بخش اول: مبانی نظری و نظارتی تعادل پویا

بالانس دینامیکی میدانی یکی از عملیات کلیدی در فناوری تنظیم ارتعاش است که با هدف افزایش عمر مفید تجهیزات صنعتی و جلوگیری از شرایط اضطراری انجام می‌شود. استفاده از ابزارهای قابل حمل مانند Balanset-1A امکان انجام این عملیات را مستقیماً در محل کار فراهم می‌کند و زمان از کارافتادگی و هزینه‌های مرتبط با برچیدن را به حداقل می‌رساند. با این حال، بالانس موفقیت‌آمیز نه تنها به توانایی کار با ابزار، بلکه به درک عمیق از فرآیندهای فیزیکی زیربنای ارتعاش و همچنین آگاهی از چارچوب نظارتی حاکم بر کیفیت کار نیز نیاز دارد.

اصل روش‌شناسی بر اساس نصب وزنه‌های آزمایشی و محاسبه ضرایب تأثیر عدم تعادل است. به عبارت ساده، این دستگاه ارتعاش (دامنه و فاز) یک روتور چرخان را اندازه‌گیری می‌کند، پس از آن کاربر به طور متوالی وزنه‌های آزمایشی کوچکی را در صفحات خاص اضافه می‌کند تا تأثیر جرم اضافی بر ارتعاش را "کالیبره" کند. بر اساس تغییرات در دامنه و فاز ارتعاش، دستگاه به طور خودکار جرم لازم و زاویه نصب وزنه‌های اصلاحی را برای از بین بردن عدم تعادل محاسبه می‌کند.

این رویکرد، روش موسوم به سه مرحله‌ای را برای بالانس دو صفحه‌ای پیاده‌سازی می‌کند: اندازه‌گیری اولیه و دو مرحله با وزنه‌های آزمایشی (یکی در هر صفحه). برای بالانس تک صفحه‌ای، معمولاً دو مرحله کافی است - بدون وزنه و با یک وزنه آزمایشی. در دستگاه‌های مدرن، تمام محاسبات لازم به طور خودکار انجام می‌شوند که به طور قابل توجهی فرآیند را ساده کرده و الزامات صلاحیت اپراتور را کاهش می‌دهد.

بخش ۱.۱: فیزیک عدم تعادل: تحلیل عمیق

در هسته هر ارتعاشی در تجهیزات دوار، عدم تعادل یا نابالانسی قرار دارد. عدم تعادل وضعیتی است که در آن جرم روتور نسبت به محور چرخش آن به طور ناهموار توزیع شده است. این توزیع ناهموار منجر به وقوع نیروهای گریز از مرکز می‌شود که به نوبه خود باعث ارتعاش تکیه‌گاه‌ها و کل ساختار دستگاه می‌شود. عواقب عدم تعادل رسیدگی نشده می‌تواند فاجعه‌بار باشد: از سایش زودرس و تخریب یاتاقان‌ها گرفته تا آسیب به فونداسیون و خود دستگاه. برای تشخیص و رفع مؤثر عدم تعادل، لازم است انواع آن به وضوح تشخیص داده شود.

انواع عدم تعادل

راه‌اندازی دستگاه متعادل‌کننده روتور با سیستم مانیتورینگ کنترل‌شده توسط کامپیوتر برای اندازه‌گیری نیروهای استاتیک و دینامیک جهت تشخیص عدم تعادل در اجزای موتور الکتریکی دوار.

عدم تعادل استاتیکی (تک صفحه‌ای): این نوع عدم تعادل با جابجایی مرکز جرم روتور به موازات محور چرخش مشخص می‌شود. در حالت ایستا، چنین روتوری که روی منشورهای افقی نصب شده است، همیشه با سمت سنگین به سمت پایین می‌چرخد. عدم تعادل ایستا برای روتورهای نازک و دیسکی شکل که نسبت طول به قطر (L/D) آنها کمتر از 0.25 است، مانند چرخ‌های سنگ‌زنی یا پروانه‌های باریک فن، غالب است. حذف عدم تعادل ایستا با نصب یک وزنه اصلاحی در یک صفحه اصلاح، به صورت قطری مقابل نقطه سنگین، امکان‌پذیر است.

عدم تعادل کوپل (گشتاور): این نوع زمانی اتفاق می‌افتد که محور اصلی اینرسی روتور، محور چرخش را در مرکز جرم قطع می‌کند اما با آن موازی نیست. عدم تعادل کوپل را می‌توان به صورت دو جرم نامتعادل با بزرگی برابر اما در جهت مخالف که در صفحات مختلف قرار دارند، نشان داد. در حالت ایستا، چنین روتوری در تعادل است و عدم تعادل فقط در طول چرخش به شکل "تکان خوردن" یا "لرزش" ظاهر می‌شود. برای جبران آن، نصب حداقل دو وزنه اصلاحی در دو صفحه مختلف مورد نیاز است که یک گشتاور جبرانی ایجاد می‌کند.

نمودار فنی دستگاه تست روتور موتور الکتریکی با سیم‌پیچ‌های مسی نصب‌شده بر روی یاتاقان‌های دقیق، متصل به تجهیزات نظارت الکترونیکی برای اندازه‌گیری دینامیک چرخشی.

عدم تعادل دینامیکی: این رایج‌ترین نوع عدم تعادل در شرایط واقعی است که ترکیبی از عدم تعادل‌های استاتیکی و کوپل را نشان می‌دهد. در این حالت، محور اصلی مرکزی اینرسی روتور با محور چرخش منطبق نیست و آن را در مرکز جرم قطع نمی‌کند. برای از بین بردن عدم تعادل دینامیکی، اصلاح جرم حداقل در دو صفحه ضروری است. ابزارهای دو کاناله مانند Balanset-1A به طور خاص برای حل این مشکل طراحی شده‌اند.

عدم تعادل شبه استاتیکی: این یک مورد خاص از عدم تعادل دینامیکی است که در آن محور اصلی اینرسی، محور چرخش را قطع می‌کند اما در مرکز جرم روتور قرار ندارد. این یک تمایز ظریف اما مهم برای تشخیص سیستم‌های روتور پیچیده است.

روتورهای صلب و انعطاف‌پذیر: تمایز اساسی

یکی از مفاهیم اساسی در بالانس، تمایز بین روتورهای صلب و انعطاف‌پذیر است. این تمایز، امکان و روش‌شناسی بالانس موفق را تعیین می‌کند.

روتور صلب: یک روتور در صورتی صلب در نظر گرفته می‌شود که فرکانس چرخش عملیاتی آن به طور قابل توجهی کمتر از اولین فرکانس بحرانی آن باشد و تحت تأثیر نیروهای گریز از مرکز دچار تغییر شکل‌های الاستیک (انحرافات) قابل توجهی نشود. متعادل‌سازی چنین روتوری معمولاً با موفقیت در دو صفحه اصلاح انجام می‌شود. دستگاه‌های Balanset-1A در درجه اول برای کار با روتورهای صلب طراحی شده‌اند.

روتور انعطاف‌پذیر: یک روتور در صورتی انعطاف‌پذیر در نظر گرفته می‌شود که در فرکانس چرخشی نزدیک به یکی از فرکانس‌های بحرانی خود یا بیشتر از آن کار کند. در این حالت، انحراف شفت الاستیک با جابجایی مرکز جرم قابل مقایسه می‌شود و خود به طور قابل توجهی در ارتعاش کلی نقش دارد.

تلاش برای متعادل‌سازی یک روتور انعطاف‌پذیر با استفاده از روش روتورهای صلب (در دو صفحه) اغلب منجر به شکست می‌شود. نصب وزنه‌های اصلاحی ممکن است لرزش را در سرعت پایین و زیر رزونانس جبران کند، اما هنگام رسیدن به سرعت عملیاتی، هنگامی که روتور خم می‌شود، همین وزنه‌ها ممکن است با تحریک یکی از حالت‌های ارتعاش خمشی، لرزش را افزایش دهند. این یکی از دلایل اصلی است که چرا متعادل‌سازی "کار نمی‌کند"، اگرچه همه اقدامات با دستگاه به درستی انجام می‌شود. قبل از شروع کار، طبقه‌بندی روتور با مرتبط کردن سرعت عملیاتی آن با فرکانس‌های بحرانی شناخته شده (یا محاسبه شده) بسیار مهم است.

