راهنمای بالانس روتور میدانی Balanset-1A | تئوری و عمل راهنمای بالانس روتور میدانی Balanset-1A | تئوری و عمل
بالانس دینامیکی میدانی: راهنمای فنی جامع | ویبرومرا

بالانس دینامیکی میدان

راهنمای فنی جامع برای بالانس روتور صنعتی

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 به اصطلاح را پیاده سازی می کند روش سه اجرا برای بالانس دو صفحه‌ای: اندازه‌گیری اولیه و دو بار اجرا با وزنه‌های آزمایشی (یکی در هر صفحه). برای بالانس تک صفحه‌ای، معمولاً دو بار اجرا کافی است - بدون وزنه و با یک وزنه آزمایشی. در دستگاه‌های مدرن، تمام محاسبات لازم به طور خودکار انجام می‌شود 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

تنظیم بالانس روتور با موتور الکتریکی روی پایه‌ها، حسگرهای ارتعاش، دستگاه اندازه‌گیری، لپ‌تاپ با نمایشگر نرم‌افزاری
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.

تنظیمات بالانس روتور با موتور الکتریکی روی پایه‌های یاتاقان، حسگرهای ارتعاش، کابل‌ها و نمایشگر لپ‌تاپ تحلیلگر Vibromera
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.

هشدار مهم

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 عملکرد آن با فرکانس‌های بحرانی شناخته شده (یا محاسبه شده) بسیار مهم است. اگر عبور از رزونانس غیرممکن است، توصیه می‌شود در حین بالانس، شرایط نصب واحد را به طور موقت تغییر دهید تا رزونانس تغییر کند.

بخش ۱.۲: چارچوب نظارتی: استانداردهای ISO

استانداردها در زمینه متعادل‌سازی چندین کارکرد کلیدی دارند: آنها اصطلاحات فنی یکپارچه‌ای را ایجاد می‌کنند، الزامات کیفیت را تعریف می‌کنند و مهم‌تر از همه، به عنوان مبنایی برای سازش بین ضرورت فنی و امکان‌سنجی اقتصادی عمل می‌کنند.

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)
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 (eبه ازای هر) با استفاده از فرمول:
    e در 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 eبه ازای هر g·mm/kg یا μm است.
  2. تعیین عدم تعادل باقیمانده مجاز (U)به ازای هر) برای کل روتور:
    U در هر = e در هر × M
    که در آن M جرم روتور، بر حسب کیلوگرم است. واحد اندازه‌گیری برای Uبه ازای هر گرم · میلی متر است.

مثال: برای روتور یک موتور الکتریکی با جرم ۵ کیلوگرم، با سرعت ۳۰۰۰ دور در دقیقه و درجه کیفی G2.5:
ایبه ازای هر = (2.5 × 9549) / 3000 ≈ 7.96 میکرومتر
یوبه 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.

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 در نظر می‌گیرد.

معایب و محدودیت‌ها:

  • 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.
  • 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.

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

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 ارتعاش قطعه را به طور جداگانه در فرکانس چرخش (1×) قبل از نصب هرگونه وزنه اندازه‌گیری 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 متعادل‌سازی برطرف شوند.

مرحله ۲: بازرسی مکانیکی جامع (چک لیست)

  • روتور: تمام سطوح روتور را کاملاً از گرد و غبار، زنگ زدگی و مواد چسبیده به آن تمیز کنید. حتی مقدار کمی گرد و غبار در شعاع زیاد باعث عدم تعادل قابل توجهی می‌شود. عدم وجود قطعات شکسته یا گم شده را بررسی کنید.
  • بلبرینگ‌ها: مجموعه یاتاقان‌ها را از نظر لقی بیش از حد، صدای اضافی و گرمای بیش از حد بررسی کنید. یاتاقان‌های فرسوده اجازه دستیابی به مقادیر پایدار را نمی‌دهند.
  • 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.
  • رانندگی: برای تسمه‌های محرک، کشش و وضعیت تسمه را بررسی کنید. برای اتصالات کوپلینگ، تراز شفت را بررسی کنید.
  • Safety: از وجود و قابلیت سرویس‌دهی تمام حفاظ‌های محافظ اطمینان حاصل کنید.

