیک در مقابل دینامیک

روش‌های بالانس بر اساس نوع عدم تعادلی که اصلاح می‌کنند، طبقه‌بندی می‌شوند. دو نوع اصلی، بالانس استاتیک و بالانس دینامیک هستند.

بالانس استاتیک (بالانس تک صفحه‌ای)

عدم تعادل استاتیک زمانی رخ می‌دهد که مرکز جرم روتور از محور چرخش آن خارج شود. این اغلب به صورت یک "نقطه سنگین" واحد تجسم می‌شود. بالانس استاتیک این مشکل را با اعمال یک وزنه اصلاحی واحد با زاویه ۱۸۰ درجه در مقابل نقطه سنگین اصلاح می‌کند. به این نوع عدم تعادل "استاتیک" می‌گویند زیرا این نوع عدم تعادل را می‌توان با روتور در حالت سکون (به عنوان مثال، روی غلتک‌های لبه چاقویی) تشخیص داد. این نوع برای روتورهای باریک و دیسکی شکل مانند فن‌ها، چرخ‌های سنگ‌زنی و چرخ‌های طیار که نسبت طول به قطر آنها کوچک است، مناسب است.

بالانس دینامیکی (بالانس دو صفحه‌ای)

عدم تعادل دینامیکی یک وضعیت پیچیده‌تر است که شامل عدم تعادل استاتیکی و عدم تعادل "کوپلینگ" می‌شود. عدم تعادل کوپلینگ زمانی رخ می‌دهد که دو نقطه سنگین مساوی در انتهای مخالف روتور، با فاصله ۱۸۰ درجه از یکدیگر، وجود داشته باشد. این امر یک حرکت گهواره‌ای یا گشتاور ایجاد می‌کند که فقط هنگام چرخش روتور قابل تشخیص است. تعادل دینامیکی برای اکثر روتورها، به ویژه آنهایی که طولی بزرگتر از قطر خود دارند (مانند آرمیچر موتور، شفت و توربین)، مورد نیاز است. این امر مستلزم انجام اصلاحاتی در حداقل دو صفحه مختلف در امتداد طول روتور برای خنثی کردن نیرو و عدم تعادل کوپلینگ است.

روش متعادل‌سازی: چگونه انجام می‌شود

بالانس مدرن معمولاً با استفاده از تجهیزات تخصصی و یک رویکرد سیستماتیک، اغلب با استفاده از روش ضریب نفوذ انجام می‌شود:

1. اجرای اولیه: دستگاه برای اندازه‌گیری دامنه ارتعاش اولیه و زاویه فاز ناشی از عدم تعادل موجود، راه‌اندازی می‌شود. از یک حسگر ارتعاش و یک تاکومتر (برای مرجع فاز) استفاده می‌شود.
2. اجرای وزن آزمایشی: یک وزنه آزمایشی مشخص به طور موقت در یک موقعیت زاویه‌ای مشخص در یک صفحه تصحیح به روتور متصل می‌شود.
3. اجرای دوم: دستگاه دوباره راه اندازی می‌شود و دامنه و فاز ارتعاش جدید اندازه‌گیری می‌شود. تغییر در ارتعاش (اختلاف بردار) صرفاً توسط وزنه آزمایشی ایجاد می‌شود.
4. محاسبه: با دانستن اینکه وزنه آزمایشی چگونه بر ارتعاش تأثیر گذاشته است، دستگاه متعادل‌کننده «ضریب تأثیر» را محاسبه می‌کند. سپس از این ضریب برای تعیین مقدار دقیق وزنه اصلاحی و زاویه دقیقی که باید برای خنثی کردن عدم تعادل اولیه قرار گیرد، استفاده می‌شود.
5. اصلاح و تأیید: وزنه آزمایشی برداشته می‌شود، وزنه تصحیح دائمی محاسبه شده نصب می‌شود و یک آزمایش نهایی برای تأیید کاهش ارتعاش به سطح قابل قبول انجام می‌شود. برای بالانس دو صفحه‌ای، این فرآیند برای صفحه دوم تکرار می‌شود.

استانداردها و تلرانس‌های مربوطه

سطوح ارتعاش قابل قبول دلخواه نیستند. آنها توسط استانداردهای بین‌المللی، به ویژه استانداردهای ... تعریف می‌شوند. ایزو ۲۱۹۴۰ سری (که جایگزین استاندارد قدیمی‌تر ISO 1940 شد). این استانداردها «درجه‌های کیفیت بالانس» (مثلاً G 6.3، G 2.5، G 1.0) را برای کلاس‌های مختلف ماشین‌آلات تعریف می‌کنند. عدد G پایین‌تر نشان‌دهنده تلورانس دقیق‌تر است. این درجه‌ها برای محاسبه حداکثر عدم تعادل باقیمانده مجاز برای یک روتور معین بر اساس جرم و سرعت سرویس آن استفاده می‌شوند و تضمین می‌کنند که الزامات عملیاتی را برآورده می‌کند.

← بازگشت به فهرست اصلی