اگر دور زدن رزونانس غیرممکن باشد (برای مثال، اگر دستگاه دارای سرعت ثابتی است که همزمان با سرعت رزونانس است)، توصیه می‌شود در حین بالانس، شرایط نصب دستگاه را به طور موقت تغییر دهید (برای مثال، سفتی تکیه‌گاه را شل کنید یا واشرهای الاستیک موقت نصب کنید). پس از رفع عدم تعادل روتور و بازگشت لرزش به حالت عادی، می‌توان دستگاه را به شرایط نصب استاندارد بازگرداند.

بخش ۱.۲: چارچوب نظارتی: استانداردهای ISO

استانداردها در زمینه بالانس چندین کارکرد کلیدی دارند: آنها اصطلاحات فنی یکپارچه‌ای را ایجاد می‌کنند، الزامات کیفی را تعریف می‌کنند و مهم‌تر از همه، به عنوان مبنایی برای مصالحه بین ضرورت فنی و امکان‌سنجی اقتصادی عمل می‌کنند. الزامات کیفی بیش از حد برای بالانس مضر هستند، بنابراین استانداردها به تعیین میزان توصیه شده برای کاهش عدم بالانس کمک می‌کنند. علاوه بر این، می‌توان از آنها در روابط قراردادی بین تولیدکنندگان و مشتریان برای تعیین معیارهای پذیرش استفاده کرد.

ISO 1940-1-2007 (ISO 1940-1): الزامات کیفی برای بالانس روتورهای صلب

نرم‌افزار برای بالانسر قابل حمل و آنالیزور ارتعاش Balanset-1A. محاسبه‌گر تلرانس تعادل (ISO 1940)

این استاندارد، سند اساسی برای تعیین عدم تعادل باقیمانده مجاز است. این استاندارد مفهوم درجه کیفیت بالانس (G) را معرفی می‌کند که به نوع ماشین و فرکانس چرخش عملیاتی آن بستگی دارد.

درجه کیفی G: هر نوع تجهیزات با یک درجه کیفی خاص مطابقت دارد که صرف نظر از سرعت چرخش ثابت می‌ماند. به عنوان مثال، درجه G6.3 برای سنگ شکن‌ها و G2.5 برای آرمیچر موتورهای الکتریکی و توربین‌ها توصیه می‌شود.

محاسبه عدم تعادل باقیمانده مجاز (U)_{به ازای هر}): این استاندارد امکان محاسبه مقدار مجاز عدم تعادل خاص را فراهم می‌کند که به عنوان یک شاخص هدف در طول بالانس عمل می‌کند. محاسبه در دو مرحله انجام می‌شود:

1. تعیین عدم تعادل مجاز ویژه (e_{به ازای هر}) با استفاده از فرمول:
   ای_{به ازای هر} = (G × 9549) / n
   که در آن G درجه کیفیت بالانس (مثلاً ۲.۵) است، n فرکانس چرخش عملیاتی، دور در دقیقه است. واحد اندازه‌گیری e_{به ازای هر} g·mm/kg یا μm است.
2. تعیین عدم تعادل باقیمانده مجاز (U)_{به ازای هر}) برای کل روتور:
   یو_{به ازای هر} = ه_{به ازای هر} × م
   که در آن M جرم روتور، بر حسب کیلوگرم است. واحد اندازه‌گیری برای U_{به ازای هر} گرم · میلی متر است.

برای مثال، برای یک روتور موتور الکتریکی با جرم ۵ کیلوگرم، که با سرعت ۳۰۰۰ دور در دقیقه و درجه کیفی G2.5 کار می‌کند، محاسبه به صورت زیر خواهد بود:

ای_{به ازای هر} = (2.5 × 9549) / 3000 ≈ 7.96 میکرومتر (یا گرم · میلی‌متر بر کیلوگرم).

یو_{به ازای هر} = ۷.۹۶ × ۵ = ۳۹.۸ گرم بر میلی‌متر.

این بدان معناست که پس از بالانس، عدم بالانسی باقیمانده نباید از ۳۹.۸ گرم بر میلی‌متر مربع بیشتر شود.

استفاده از این استاندارد، ارزیابی ذهنی «ارتعاش هنوز خیلی زیاد است» را به یک معیار عینی و قابل اندازه‌گیری تبدیل می‌کند. اگر گزارش نهایی بالانس تولید شده توسط نرم‌افزار دستگاه نشان دهد که عدم بالانس باقیمانده در محدوده‌ی تحمل ISO است، کار با کیفیت انجام شده تلقی می‌شود که این امر از مجری در موقعیت‌های مورد اختلاف محافظت می‌کند.

ISO 20806-2007 (ISO 20806): تعادل در محل

این استاندارد مستقیماً فرآیند متعادل‌سازی میدان را تنظیم می‌کند.

مزایا: مزیت اصلی بالانس درجا این است که روتور در شرایط عملیاتی واقعی، روی تکیه‌گاه‌هایش و تحت بار عملیاتی، بالانس می‌شود. این امر به طور خودکار خواص دینامیکی سیستم تکیه‌گاه و تأثیر اجزای متصل به قطار شفت را که نمی‌توان در یک دستگاه بالانس مدل‌سازی کرد، در نظر می‌گیرد.

معایب و محدودیت‌ها: این استاندارد همچنین معایب قابل توجهی را نشان می‌دهد که باید هنگام برنامه‌ریزی کار در نظر گرفته شوند.

• دسترسی محدود: اغلب دسترسی به صفحات اصلاح در یک دستگاه مونتاژ شده دشوار است و امکان نصب وزنه را محدود می‌کند.
• نیاز به دوره‌های آزمایشی: فرآیند متعادل‌سازی نیازمند چندین چرخه «شروع-توقف» دستگاه است که ممکن است از نقطه نظر فرآیند تولید و بهره‌وری اقتصادی غیرقابل قبول باشد.
• مشکل با عدم تعادل شدید: در مواردی که عدم تعادل اولیه بسیار زیاد باشد، محدودیت‌های انتخاب صفحه و جرم وزنه اصلاحی ممکن است امکان دستیابی به کیفیت تعادل مورد نیاز را فراهم نکند.

سایر استانداردهای مرتبط

برای کامل بودن، باید به استانداردهای دیگری مانند سری ISO 21940 (جایگزین ISO 1940)، ISO 8821 (تنظیم‌کننده‌ی ملاحظات تأثیر کلید) و ISO 11342 (برای روتورهای انعطاف‌پذیر) اشاره شود.

بخش دوم: راهنمای عملی بالانس با دستگاه‌های Balanset-1A

موفقیت در بالانس کردن به 80% بستگی به دقت و صحت کارهای مقدماتی دارد. اکثر خرابی‌ها مربوط به نقص دستگاه نیستند، بلکه به نادیده گرفتن عواملی که بر تکرارپذیری اندازه‌گیری تأثیر می‌گذارند، مربوط می‌شوند. اصل اصلی آماده‌سازی، حذف سایر منابع احتمالی ارتعاش است تا دستگاه فقط اثر عدم بالانس را اندازه‌گیری کند.

بخش ۲.۱: مبانی موفقیت: عیب‌یابی پیش از بالانس و آماده‌سازی ماشین

قبل از اتصال دستگاه، لازم است که عیب‌یابی و آماده‌سازی کامل مکانیزم انجام شود.

مرحله ۱: تشخیص اولیه ارتعاش (آیا واقعاً عدم تعادل وجود دارد؟)

قبل از بالانس کردن، انجام اندازه‌گیری اولیه ارتعاش در حالت ارتعاش‌سنج مفید است. نرم‌افزار Balanset-1A دارای حالت "ارتعاش‌سنج" (دکمه F5) است که در آن می‌توانید ارتعاش کلی و به طور جداگانه قطعه را در فرکانس چرخش (1×) قبل از نصب هرگونه وزنه اندازه‌گیری کنید. چنین تشخیصی به درک ماهیت ارتعاش کمک می‌کند: اگر دامنه هارمونیک چرخشی اصلی نزدیک به ارتعاش کلی باشد، به احتمال زیاد منبع ارتعاش غالب، عدم تعادل روتور است و بالانس مؤثر است. همچنین، قرائت فاز و ارتعاش از اندازه‌گیری تا اندازه‌گیری دیگر باید پایدار باشد و بیش از 5-10% تغییر نکند.