بخش ۲.۲: تنظیم و پیکربندی ابزار دقیق

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.
  • تمرین کلیدی: برای دریافت حداکثر سیگنال، سنسورها باید در جهتی نصب شوند که لرزش حداکثر باشد. برای اطمینان از تماس محکم، از یک پایه مغناطیسی قوی یا پایه رزوه‌دار استفاده کنید.

سنسور فاز (تاکومتر لیزری):

  • سنسور را به ورودی مخصوص (X3 برای Balanset-1A) وصل کنید.
  • یک تکه کوچک از نوار بازتابنده را به شفت یا دیگر قسمت‌های چرخان روتور وصل کنید.
  • دورسنج را طوری نصب کنید که پرتو لیزر در طول کل چرخش به طور پایدار به علامت برخورد 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.
  • نوع بالانس را انتخاب کنید: برای روتورهای باریک، تک صفحه‌ای (استاتیک) یا برای اکثر موارد دیگر، دو صفحه‌ای (دینامیک).
  • تعریف صفحات اصلاح: مکان‌هایی را روی روتور انتخاب کنید که بتوان وزنه‌های اصلاحی را با خیال راحت نصب کرد.

بخش ۲.۳: روش متعادل‌سازی: راهنمای گام به گام

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 را ثبت خواهد کرد.
تنظیمات بالانس روتور موتور الکتریکی با سنسورهای ارتعاش X1، X2 روی پایه‌های یاتاقان، لپ‌تاپ برای تجزیه و تحلیل داده‌ها روی پایه.
دستگاه تست موتور صنعتی با روتور سیم‌پیچی شده مسی که بر روی یاتاقان‌های دقیق نصب شده است و دارای سیستم نظارت کامپیوتری می‌باشد.
رابط نرم‌افزار بالانس دو صفحه‌ای Vibromera که داده‌های ارتعاش، طیف فرکانسی و میدان‌های اندازه‌گیری جرم آزمایشی را نشان می‌دهد
رابط نرم‌افزاری بالانس دینامیکی دو صفحه‌ای که داده‌های تحلیل ارتعاش را با شکل موج‌های حوزه زمان و نمودارهای طیف فرکانسی نمایش می‌دهد.

مرحله ۱: وزنه آزمایشی در صفحه ۱

  • دستگاه را متوقف کنید.
  • انتخاب وزنه آزمایشی: 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).
  • نصب وزنه آزمایشی: وزنه آزمایشی توزین شده را به طور ایمن در شعاع مشخصی در صفحه ۱ وصل کنید. موقعیت زاویه‌ای را ثبت کنید.
  • دستگاه را با همان سرعت پایدار روشن کنید.
  • اندازه گیری دوم را انجام دهید.
  • Stop the machine and وزنه آزمایشی را بردارید.
تنظیمات بالانس روتور موتور الکتریکی با سنسورهای ارتعاش X1 و X2، آنالایزر دستی، کابل‌های اتصال و کامپیوتر لپ‌تاپ.
تصویر سه‌بعدی از دستگاه تست روتور موتور الکتریکی با سیم‌پیچ‌های مسی نصب‌شده بر روی تجهیزات بالانس دقیق.

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

  • دقیقاً مراحل مرحله ۲ را تکرار کنید، اما وزنه آزمایشی را در صفحه ۲ نصب کنید.
  • شروع، اندازه‌گیری، توقف و وزنه آزمایشی را بردارید.
تنظیمات بالانس روتور موتور الکتریکی با سنسورهای ارتعاش X1، X2، دستگاه اندازه‌گیری، لپ‌تاپ و قاب دستگاه بالانس.
دستگاه تست موتور صنعتی با سیم‌پیچ‌های مسی نصب شده بر روی پایه‌های نگهدارنده، دارای قابلیت تشخیص عیب با کنترل لپ‌تاپ.

