מהו איזון רוטורים? מדריך מקיף

הגדרה: מושג הליבה של איזון

איזון הרוטור הוא תהליך שיטתי לשיפור פיזור המסה של גוף מסתובב (רוטור) כדי להבטיח שקו המרכז האפקטיבי של המסה יתאים לקו המרכז הגיאומטרי האמיתי שלו. כאשר רוטור אינו מאוזן, נוצרים כוחות צנטריפוגליים במהלך הסיבוב, מה שמוביל לרעידות מוגזמות, רעש, חיי מיסב קצרים וכשל שעלול להיות קטסטרופלי. מטרת האיזון היא למזער כוחות אלה על ידי הוספה או הסרה של כמויות מדויקות של משקל במקומות ספציפיים, ובכך להפחית את הרעידות לרמה מקובלת.

מדוע איזון הוא משימת תחזוקה קריטית?

חוסר איזון הוא אחד ממקורות הרטט הנפוצים ביותר במכונות מסתובבות. ביצוע איזון מדויק אינו נועד רק להפחתת רעידות; זוהי פעילות תחזוקה קריטית המספקת יתרונות משמעותיים:

• חיי מיסב מוגברים: כוחות חוסר איזון מועברים ישירות למסבים. הפחתת כוחות אלה מאריכה באופן דרמטי את חיי המיסבים.
• אמינות משופרת של המכונה: רעידות נמוכות יותר מפחיתה את הלחץ על כל רכיבי המכונה, כולל אטמים, צירים ותמיכות מבניות, מה שמוביל לפחות תקלות.
• Enhanced Safety: רמות רעידות גבוהות עלולות לגרום לכשל ברכיבים, וליצור סכנות בטיחות משמעותיות לעובדים.
• רמות רעש מופחתות: רעידות מכניות הן מקור עיקרי לרעש תעשייתי. מכונה מאוזנת היטב פועלת הרבה יותר בשקט.
• צריכת אנרגיה נמוכה יותר: אנרגיה שהייתה מתבזבזת אחרת תוך יצירת רטט וחום מומרת לעבודה מועילה, מה שמשפר את היעילות.

סוגי איזון: סטטי לעומת דינמי

הליכי איזון מסווגים לפי סוג חוסר האיזון שהם מתקנים. שני הסוגים העיקריים הם איזון סטטי ודינמי.

איזון סטטי (איזון במישור יחיד)

חוסר איזון סטטי מתרחש כאשר מרכז המסה של הרוטור מוזז מציר הסיבוב שלו. לעתים קרובות מתואר חוסר איזון זה כ"נקודה כבדה" אחת. איזון סטטי מתקן זאת על ידי הפעלת משקולת תיקון אחת בזווית של 180 מעלות מול הנקודה הכבדה. חוסר איזון זה נקרא "סטטי" מכיוון שניתן לזהות סוג זה של חוסר איזון כאשר הרוטור במנוחה (לדוגמה, על גלילים בעלי להב סכין). הוא מתאים לרוטורים צרים בצורת דיסק כמו מאווררים, גלגלי השחזה וגלגלי תנופה שבהם יחס האורך לקוטר קטן.

איזון דינמי (איזון דו-מישורי)

חוסר איזון דינמי הוא מצב מורכב יותר הכולל גם חוסר איזון סטטי וגם חוסר איזון "זוגי". חוסר איזון זוגי מתרחש כאשר ישנן שתי נקודות כבדות שוות בקצוות מנוגדים של הרוטור, במרחק של 180 מעלות זה מזה. זה יוצר תנועת נדנוד, או מומנט, שניתן לזהות רק כאשר הרוטור מסתובב. איזון דינמי נדרש עבור רוב הרוטורים, במיוחד אלו שאורכם גדול מקוטרם (כמו ארמטורות מנוע, צירים וטורבינות). זה דורש ביצוע תיקונים לפחות בשני מישורים שונים לאורך הרוטור כדי לנטרל הן את הכוח והן את חוסר האיזון של הזוג.

הליך האיזון: איך זה נעשה

איזון מודרני מבוצע בדרך כלל באמצעות ציוד מיוחד וגישה שיטתית, לרוב תוך שימוש בשיטת מקדם ההשפעה:

1. ריצה ראשונית: המכונה מופעלת כדי למדוד את אמפליטודת הרטט ההתחלתית וזווית הפאזה הנגרמות על ידי חוסר האיזון הקיים. נעשה שימוש בחיישן רטט וטכומטר (לייחוס פאזה).
2. ריצת משקל ניסיון: משקולת ניסיון ידועה מחוברת זמנית לרוטור במיקום זוויתי ידוע במישור תיקון.
3. ריצה שנייה: המכונה מופעלת שוב, ונמדדות אמפליטודת הרטט והפאזה החדשות. השינוי ברטט (הפרש הווקטור) נגרם אך ורק על ידי משקל הניסיון.
4. תַחשִׁיב: על ידי ידיעת האופן שבו משקולת הניסיון השפיעה על הרטט, מכשיר האיזון מחשב "מקדם השפעה". מקדם זה משמש לאחר מכן לקביעת הכמות המדויקת של משקולת התיקון והזווית המדויקת שבה יש להניח אותה כדי לנטרל את חוסר האיזון המקורי.
5. תיקון ואימות: משקולת הניסיון מוסרת, משקולת התיקון הקבועה המחושבת מותקנת, ומתבצעת ריצה סופית כדי לוודא שהרעידות פחתו לרמה מקובלת. עבור איזון דו-מישורי, תהליך זה חוזר על עצמו עבור המישור השני.

תקנים וסבילות רלוונטיים

רמות רטט מקובלות אינן שרירותיות. הן מוגדרות על ידי תקנים בינלאומיים, ובראשן ה- תקן ISO 21940 סדרה (אשר החליפה את תקן ISO 1940 הישן יותר). תקנים אלה מגדירים "דירוגי איכות איזון" (למשל, G 6.3, G 2.5, G 1.0) עבור סוגים שונים של מכונות. מספר G נמוך יותר מציין סבילות צפופה יותר. דירוגים אלה משמשים לחישוב חוסר האיזון השיורי המרבי המותר עבור רוטור נתון בהתבסס על המסה ומהירות השירות שלו, תוך הבטחה שהוא עומד בדרישות התפעול.

← חזרה לאינדקס הראשי