برای ارزیابی اولیه وضعیت دستگاه، از دستگاه در حالت ارتعاش‌سنج یا آنالیز طیف (FFT) استفاده کنید.

علامت کلاسیک عدم تعادل: طیف ارتعاش باید تحت سلطه یک پیک در فرکانس چرخشی روتور باشد (پیک در فرکانس ۱x RPM). دامنه این مولفه در جهت‌های افقی و عمودی باید قابل مقایسه باشد و دامنه سایر هارمونیک‌ها باید به طور قابل توجهی پایین‌تر باشد.

علائم سایر نقص‌ها: اگر طیف حاوی پیک‌های قابل توجهی در فرکانس‌های دیگر (مثلاً 2x، 3x RPM) یا در فرکانس‌های غیر چندگانه باشد، این نشان دهنده وجود مشکلات دیگری است که باید قبل از بالانس برطرف شوند. به عنوان مثال، پیک در 2x RPM اغلب نشان دهنده ناهمراستایی شفت است.

مرحله ۲: بازرسی مکانیکی جامع (چک لیست)

روتور: تمام سطوح روتور (پره‌های فن، چکش‌های خردکن و غیره) را کاملاً از خاک، زنگ‌زدگی و مواد چسبیده به سطح تمیز کنید. حتی مقدار کمی خاک در شعاع بزرگ، عدم تعادل قابل توجهی ایجاد می‌کند. عدم وجود عناصر شکسته یا گم شده (پره‌ها، چکش‌ها) و قطعات شل را بررسی کنید.

بلبرینگ‌ها: مجموعه یاتاقان‌ها را از نظر لقی بیش از حد، صدای اضافی و گرمای بیش از حد بررسی کنید. یاتاقان‌های فرسوده با لقی زیاد، امکان اندازه‌گیری پایدار را فراهم نمی‌کنند و بالانس را غیرممکن می‌سازند. لازم است تناسب یاتاقان‌های روتور با پوسته و لقی یاتاقان‌ها بررسی شود.

فونداسیون و اسکلت: مطمئن شوید که دستگاه روی یک فونداسیون سفت نصب شده است. سفت بودن پیچ‌های لنگر و عدم وجود ترک در قاب را بررسی کنید. وجود "پایه نرم" (وقتی یک تکیه‌گاه با فونداسیون متناسب نیست) یا صلبیت ناکافی سازه تکیه‌گاه منجر به جذب انرژی ارتعاش و قرائت‌های ناپایدار و غیرقابل پیش‌بینی خواهد شد.

رانندگی: برای تسمه‌های محرک، کشش و وضعیت تسمه را بررسی کنید. برای اتصالات کوپلینگ - هم‌ترازی شفت. عدم هم‌ترازی می‌تواند باعث ایجاد لرزش در فرکانس ۲ برابر دور در دقیقه شود که اندازه‌گیری‌ها را در فرکانس چرخشی تحریف می‌کند.

Safety: از وجود و قابلیت سرویس‌دهی تمام محافظ‌ها اطمینان حاصل کنید. محل کار باید عاری از اشیاء خارجی و افراد باشد.

بخش ۲.۲: تنظیم و پیکربندی ابزار دقیق

نصب صحیح حسگر، کلید دستیابی به داده‌های دقیق و قابل اعتماد است.

نصب سخت‌افزار

حسگرهای لرزش (شتاب‌سنج):

• کابل‌های حسگر را به کانکتورهای ابزار دقیق مربوطه وصل کنید (مثلاً X1 و X2 برای Balanset-1A).
• سنسورها را تا حد امکان روی محفظه یاتاقان‌ها نزدیک به روتور نصب کنید.
• نکته کلیدی: برای به دست آوردن حداکثر سیگنال (بالاترین حساسیت)، سنسورها باید در جهتی نصب شوند که لرزش حداکثر باشد. برای اکثر ماشین‌های افقی، این جهت افقی است، زیرا سختی فونداسیون در این صفحه معمولاً کمتر است. برای اطمینان از تماس محکم، از یک پایه مغناطیسی قوی یا پایه رزوه‌دار استفاده کنید. یک سنسور با اتصال ضعیف یکی از دلایل اصلی به دست آوردن داده‌های نادرست است.

سنسور فاز (تاکومتر لیزری):

• سنسور را به ورودی مخصوص (X3 برای Balanset-1A) وصل کنید.
• یک تکه کوچک نوار بازتابنده را به شفت یا دیگر قسمت‌های چرخان روتور بچسبانید. نوار باید تمیز باشد و کنتراست خوبی ایجاد کند.
• دورسنج را روی پایه مغناطیسی آن نصب کنید تا پرتو لیزر در کل دور به طور پایدار به علامت برخورد کند. مطمئن شوید که دستگاه مقدار دور در دقیقه (RPM) پایداری را نشان می‌دهد.

اگر سنسور علامت را «نفهمد» یا برعکس، پالس‌های اضافی بدهد، باید عرض/رنگ علامت یا حساسیت/زاویه سنسور را اصلاح کنید. برای مثال، اگر عناصر براق روی روتور وجود دارد، می‌توان آنها را با نوار مات پوشاند تا لیزر را منعکس نکنند. هنگام کار در فضای باز یا در اتاق‌های روشن، در صورت امکان، سنسور را از نور مستقیم محافظت کنید، زیرا نور شدید می‌تواند برای سنسور فاز تداخل ایجاد کند.

پیکربندی نرم‌افزار (Balanset-1A)

• نرم‌افزار را (به عنوان مدیر سیستم) اجرا کنید و ماژول رابط USB را متصل کنید.
• به ماژول متعادل‌سازی بروید. یک رکورد جدید برای واحدی که قرار است متعادل شود ایجاد کنید و نام، جرم و سایر داده‌های موجود را وارد کنید.
• نوع بالانس را انتخاب کنید: برای روتورهای باریک، تک صفحه‌ای (استاتیک) یا برای اکثر موارد دیگر، دو صفحه‌ای (دینامیک).
• صفحات اصلاح را تعریف کنید: مکان‌هایی را روی روتور انتخاب کنید که وزنه‌های اصلاحی بتوانند به طور ایمن و قابل اعتمادی نصب شوند (مثلاً دیسک عقب پروانه فن، شیارهای مخصوص روی شفت).

بخش ۲.۳: روش متعادل‌سازی: راهنمای گام به گام

این روش بر اساس روش ضریب تأثیر است، که در آن دستگاه «یاد می‌گیرد» که روتور چگونه به نصب یک جرم مشخص واکنش نشان می‌دهد. دستگاه‌های Balanset-1A این فرآیند را خودکار می‌کنند.

چنین رویکردی، روش موسوم به سه مرحله‌ای را برای بالانس دو صفحه‌ای پیاده‌سازی می‌کند: اندازه‌گیری اولیه و دو مرحله با وزنه‌های آزمایشی (یکی در هر صفحه).

اجرای ۰: اندازه‌گیری اولیه

• دستگاه را روشن کنید و سرعت چرخش آن را به حالت پایدار برسانید. بسیار مهم است که سرعت چرخش در تمام دفعات بعدی یکسان باشد.
• در برنامه، اندازه‌گیری را شروع کنید. دستگاه دامنه ارتعاش اولیه و مقادیر فاز (به اصطلاح بردار اولیه "O") را ثبت می‌کند.

دستگاه تست موتور صنعتی با روتور سیم‌پیچی شده مسی نصب شده بر روی یاتاقان‌های دقیق، دارای سیستم نظارت کامپیوتری برای تجزیه و تحلیل و تشخیص عملکرد الکتریکی.

رابط نرم‌افزاری بالانس دینامیکی دو صفحه‌ای که داده‌های تحلیل ارتعاش را با شکل موج‌های حوزه زمان و نمودارهای طیف فرکانسی برای تشخیص ماشین‌آلات دوار نمایش می‌دهد.