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.
رابط نرم‌افزاری بالانس روتور دو صفحه‌ای که داده‌های ارتعاش، جرم‌های اصلاحی و نتایج عدم تعادل باقیمانده را نشان می‌دهد.
رابط نرم‌افزاری دستگاه بالانس دینامیکی که نتایج بالانس دو صفحه‌ای را با جرم‌های اصلاحی 0.290 گرم و 0.270 گرم در زوایای خاص نمایش می‌دهد.
نرم‌افزار بالانس روتور دو صفحه‌ای، نمودارهای قطبی را برای صفحه ۱ و ۲ به همراه جرم‌ها و زوایای اصلاحی نمایش می‌دهد.
تحلیل بالانس دینامیکی دو صفحه‌ای که نمودارهای قطبی برای اصلاح روتور را نشان می‌دهد. رابط کاربری، الزامات افزایش جرم برای به حداقل رساندن ارتعاش را 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 لرزش همچنان از حد مجاز فراتر رود، دستگاه یک اصلاح کوچک "ریز" (تریم) محاسبه خواهد کرد.
  • پس از تکمیل، گزارش و ضرایب تأثیر را برای استفاده‌های احتمالی بعدی ذخیره کنید.
تنظیمات بالانس روتور موتور با سنسورهای ارتعاش، دستگاه اندازه‌گیری، لپ‌تاپ و پایه‌های بالانس با برچسب‌های X1/X2.
تصویر سه‌بعدی از مجموعه روتور موتور الکتریکی روی تجهیزات تست، شامل سیم‌پیچ‌های مسی با نشانگرهای تشخیصی سبز.

بخش سوم: حل مسئله و عیب‌یابی پیشرفته

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

اقدامات ایمنی

جلوگیری از روشن شدن تصادفی (Lockout/Tagout): قبل از شروع کار، درایو روتور را از برق بکشید و جدا کنید. علائم هشدار دهنده روی دستگاه‌های شروع نصب شده‌اند تا کسی اشتباهاً دستگاه را روشن نکند.

تجهیزات حفاظت فردی: عینک ایمنی یا محافظ صورت الزامی است. لباس باید تنگ و بدون لبه‌های شل باشد. موهای بلند باید زیر پوشش سر جمع شوند.

منطقه خطر در اطراف دستگاه: دسترسی افراد غیرمجاز به منطقه تعادل را محدود کنید. در طول آزمایش‌ها، موانع یا نوارهای هشدار دهنده در اطراف دستگاه نصب می‌شوند. شعاع منطقه خطر حداقل ۳-۵ متر است.

اتصال وزنه قابل اعتماد: هنگام اتصال وزنه‌های اصلاحی آزمایشی یا دائمی، به تثبیت آنها توجه ویژه داشته باشید. وزنه پرتاب شده به یک پرتابه خطرناک تبدیل می‌شود.

ایمنی برق: اقدامات ایمنی عمومی برق را رعایت کنید - از یک پریز برق دارای اتصال زمین قابل استفاده استفاده کنید، کابل‌ها را از مناطق مرطوب یا گرم عبور ندهید.

بخش ۳.۱: تشخیص و غلبه بر ناپایداری اندازه‌گیری

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. این دستگاه به طور دقیق گزارش می‌دهد که پاسخ ارتعاشی سیستم ناپایدار و غیرقابل پیش‌بینی است.

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.
  • 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.
  • ناپایداری مرتبط با فرآیند:
    • آیرودینامیک (فن‌ها): جریان هوای آشفته، جدایش جریان از پره‌ها می‌تواند باعث اثرات نیروی تصادفی شود.
    • هیدرولیک (پمپ‌ها): کاویتاسیون شوک‌های هیدرولیکی قدرتمند و تصادفی ایجاد می‌کند که سیگنال تناوبی ناشی از عدم تعادل را می‌پوشاند.
    • حرکت جرم داخلی (سنگ شکن ها، آسیاب ها): مواد می‌توانند درون روتور دوباره توزیع شوند و به عنوان "عدم تعادل متحرک" عمل کنند.
  • رزونانس: اگر سرعت عملکرد بسیار نزدیک به فرکانس طبیعی سازه باشد، حتی تغییرات جزئی سرعت باعث تغییرات بزرگی در دامنه و فاز ارتعاش می‌شود.
  • اثرات حرارتی: با گرم شدن دستگاه، انبساط حرارتی می‌تواند باعث خم شدن شفت یا تغییر در ترازبندی شود.

بخش ۳.۲: وقتی متعادل‌سازی کمکی نمی‌کند: شناسایی نقص‌های ریشه‌ای

علامت: مراحل بالانس انجام شده، اعداد ثابت هستند، اما لرزش نهایی همچنان بالاست.