مرحله ۱: وزنه آزمایشی در صفحه ۱

• دستگاه را متوقف کنید.
• انتخاب وزنه آزمایشی: این مرحله، بسته به اپراتور، بحرانی‌ترین مرحله است. جرم وزنه آزمایشی باید به اندازه‌ای باشد که تغییر قابل توجهی در پارامترهای ارتعاش ایجاد کند (تغییر دامنه حداقل 20-30% یا تغییر فاز حداقل 20-30 درجه). اگر این تغییر خیلی کوچک باشد، دقت محاسبه پایین خواهد بود. این اتفاق می‌افتد زیرا سیگنال مفید ضعیف از وزنه آزمایشی در نویز سیستم (لقی یاتاقان، تلاطم جریان) "غرق" می‌شود و منجر به محاسبه نادرست ضریب نفوذ می‌شود.
• نصب وزنه آزمایشی: وزنه آزمایشی توزین شده را محکم وصل کنید (متر)_t) در شعاع معلوم (r) در صفحه ۱. محل نصب باید در برابر نیروی گریز از مرکز مقاومت کند. موقعیت زاویه‌ای وزنه را نسبت به علامت فاز ثبت کنید.
• دستگاه را با همان سرعت پایدار روشن کنید.
• اندازه‌گیری دوم را انجام دهید. دستگاه بردار ارتعاش جدید ("O+T") را ثبت خواهد کرد.
• دستگاه را متوقف کنید و وزنه آزمایشی را بردارید (مگر اینکه برنامه طور دیگری مشخص کرده باشد).

تصویر سه‌بعدی از دستگاه تست روتور موتور الکتریکی با سیم‌پیچ‌های مسی نصب‌شده بر روی تجهیزات بالانس دقیق، متصل به حسگرهای تشخیصی و لپ‌تاپ برای تحلیل عملکرد.

رابط نرم‌افزاری بالانس دینامیکی دو صفحه‌ای که تحلیل ارتعاشات را با شکل موج‌های حوزه زمان و طیف فرکانسی برای بالانس ماشین‌آلات دوار در حدود ۲۹۶۰ دور در دقیقه نشان می‌دهد.

مرحله ۲: وزنه آزمایشی در صفحه ۲ (برای بالانس دو صفحه‌ای)

• دقیقاً مراحل مرحله ۲ را تکرار کنید، اما این بار وزنه آزمایشی را در صفحه ۲ نصب کنید.
• وزنه آزمایشی را شروع کنید، اندازه بگیرید، متوقف کنید و بردارید.

دستگاه تست موتور صنعتی با سیم‌پیچ‌های مسی نصب شده بر روی پایه‌های نگهدارنده، دارای تشخیص کنترل‌شده با لپ‌تاپ برای تجزیه و تحلیل عملکرد و راندمان موتور الکتریکی.

رابط کاربری دستگاه بالانس دینامیکی دو صفحه‌ای که نتایج تحلیل ارتعاش و محاسبات اصلاح جرم برای تجهیزات دوار را به همراه خوانش‌های عدم تعادل باقیمانده نشان می‌دهد.

محاسبه و نصب وزنه‌های اصلاحی

• بر اساس تغییرات برداری ثبت شده در طول آزمایش‌ها، برنامه به طور خودکار جرم و زاویه نصب وزنه اصلاحی را برای هر صفحه محاسبه می‌کند.
• زاویه نصب معمولاً از محل وزنه آزمایشی در جهت چرخش روتور اندازه‌گیری می‌شود.
• وزنه‌های اصلاحی دائمی را محکم وصل کنید. هنگام جوشکاری، به یاد داشته باشید که خود جوش نیز جرم دارد. هنگام استفاده از پیچ و مهره، جرم آنها باید در نظر گرفته شود.

مدل رندر سه‌بعدی از یک سیم‌پیچ الکترومغناطیسی بزرگ یا استاتور موتور که بر روی دستگاه آزمایش نصب شده است، با سیم‌پیچ‌های مسی و تجهیزات نظارتی برای تجزیه و تحلیل الکتریکی و ارزیابی عملکرد.

رابط نرم‌افزاری دستگاه بالانس دینامیکی که نتایج بالانس دو صفحه‌ای را با جرم‌های اصلاحی 0.290 گرم و 0.270 گرم در زوایای خاص برای حذف لرزش نمایش می‌دهد.

تحلیل بالانس دینامیکی دو صفحه‌ای که نمودارهای قطبی برای اصلاح روتور را نشان می‌دهد. رابط، الزامات افزایش جرم (0.290 گرم در 206 درجه برای صفحه 1، 0.270 گرم در 9 درجه برای صفحه 2) را برای به حداقل رساندن لرزش و دستیابی به تعادل مکانیکی در ماشین‌آلات دوار نمایش می‌دهد.

مرحله ۳: اندازه‌گیری تأیید و متعادل‌سازی دقیق

• دستگاه را دوباره روشن کنید.
• برای ارزیابی سطح ارتعاش باقیمانده، یک اندازه‌گیری کنترلی انجام دهید.
• مقدار به دست آمده را با تلرانس محاسبه شده طبق استاندارد ISO 1940-1 مقایسه کنید.
• اگر ارتعاش همچنان از حد مجاز فراتر رود، دستگاه با استفاده از ضرایب تأثیر از پیش شناخته شده، یک اصلاح کوچک "دقیق" (تریم) محاسبه می‌کند. این وزنه اضافی را نصب کنید و دوباره بررسی کنید. معمولاً یک یا دو چرخه بالانس دقیق کافی است.
• پس از اتمام، گزارش و ضرایب تأثیر را برای استفاده‌های احتمالی بعدی در دستگاه‌های مشابه ذخیره کنید.

تصویر سه‌بعدی از مجموعه روتور موتور الکتریکی روی تجهیزات تست، شامل سیم‌پیچ‌های مسی با نشانگرهای تشخیصی سبز و دستگاه‌های اندازه‌گیری متصل برای تجزیه و تحلیل کنترل کیفیت.

رابط نرم‌افزاری بالانس دینامیکی دو صفحه‌ای که نتایج اندازه‌گیری ارتعاش و محاسبات اصلاحی را برای ماشین‌آلات دوار نشان می‌دهد، جرم‌های آزمایشی، زوایا و مقادیر عدم تعادل باقیمانده را نمایش می‌دهد.

بخش سوم: حل مسئله و عیب‌یابی پیشرفته

این بخش به پیچیده‌ترین جنبه‌های متعادل‌سازی میدان اختصاص داده شده است - موقعیت‌هایی که روش استاندارد نتیجه‌ای نمی‌دهد.

بالانس دینامیکی شامل چرخش قطعات عظیم است، بنابراین رعایت رویه‌های ایمنی بسیار مهم است. در زیر اقدامات ایمنی اصلی هنگام بالانس روتورها در محل آورده شده است:

اقدامات ایمنی

جلوگیری از روشن شدن تصادفی (Lockout/Tagout): قبل از شروع کار، لازم است که درایو روتور را از برق بکشید و جدا کنید. علائم هشدار دهنده روی دستگاه‌های استارت نصب شده‌اند تا کسی اشتباهاً دستگاه را روشن نکند. خطر اصلی، روشن شدن ناگهانی روتور در حین نصب وزنه یا سنسور است. بنابراین، قبل از نصب وزنه‌های آزمایشی یا اصلاحی، شفت باید به طور قابل اعتمادی متوقف شود و روشن شدن آن بدون اطلاع شما غیرممکن باشد. به عنوان مثال، سوئیچ اتوماتیک موتور را قطع کنید و یک قفل با برچسب آویزان کنید یا فیوزها را بردارید. تنها پس از اطمینان از اینکه روتور خود به خود روشن نمی‌شود، می‌توان نصب وزنه را انجام داد.

تجهیزات حفاظت فردی: هنگام کار با قطعات چرخان، از تجهیزات حفاظت فردی مناسب استفاده کنید. عینک ایمنی یا محافظ صورت برای محافظت در برابر پرتاب احتمالی قطعات کوچک یا وزنه‌ها الزامی است. دستکش - در صورت لزوم (آنها در هنگام نصب وزنه از دست‌ها محافظت می‌کنند، اما در طول اندازه‌گیری‌ها بهتر است بدون لباس گشاد و دستکش‌هایی که می‌توانند به قطعات چرخان گیر کنند، کار کنید). لباس باید تنگ و بدون لبه‌های شل باشد. موهای بلند باید زیر پوشش سر قرار داده شوند. استفاده از گوش‌گیر یا هدفون - هنگام کار با دستگاه‌های پرسروصدا (به عنوان مثال، متعادل کردن فن‌های بزرگ می‌تواند با صدای شدید همراه باشد). اگر از جوشکاری برای اتصال وزنه استفاده می‌شود - علاوه بر این، ماسک جوشکاری و دستکش جوشکاری نیز بپوشید و مواد قابل اشتعال را از محل دور کنید.

منطقه خطر در اطراف دستگاه: دسترسی افراد غیرمجاز به منطقه تعادل را محدود کنید. در طول آزمایش‌ها، موانع یا حداقل نوارهای هشدار دهنده در اطراف دستگاه نصب می‌شوند. شعاع منطقه خطر حداقل ۳-۵ متر و برای روتورهای بزرگ حتی بیشتر است. هیچ کس نباید در طول شتاب‌گیری روتور روی خط قطعات چرخان یا نزدیک صفحه چرخش آن باشد. برای شرایط اضطراری آماده باشید: اپراتور باید یک دکمه توقف اضطراری آماده داشته باشد یا نزدیک کلید برق باشد تا در صورت بروز سر و صدای اضافی، لرزش بالاتر از حد مجاز یا پرتاب وزنه، فوراً دستگاه را از برق بکشد.

اتصال وزنه قابل اعتماد: هنگام اتصال وزنه‌های اصلاحی آزمایشی یا دائمی، به تثبیت آنها توجه ویژه‌ای داشته باشید. وزنه‌های آزمایشی موقت اغلب با پیچ به سوراخ موجود متصل می‌شوند یا با نوار چسب/نوار دو طرفه محکم (برای وزنه‌های کوچک و سرعت‌های پایین) چسبانده می‌شوند، یا در چند نقطه جوش داده می‌شوند (در صورت ایمن بودن و جنس مواد). وزنه‌های اصلاحی دائمی باید به طور قابل اعتماد و برای مدت طولانی ثابت شوند: به عنوان یک قاعده، آنها جوش داده می‌شوند، با پیچ/پیچ پیچ می‌شوند، یا سوراخکاری فلزی (برداشتن جرم) در مکان‌های مورد نیاز انجام می‌شود. گذاشتن وزنه ضعیف روی روتور (به عنوان مثال، با آهنربای بدون پشتیبان یا چسب ضعیف) در حین چرخش کاملاً ممنوع است - وزنه خارج شده به یک پرتابه خطرناک تبدیل می‌شود. همیشه نیروی گریز از مرکز را محاسبه کنید: حتی یک پیچ 10 گرمی با سرعت 3000 دور در دقیقه نیروی خروج زیادی ایجاد می‌کند، بنابراین اتصال باید با حاشیه زیادی در برابر اضافه بار مقاومت کند. پس از هر توقف، قبل از شروع مجدد روتور، بررسی کنید که آیا اتصال وزنه آزمایشی شل شده است یا خیر.

ایمنی تجهیزات الکتریکی: دستگاه Balanset-1A معمولاً از پورت USB لپ‌تاپ تغذیه می‌شود که ایمن است. اما اگر لپ‌تاپ از طریق آداپتور به شبکه ۲۲۰ ولت متصل باشد، باید اقدامات ایمنی الکتریکی عمومی رعایت شود - از یک پریز برق دارای اتصال زمین قابل استفاده استفاده کنید، کابل‌ها را از مناطق مرطوب یا گرم عبور ندهید، تجهیزات را از رطوبت محافظت کنید. جدا کردن یا تعمیر دستگاه Balanset یا منبع تغذیه آن در حین اتصال به شبکه ممنوع است. تمام اتصالات سنسور فقط با دستگاه بدون برق (USB جدا شده یا برق لپ‌تاپ قطع شده است) انجام می‌شود. اگر ولتاژ ناپایدار یا تداخل الکتریکی قوی در محل کار وجود دارد، توصیه می‌شود لپ‌تاپ را از یک منبع مستقل (UPS، باتری) تغذیه کنید تا از تداخل در سیگنال‌ها یا خاموش شدن دستگاه جلوگیری شود.

محاسبه ویژگی‌های روتور: برخی از روتورها ممکن است نیاز به اقدامات احتیاطی بیشتری داشته باشند. به عنوان مثال، هنگام بالانس روتورهای پرسرعت، مطمئن شوید که از سرعت مجاز تجاوز نمی‌کنند ("فرار نکنید"). برای این کار، می‌توان از محدودیت‌های تاکومتری استفاده کرد یا فرکانس چرخش را از قبل بررسی کرد. روتورهای بلند انعطاف‌پذیر در حین چرخش می‌توانند از سرعت‌های بحرانی عبور کنند - آماده باشید تا در ارتعاشات بیش از حد، به سرعت دورها را کاهش دهید. اگر بالانس روی واحدی با سیال عامل (مثلاً پمپ، سیستم هیدرولیک) انجام می‌شود - مطمئن شوید که در حین بالانس هیچ گونه منبع سیال یا تغییر بار دیگری وجود نخواهد داشت.

مستندسازی و ارتباطات: طبق قوانین ایمنی شغلی، مطلوب است که دستورالعمل‌هایی برای انجام ایمن کار تعادل به طور خاص برای شرکت شما وجود داشته باشد. این دستورالعمل‌ها باید تمام اقدامات ذکر شده و احتمالاً موارد اضافی (به عنوان مثال، الزامات حضور ناظر دوم، بازرسی ابزار قبل از کار و غیره) را تجویز کنند. کل تیم درگیر در کار را با این دستورالعمل‌ها آشنا کنید. قبل از شروع آزمایش‌ها، یک جلسه توجیهی کوتاه برگزار کنید: چه کسی چه کاری را انجام می‌دهد، چه زمانی باید توقف را اعلام کند، چه علائم مرسومی را نشان دهد. این امر به ویژه در صورتی اهمیت دارد که یک نفر در پنل کنترل و دیگری در تجهیزات اندازه‌گیری باشد.

رعایت اقدامات ذکر شده، خطرات را در حین بالانس کردن به حداقل می‌رساند. به یاد داشته باشید که ایمنی بالاتر از سرعت بالانس کردن است. بهتر است زمان بیشتری را صرف آماده‌سازی و کنترل کنید تا اینکه اجازه دهید حادثه‌ای رخ دهد. در تمرین بالانس کردن، موارد شناخته شده‌ای وجود دارد که نادیده گرفتن قوانین (به عنوان مثال، اتصال ضعیف وزنه) منجر به حوادث و جراحات شده است. بنابراین، با مسئولیت‌پذیری به این فرآیند نزدیک شوید: بالانس کردن نه تنها یک عمل فنی است، بلکه یک عمل بالقوه خطرناک نیز هست که نیاز به نظم و انضباط و توجه دارد.

بخش ۳.۱: تشخیص و غلبه بر ناپایداری اندازه‌گیری (قرائت‌های «شناور»)

علامت: در طول اندازه‌گیری‌های مکرر تحت شرایط یکسان، دامنه و/یا فاز قرائت‌ها به طور قابل توجهی تغییر می‌کنند ("شناور"، "پرش"). این امر محاسبه تصحیح را غیرممکن می‌سازد.

علت ریشه ای: دستگاه نقص فنی ندارد. دستگاه به طور دقیق گزارش می‌دهد که پاسخ ارتعاشی سیستم ناپایدار و غیرقابل پیش‌بینی است. وظیفه متخصص این است که منبع این ناپایداری را پیدا و از بین ببرد.

الگوریتم تشخیصی سیستماتیک:

• شل شدگی مکانیکی: این شایع‌ترین علت است. سفت شدن پیچ‌های نصب محفظه یاتاقان، پیچ‌های لنگر قاب را بررسی کنید. ترک‌های موجود در فونداسیون یا قاب را بررسی کنید. "پایه نرم" را از بین ببرید.
• عیوب بلبرینگ: لقی داخلی بیش از حد در یاتاقان‌های غلتشی یا سایش پوسته یاتاقان باعث می‌شود که شفت به صورت نامنظم درون تکیه‌گاه حرکت کند و منجر به قرائت‌های ناپایدار شود.
• ناپایداری مرتبط با فرآیند:
  • آیرودینامیک (فن‌ها): جریان هوای متلاطم، جدایش جریان از پره‌ها می‌تواند باعث ایجاد اثرات نیروی تصادفی بر پروانه شود.
  • هیدرولیک (پمپ‌ها): کاویتاسیون - تشکیل و فروپاشی حباب‌های بخار در مایع - شوک‌های هیدرولیکی قدرتمند و تصادفی ایجاد می‌کند. این شوک‌ها سیگنال تناوبی عدم تعادل را کاملاً می‌پوشانند و ایجاد تعادل را غیرممکن می‌کنند.
  • حرکت جرم داخلی (سنگ شکن ها، آسیاب ها): در حین کار، مواد می‌توانند درون روتور حرکت کرده و توزیع مجدد شوند و به عنوان "عدم تعادل متحرک" عمل کنند.
• رزونانس: اگر سرعت کارکرد بسیار نزدیک به فرکانس طبیعی سازه باشد، حتی تغییرات جزئی سرعت (۵۰ تا ۱۰۰ دور در دقیقه) باعث تغییرات بزرگی در دامنه و فاز ارتعاش می‌شود. بالانس کردن در ناحیه رزونانس غیرممکن است. لازم است یک آزمایش coast-down (هنگام توقف دستگاه) انجام شود تا پیک‌های رزونانس تعیین شوند و سرعتی برای بالانس کردن انتخاب شود که از آنها فاصله داشته باشد.
• اثرات حرارتی: با گرم شدن دستگاه، انبساط حرارتی می‌تواند باعث خم شدن شفت یا تغییر در ترازبندی شود و منجر به خواندن "انحراف" شود. لازم است صبر کنید تا دستگاه به رژیم حرارتی پایدار برسد و تمام اندازه‌گیری‌ها را در این دما انجام دهید.
• تأثیر تجهیزات همسایه: ارتعاش شدید ناشی از دستگاه‌های در حال کار مجاور می‌تواند از طریق کف منتقل شده و اندازه‌گیری‌ها را مختل کند. در صورت امکان، دستگاهی که در حال بالانس شدن است را ایزوله کنید یا منبع تداخل را متوقف کنید.

بخش ۳.۲: وقتی متعادل‌سازی کمکی نمی‌کند: شناسایی نقص‌های ریشه‌ای

علامت: عمل بالانس انجام شده است، مقادیر اندازه‌گیری شده پایدار هستند، اما لرزش نهایی همچنان بالا باقی مانده است. یا بالانس در یک صفحه، لرزش در صفحه دیگر را بدتر می‌کند.

علت ریشه ای: افزایش ارتعاش ناشی از عدم تعادل ساده نیست. اپراتور در تلاش است تا مشکل هندسه یا خرابی قطعه را با روش اصلاح جرم حل کند. یک تلاش ناموفق برای بالانس کردن در این مورد، یک آزمایش تشخیصی موفق است که ثابت می‌کند مشکل، عدم تعادل نیست.

استفاده از آنالیز طیف برای تشخیص افتراقی:

• ناهماهنگی شفت: نشانه اصلی - پیک ارتعاش بالا در فرکانس ۲ برابر دور در دقیقه، که اغلب با پیک قابل توجه در ۱ برابر دور در دقیقه همراه است. ارتعاش محوری بالا نیز از ویژگی‌های آن است. تلاش برای "متعادل کردن" ناهمراستایی محکوم به شکست است. راه حل - همراستایی با کیفیت شفت را انجام دهید.
• عیوب بلبرینگ‌های غلتشی: به صورت ارتعاش فرکانس بالا در طیف در فرکانس‌های مشخصه "یاتاقان" (BPFO، BPFI، BSF، FTF) که مضربی از فرکانس چرخشی نیستند، آشکار می‌شود. تابع FFT در دستگاه‌های Balanset به تشخیص این پیک‌ها کمک می‌کند.
• کمان شفت: به صورت پیک بالا در ۱x RPM (شبیه به عدم تعادل) ظاهر می‌شود، اما اغلب با مولفه قابل توجه در ۲x RPM و لرزش محوری بالا همراه است که تصویری شبیه به ترکیبی از عدم تعادل و ناهمراستایی ایجاد می‌کند.
• مشکلات الکتریکی (موتورهای الکتریکی): عدم تقارن میدان مغناطیسی (به عنوان مثال، به دلیل نقص در میله روتور یا خروج از مرکز فاصله هوایی) می‌تواند باعث ایجاد لرزش در دو برابر فرکانس تغذیه (۱۰۰ هرتز برای شبکه ۵۰ هرتز) شود. این لرزش با بالانس مکانیکی از بین نمی‌رود.

یک نمونه از رابطه پیچیده علت و معلولی، کاویتاسیون در پمپ است. فشار ورودی پایین منجر به جوشیدن مایع و تشکیل حباب بخار می‌شود. فروپاشی بعدی آنها روی پروانه باعث دو اثر می‌شود: ۱) سایش فرسایشی پره‌ها، که با گذشت زمان در واقع تعادل روتور را تغییر می‌دهد؛ ۲) شوک‌های هیدرولیکی تصادفی قدرتمند که "نویز" ارتعاشی پهن باند ایجاد می‌کنند، سیگنال مفید را از عدم تعادل کاملاً پنهان می‌کنند و خوانش‌ها را ناپایدار می‌کنند. راه حل، متعادل کردن نیست، بلکه از بین بردن علت هیدرولیکی است: بررسی و تمیز کردن خط مکش، اطمینان از حاشیه کاویتاسیون کافی (NPSH).

خطاهای رایج در بالانسینگ و نکات پیشگیری

هنگام انجام بالانس روتور، به خصوص در شرایط میدانی، مبتدیان اغلب با خطاهای رایجی مواجه می‌شوند. در زیر اشتباهات رایج و توصیه‌هایی برای جلوگیری از آنها آورده شده است:

بالانس کردن روتور معیوب یا کثیف: یکی از رایج‌ترین اشتباهات، تلاش برای بالانس کردن روتوری است که مشکلات دیگری مانند فرسودگی یاتاقان‌ها، لقی، ترک، چسبندگی خاک و غیره دارد. در نتیجه، ممکن است عدم بالانس علت اصلی لرزش نباشد و پس از تلاش‌های طولانی، لرزش همچنان بالا باقی بماند. توصیه: همیشه قبل از بالانس کردن، وضعیت مکانیزم را بررسی کنید.

وزنه آزمایشی خیلی کوچک است: یک اشتباه رایج، نصب وزنه آزمایشی با جرم ناکافی است. در نتیجه، تأثیر آن در نویز اندازه‌گیری غرق می‌شود: فاز به سختی تغییر می‌کند، دامنه تنها چند درصد تغییر می‌کند و محاسبه وزنه اصلاحی نادرست می‌شود. توصیه: از قانون تغییر ارتعاش 20-30% استفاده کنید. گاهی اوقات بهتر است چندین بار با وزنه‌های آزمایشی مختلف تلاش کنید (موفق‌ترین گزینه را حفظ کنید) - دستگاه این امکان را فراهم می‌کند، در این صورت فقط نتیجه اجرای 1 را بازنویسی خواهید کرد. همچنین توجه داشته باشید: استفاده از وزنه آزمایشی خیلی بزرگ نیز نامطلوب است، زیرا می‌تواند باعث اضافه بار در تکیه‌گاه‌ها شود. وزنه آزمایشی با جرمی انتخاب کنید که هنگام نصب، دامنه ارتعاش 1x حداقل یک چهارم نسبت به نمونه اصلی تغییر کند. اگر پس از اولین اجرای آزمایشی دیدید که تغییرات کوچک هستند - با جسارت جرم وزنه آزمایشی را افزایش دهید و اندازه‌گیری را تکرار کنید.

عدم رعایت ثبات رژیم و اثرات تشدید: اگر در حین متعادل‌سازی بین دورهای مختلف، روتور با سرعت‌های بسیار متفاوتی بچرخد، یا در حین اندازه‌گیری سرعت "شناور" شود، نتایج نادرست خواهد بود. همچنین، اگر سرعت نزدیک به فرکانس رزونانس سیستم باشد، پاسخ ارتعاش می‌تواند غیرقابل پیش‌بینی باشد (تغییرات فاز بزرگ، پراکندگی دامنه). اشتباه، نادیده گرفتن این عوامل است. توصیه: همیشه سرعت چرخش پایدار و یکسان را در تمام اندازه‌گیری‌ها حفظ کنید. اگر درایو دارای تنظیم‌کننده است، دورهای ثابتی را تنظیم کنید (به عنوان مثال، دقیقاً ۱۵۰۰ دور در دقیقه برای همه اندازه‌گیری‌ها). از عبور از سرعت‌های بحرانی سازه خودداری کنید. اگر متوجه شدید که از دور به دور، فاز "پرش" می‌کند و دامنه تحت شرایط یکسان تکرار نمی‌شود - به رزونانس مشکوک شوید. در چنین حالتی، سعی کنید سرعت را به میزان ۱۰-۱۵۱TP۳T کاهش یا افزایش دهید و اندازه‌گیری‌ها را تکرار کنید، یا سختی نصب دستگاه را تغییر دهید تا رزونانس را تعدیل کنید. وظیفه این است که رژیم اندازه‌گیری را از ناحیه رزونانس خارج کنید، در غیر این صورت متعادل‌سازی بی‌معنی است.