استفاده از آنالیز طیف برای تشخیص افتراقی:

  • ناهماهنگی شفت: نشانه اصلی - اوج ارتعاش بالا در فرکانس ۲ برابر دور در دقیقه. ارتعاش محوری بالا مشخصه است.
  • عیوب بلبرینگ‌های غلتشی: به صورت ارتعاش فرکانس بالا در فرکانس‌های مشخصه "یاتاقان" (BPFO، BPFI، BSF، FTF) آشکار می‌شود.
  • کمان شفت: به صورت پیک بالا در ۱x RPM ظاهر می‌شود اما اغلب با مولفه قابل توجه در ۲x RPM همراه است.
  • مشکلات الکتریکی (موتورهای الکتریکی): عدم تقارن میدان مغناطیسی می‌تواند باعث ایجاد لرزش در دو برابر فرکانس منبع تغذیه (۱۰۰ هرتز برای شبکه ۵۰ هرتز) شود.

خطاهای رایج در بالانسینگ و نکات پیشگیری

  • بالانس کردن روتور معیوب یا کثیف: همیشه قبل از بالانس کردن، وضعیت مکانیزم را بررسی کنید.
  • وزنه آزمایشی خیلی کوچک است: قانون تغییر ارتعاش 20-30% را دنبال کنید.
  • عدم رعایت ثبات رژیم: همیشه در تمام اندازه‌گیری‌ها سرعت چرخش پایدار و یکسانی را حفظ کنید.
  • خطاهای فاز و علامت: تعیین زاویه را با دقت کنترل کنید. زاویه وزنه اصلاحی معمولاً از موقعیت وزنه آزمایشی در جهت چرخش اندازه‌گیری می‌شود.
  • اتصال نادرست یا گم کردن وزنه‌ها: روش را به شدت دنبال کنید - اگر نیاز به برداشتن وزنه آزمایشی است، آن را بردارید.

متعادل کردن استانداردهای کیفیت

جدول 1: متعادل‌سازی درجه‌های کیفیت (G) طبق استاندارد ISO 1940-1 برای تجهیزات معمول
درجه کیفیت G عدم تعادل مجاز ویژه eبه ازای هر (میلی‌متر بر ثانیه) انواع روتور (مثال‌ها)
جی۴۰۰۰ 4000 میل‌لنگ‌های نصب‌شده‌ی صلب در موتورهای دیزل دریایی کم‌سرعت
G16 16 میل لنگ موتورهای بزرگ دو زمانه
G6.3 6.3 روتور پمپ، پروانه فن، آرمیچر موتور الکتریکی، روتور سنگ شکن
G2.5 2.5 روتورهای توربین گاز و بخار، توربو کمپرسورها، درایوهای ماشین ابزار
جی۱ 1 درایوهای ماشین سنگ زنی، اسپیندل ها
جی۰.۴ 0.4 اسپیندل‌های ماشین سنگ‌زنی دقیق، ژیروسکوپ‌ها
جدول 2: ماتریس تشخیص ارتعاش: عدم تعادل در مقایسه با سایر عیوب
نوع نقص فرکانس طیف غالب مشخصه فاز علائم دیگر
عدم تعادل ۱ دور در دقیقه پایدار ارتعاش شعاعی غالب است
ناهمراستایی شفت ۱x، ۲x، ۳x دور در دقیقه ممکن است ناپایدار باشد لرزش محوری بالا - علامت کلیدی
شل‌شدگی مکانیکی هارمونیک‌های ۱x، ۲x و چندگانه ناپایدار، "پریدن" حرکت بصری قابل توجه
نقص بلبرینگ غلتشی فرکانس‌های بالا (BPFO، BPFI و غیره) با RPM هماهنگ نیست سر و صدای خارجی، دمای بالا
رزونانس سرعت عملیاتی با فرکانس طبیعی منطبق است تغییر فاز ۱۸۰ درجه هنگام عبور از رزونانس دامنه ارتعاش در سرعت مخصوص به شدت افزایش می‌یابد

بخش چهارم: سوالات متداول و نکات کاربردی

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). عملاً برای همه روتورهای دیگر، به خصوص با L/D >، از بالانس دو صفحه‌ای (دینامیکی) استفاده کنید. 0.25.