خطاهای فاز و علامت: گاهی اوقات کاربر در اندازه‌گیری‌های زاویه‌ای دچار سردرگمی می‌شود. به عنوان مثال، به اشتباه نشان می‌دهد که زاویه نصب وزنه را از کجا باید محاسبه کرد. در نتیجه، وزنه در جایی نصب می‌شود که دستگاه محاسبه نکرده است. توصیه: تعیین زاویه را با دقت کنترل کنید. در Balanset-1A، زاویه وزنه اصلاحی معمولاً از موقعیت وزنه آزمایشی در جهت چرخش اندازه‌گیری می‌شود. یعنی اگر دستگاه مثلاً "صفحه ۱: ۴۵ درجه" را نشان داد، این بدان معناست که - از نقطه‌ای که وزنه آزمایشی در آن قرار داشت، ۴۵ درجه در جهت چرخش اندازه‌گیری کنید. به عنوان مثال، عقربه‌های ساعت "در جهت عقربه‌های ساعت" حرکت می‌کنند و روتور "در جهت عقربه‌های ساعت" می‌چرخد، بنابراین ۹۰ درجه جایی خواهد بود که ساعت ۳ روی صفحه قرار دارد. برخی از ابزارها (یا برنامه‌ها) ممکن است فاز را از علامت یا در جهت دیگر اندازه‌گیری کنند - همیشه دستورالعمل‌های خاص دستگاه را بخوانید. برای جلوگیری از سردرگمی، می‌توانید مستقیماً روی روتور علامت بزنید: موقعیت وزنه آزمایشی را ۰ درجه علامت بزنید، سپس جهت چرخش را با یک فلش مشخص کنید و با استفاده از نقاله یا الگوی کاغذی، زاویه وزنه دائمی را اندازه‌گیری کنید.

توجه: در حین بالانس کردن، تاکومتر را نمی‌توان جابجا کرد. باید همیشه به همان نقطه روی محیط چرخ‌دنده نشانه گرفته شود. اگر علامت فاز جابجا شده باشد یا سنسور فاز دوباره نصب شده باشد، کل تصویر فاز مختل خواهد شد.

اتصال نادرست یا گم کردن وزنه‌ها: اتفاق می‌افتد که به دلیل عجله، وزنه به درستی پیچ نشده و در شروع بعدی افتاده یا جابجا شده است. سپس تمام اندازه‌گیری‌های این اجرا بی‌فایده و از همه مهم‌تر - خطرناک است. یا یک اشتباه دیگر - فراموش کردن برداشتن وزنه آزمایشی در حالی که روش نیاز به برداشتن آن دارد، و در نتیجه دستگاه فکر می‌کند که آنجا نیست، اما روی روتور باقی مانده است (یا برعکس - برنامه انتظار داشت آن را باقی بگذارد، اما شما آن را برداشتید). توصیه: روش انتخاب شده را به شدت دنبال کنید - اگر قبل از نصب وزنه دوم نیاز به برداشتن وزنه آزمایشی است، آن را بردارید و فراموش نکنید. از یک چک لیست استفاده کنید: "وزنه آزمایشی ۱ برداشته شد، وزنه آزمایشی ۲ برداشته شد" - قبل از محاسبه، مطمئن شوید که هیچ جرم اضافی روی روتور وجود ندارد. هنگام اتصال وزنه‌ها، همیشه قابلیت اطمینان آنها را بررسی کنید. بهتر است ۵ دقیقه اضافی را صرف سوراخ کردن یا سفت کردن پیچ‌ها کنید تا بعداً به دنبال قسمت بیرون انداخته شده بگردید. هرگز در حین چرخش در صفحه‌ای که وزنه ممکن است بیرون انداخته شود، نایستید - این یک قانون ایمنی است و در صورت بروز خطا نیز همینطور است.

عدم استفاده از قابلیت‌های ابزار: برخی از اپراتورها ناآگاهانه توابع مفید Balanset-1A را نادیده می‌گیرند. به عنوان مثال، آنها ضرایب تأثیر را برای روتورهای مشابه ذخیره نمی‌کنند، در صورت ارائه نمودارهای coast-down و حالت طیفی توسط دستگاه، از آنها استفاده نمی‌کنند. توصیه: با دفترچه راهنمای دستگاه آشنا شوید و از تمام گزینه‌های آن استفاده کنید. Balanset-1A می‌تواند نمودارهایی از تغییرات ارتعاش در طول coast-down ایجاد کند (برای تشخیص رزونانس مفید است)، تجزیه و تحلیل طیفی انجام دهد (به اطمینان از غالب بودن هارمونیک 1× کمک می‌کند) و حتی ارتعاش نسبی شفت را از طریق حسگرهای غیرتماسی در صورت اتصال اندازه‌گیری کند. این توابع می‌توانند اطلاعات ارزشمندی ارائه دهند. علاوه بر این، ضرایب تأثیر ذخیره شده امکان متعادل‌سازی یک روتور مشابه را در دفعه بعد بدون وزنه‌های آزمایشی فراهم می‌کنند - یک اجرا کافی خواهد بود و در زمان صرفه‌جویی می‌شود.

خلاصه اینکه، پیشگیری از هر اشتباهی آسان‌تر از اصلاح آن است. توجه دقیق به آماده‌سازی، پایبندی کامل به روش اندازه‌گیری، استفاده از وسایل اتصال قابل اعتماد و کاربرد منطق ابزار، کلیدهای تعادل موفق و سریع هستند. اگر مشکلی پیش آمد - در قطع فرآیند تردید نکنید، وضعیت را تجزیه و تحلیل کنید (احتمالاً با کمک تشخیص ارتعاش) و تنها پس از آن ادامه دهید. تعادل یک فرآیند تکرارشونده است که نیاز به صبر و دقت دارد.

مثالی از تنظیم و کالیبراسیون در عمل:

تصور کنید که باید روتورهای دو واحد تهویه یکسان را بالانس کنیم. تنظیم دستگاه برای فن اول انجام می‌شود: نرم‌افزار را نصب می‌کنیم، حسگرها (دو حسگر روی پایه، حسگر نوری روی پایه) را وصل می‌کنیم، فن را برای شروع آماده می‌کنیم (پوشش را برمی‌داریم، علامت‌گذاری می‌کنیم). ما فن اول را با وزنه‌های آزمایشی بالانس می‌کنیم، دستگاه محاسبه می‌کند و اصلاح را پیشنهاد می‌دهد - ما آن را نصب می‌کنیم، به کاهش لرزش تا حد استانداردها دست می‌یابیم. سپس فایل ضریب را ذخیره می‌کنیم (از طریق منوی دستگاه). اکنون، با حرکت به سمت فن دوم که یکسان است، می‌توانیم این فایل را بارگذاری کنیم. دستگاه بلافاصله درخواست انجام یک اجرای کنترل (اساساً، اندازه‌گیری اجرای 0 برای فن دوم) را می‌دهد و با استفاده از ضرایب بارگذاری شده قبلی، بلافاصله جرم‌ها و زوایای وزنه‌های اصلاحی را برای فن دوم ارائه می‌دهد. ما وزنه‌ها را نصب می‌کنیم، شروع می‌کنیم - و از اولین تلاش، معمولاً در محدوده تلرانس، کاهش قابل توجهی در لرزش به دست می‌آوریم. بنابراین، تنظیم دستگاه با ذخیره داده‌های کالیبراسیون در دستگاه اول، امکان کاهش چشمگیر زمان بالانس برای دستگاه دوم را فراهم کرد. البته، اگر لرزش فن دوم به حد استاندارد کاهش نیابد، می‌توان چرخه‌های اضافی با وزنه‌های آزمایشی را به صورت جداگانه انجام داد، اما اغلب داده‌های ذخیره شده کافی هستند.

متعادل کردن استانداردهای کیفیت

بخش چهارم: سوالات متداول و نکات کاربردی

این بخش خلاصه‌ای از توصیه‌های کاربردی و پاسخ به سوالاتی است که اغلب در بین متخصصان در شرایط میدانی مطرح می‌شود.

بخش ۴.۱: سوالات متداول عمومی

چه زمانی از بالانس تک صفحه‌ای و چه زمانی از بالانس دو صفحه‌ای استفاده کنیم؟
برای روتورهای باریک و دیسکی شکل از بالانس تک صفحه‌ای (استاتیک) استفاده کنید (نسبت L/D) <0.25) که در آن عدم تعادل کوپل ناچیز است. تقریباً برای همه روتورهای دیگر، به خصوص با L/D >، از بالانس دو صفحه‌ای (دینامیکی) استفاده کنید. ۰.۲۵ یا کارکرد با سرعت بالا.

اگر وزن آزمایشی باعث افزایش خطرناک لرزش شود، چه باید کرد؟
فوراً دستگاه را متوقف کنید. این بدان معناست که وزنه آزمایشی نزدیک به نقطه سنگین موجود نصب شده و عدم تعادل را تشدید کرده است. راه حل ساده است: وزنه آزمایشی را ۱۸۰ درجه از موقعیت اصلی خود جابجا کنید.

آیا می‌توان از ضرایب نفوذ ذخیره‌شده برای دستگاه دیگری استفاده کرد؟
بله، اما فقط در صورتی که دستگاه دیگر کاملاً یکسان باشد - همان مدل، همان روتور، همان فونداسیون، همان یاتاقان. هرگونه تغییر در سختی سازه، ضرایب تأثیر را تغییر می‌دهد و آنها را نامعتبر می‌کند. بهترین روش این است که همیشه برای هر دستگاه جدید، آزمایش‌های جدیدی انجام شود.

چگونه می‌توان شیارهای کلید را در نظر گرفت؟ (ISO 8821)
روش استاندارد (مگر اینکه در مستندات طور دیگری مشخص شده باشد) این است که هنگام بالانس کردن بدون قطعه جفت شونده، از یک "نیم کلید" در شیار کلید شفت استفاده شود. این کار جرم آن قسمت از کلید را که شیار روی شفت را پر می‌کند، جبران می‌کند. استفاده از کلید کامل یا بالانس کردن بدون کلید منجر به یک مجموعه با بالانس نادرست خواهد شد.

مهمترین اقدامات ایمنی چیست؟

• ایمنی برق: برای جلوگیری از "فرار تصادفی" روتور، از یک طرح اتصال با دو سوئیچ متوالی استفاده کنید. هنگام نصب وزنه‌ها، رویه‌های قفل و برچسب‌گذاری (LOTO) را اعمال کنید. کار باید تحت نظارت انجام شود، محل کار باید محصور شود.
• ایمنی مکانیکی: با لباس‌های گشاد و اجزای لرزان کار نکنید. قبل از شروع، مطمئن شوید که تمام محافظ‌ها در جای خود قرار دارند. هرگز قطعات چرخان را لمس نکنید و سعی نکنید روتور را به صورت دستی ترمز کنید. مطمئن شوید که وزنه‌های اصلاحی به طور قابل اعتمادی محکم شده‌اند تا به پرتابه تبدیل نشوند.
• فرهنگ عمومی تولید: نظافت محل کار را رعایت کنید، مسیرهای پیاده‌روی را شلوغ نکنید.

بخش ۴.۲: راهنمای متعادل‌سازی برای انواع تجهیزات خاص

فن‌های صنعتی و اگزوز دود:

• مسئله: بیشتر مستعد عدم تعادل ناشی از تجمع مواد روی تیغه‌ها (افزایش جرم) یا سایش سایشی (از دست دادن جرم) هستند.
• Procedure: همیشه قبل از شروع کار، پروانه را کاملاً تمیز کنید. بالانس کردن ممکن است به چندین مرحله نیاز داشته باشد: ابتدا خود پروانه، سپس مونتاژ با شفت. به نیروهای آیرودینامیکی که می‌توانند باعث ناپایداری شوند توجه کنید.

پمپ‌ها:

• مسئله: دشمن اصلی کاویتاسیون است.
• Procedure: قبل از بالانس کردن، از حاشیه کافی کاویتاسیون در ورودی (NPSHa) اطمینان حاصل کنید. بررسی کنید که خط لوله مکش یا فیلتر مسدود نشده باشد. اگر صدای مشخصه "شن" را می‌شنوید و لرزش ناپایدار است - ابتدا مشکل هیدرولیک را برطرف کنید.

سنگ شکن ها، آسیاب ها و مالچرها:

• مسئله: سایش شدید، احتمال تغییرات ناگهانی و بزرگ عدم تعادل به دلیل شکستگی یا سایش چکش/کوبنده. روتورها سنگین هستند و تحت بارهای ضربه‌ای بالا کار می‌کنند.
• Procedure: یکپارچگی و اتصال اجزای کاری را بررسی کنید. به دلیل لرزش شدید، ممکن است برای دستیابی به قرائت‌های پایدار، به مهاربندی اضافی قاب دستگاه به کف نیاز باشد.

آرمیچر موتورهای الکتریکی:

• مسئله: ممکن است هم منابع ارتعاش مکانیکی و هم الکتریکی داشته باشد.
• Procedure: با استفاده از دستگاه آنالیز طیف، ارتعاش را در فرکانس دو برابر فرکانس تغذیه (مثلاً ۱۰۰ هرتز) بررسی کنید. وجود آن نشان دهنده نقص الکتریکی است، نه عدم تعادل. برای آرمیچر موتورهای DC و موتورهای القایی، روش استاندارد بالانس دینامیکی اعمال می‌شود.

Conclusion

بالانس دینامیکی روتورها در محل با استفاده از ابزارهای قابل حمل مانند Balanset-1A ابزاری قدرتمند برای افزایش قابلیت اطمینان و کارایی عملکرد تجهیزات صنعتی است. با این حال، همانطور که تجزیه و تحلیل نشان می‌دهد، موفقیت این روش نه چندان به خود ابزار، بلکه به صلاحیت متخصص و توانایی اعمال یک رویکرد سیستماتیک بستگی دارد.

نتیجه‌گیری‌های کلیدی این راهنما را می‌توان به چند اصل اساسی خلاصه کرد:

آماده‌سازی، نتیجه را تعیین می‌کند: تمیز کردن کامل روتور، بررسی وضعیت یاتاقان و فونداسیون و تشخیص اولیه ارتعاش برای رد سایر عیوب، از شرایط اجباری برای بالانس موفقیت‌آمیز هستند.

رعایت استاندارد اساس کیفیت و حمایت قانونی است: بکارگیری استاندارد ISO 1940-1 برای تعیین تلرانس‌های عدم تعادل باقیمانده، ارزیابی ذهنی را به نتیجه‌ای عینی، قابل اندازه‌گیری و از نظر قانونی معنادار تبدیل می‌کند.

این دستگاه نه تنها یک بالانس کننده است، بلکه یک ابزار تشخیصی نیز می‌باشد: عدم توانایی در بالانس کردن مکانیزم یا ناپایداری در خواندن، نقص دستگاه نیستند، بلکه علائم تشخیصی مهمی هستند که نشان دهنده وجود مشکلات جدی‌تری مانند عدم هم‌ترازی، رزونانس، نقص یاتاقان یا تخلفات فنی می‌باشند.

درک فیزیک فرآیند، کلید حل مسائل غیر استاندارد است: آگاهی از تفاوت‌های بین روتورهای صلب و انعطاف‌پذیر، درک تأثیر رزونانس، تغییر شکل‌های حرارتی و عوامل تکنولوژیکی (مانند کاویتاسیون) به متخصصان این امکان را می‌دهد تا در موقعیت‌هایی که دستورالعمل‌های گام به گام استاندارد کار نمی‌کنند، تصمیمات صحیحی بگیرند.

بنابراین، بالانس موثر میدان، ترکیبی از اندازه‌گیری‌های دقیق انجام شده توسط ابزارهای مدرن و رویکرد تحلیلی عمیق مبتنی بر دانش تئوری ارتعاش، استانداردها و تجربه عملی است. پیروی از توصیه‌های ذکر شده در این راهنما به متخصصان فنی این امکان را می‌دهد که نه تنها با موفقیت از عهده وظایف معمول برآیند، بلکه مشکلات پیچیده و غیرپیش پا افتاده ارتعاش تجهیزات دوار را نیز به طور مؤثر تشخیص داده و حل کنند.