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 است. راه حل: 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 یاتاقان‌ها. هرگونه تغییر در سختی سازه، آنها را نامعتبر خواهد کرد.

چگونه می‌توان شیارهای کلید را در نظر گرفت؟ (ISO 8821)
روش استاندارد این است که هنگام بالانس کردن بدون قطعه جفت شونده، از یک "نیم‌کلید" در شیار کلید شفت استفاده شود. این کار جرم آن قسمت از کلید را که شیار روی شفت را پر می‌کند، جبران می‌کند.

جدول ۳: راهنمای عیب‌یابی مشکلات رایج بالانسینگ
علامت علل احتمالی اقدامات توصیه شده
قرائت‌های ناپایدار/"شناور" لقی مکانیکی، سایش یاتاقان، رزونانس، ناپایداری فرآیند، ارتعاش خارجی تمام اتصالات پیچی را محکم کنید، لقی یاتاقان را بررسی کنید، تست coast-down انجام دهید، حالت کارکرد را تثبیت کنید
پس از چندین دوره، تحمل حاصل نمی‌شود ضرایب تأثیر نادرست، روتور انعطاف‌پذیر است، وجود نقص پنهان (عدم هم‌ترازی) آزمایش را با وزن مناسب تکرار کنید، بررسی کنید که آیا روتور انعطاف‌پذیر است یا خیر، از FFT برای جستجوی سایر نقص‌ها استفاده کنید.
لرزش پس از بالانس طبیعی است اما به سرعت برمی‌گردد پرتاب اصلاحی وزنه، تجمع مواد روی روتور، تغییر شکل‌های حرارتی از اتصالات وزنه (جوشکاری) قابل اعتمادتری استفاده کنید، برنامه تمیز کردن منظم روتور را اجرا کنید

بخش ۴.۲: راهنمای متعادل‌سازی برای انواع تجهیزات خاص

فن‌های صنعتی و اگزوز دود:

  • مسئله: بیشتر مستعد عدم تعادل به دلیل تجمع مواد روی تیغه‌ها یا سایش شدید هستند.
  • Procedure: همیشه قبل از شروع کار، پروانه را کاملاً تمیز کنید. 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 مسدود نشده باشد.

سنگ شکن ها، آسیاب ها و مالچرها:

  • مسئله: سایش شدید، احتمال تغییرات زیاد عدم تعادل به دلیل شکستگی یا سایش چکش.
  • Procedure: یکپارچگی و اتصال اجزای کاری را بررسی کنید. ممکن است به لنگر انداختن اضافی قاب ماشین نیاز باشد.

آرمیچر موتورهای الکتریکی:

  • مسئله: ممکن است هم منابع ارتعاش مکانیکی و هم الکتریکی داشته باشد.
  • Procedure: با استفاده از دستگاه آنالیز طیف، لرزش را در دو برابر فرکانس منبع تغذیه بررسی کنید. وجود آن نشان دهنده نقص الکتریکی است، نه عدم تعادل.

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، موفقیت این روش نه چندان به خود ابزار، بلکه به صلاحیت متخصص و توانایی اعمال یک رویکرد سیستماتیک بستگی دارد.

اصول کلیدی:

  • آماده‌سازی، نتیجه را تعیین می‌کند: تمیز کردن کامل روتور، بررسی وضعیت یاتاقان و فونداسیون و تشخیص اولیه ارتعاش، از شرایط الزامی برای بالانس موفقیت‌آمیز هستند.
  • رعایت استاندارد اساس کیفیت است: بکارگیری استاندارد ISO 1940-1 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: ناتوانی در حفظ تعادل یا بی‌ثباتی در خواندن، علائم تشخیصی مهمی هستند که نشان‌دهنده مشکلات جدی‌تری می‌باشند.
  • درک فیزیک فرآیند، کلید حل مسائل غیر استاندارد است: آگاهی از تفاوت‌های بین روتورهای صلب و انعطاف‌پذیر، و درک تأثیر رزونانس، به متخصصان این امکان را می‌دهد تا تصمیمات درستی بگیرند.

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.

© 2025 راهنمای بالانس دینامیکی میدانی. تمامی حقوق محفوظ است.

واتساپ