ISO 1940-2 — Balance Errors (כיום ISO 21940-14)
התקן ההיסטורי להערכת שגיאות איזון של רוטורים קשיחים — מקורות שגיאה שיטתיים, משתנים אקראית וסקלריים בתהליך האיזון. בוטל והוחלף על ידי ISO 21940-14:2012. אוצר המילים של האיזון עצמו מוגדר ב-ISO 21940-2 (לשעבר ISO 1925) ומסוכם להלן.
מונחי איזון מרכזיים במבט חטוף
ההגדרות החשובות ביותר מאוצר המילים של איזון ISO — ISO 21940-2 (לשעבר ISO 1925) — המונחים שכל איש איזון חייב להכיר
מדריך מונחים מלא
כל המונחים העיקריים מאוצר המילים של האיזון, ISO 21940-2 (לשעבר ISO 1925), מאורגנים לפי קטגוריות
| מונח | הגדרה | מַשְׁמָעוּת |
|---|---|---|
| רוטור רוטור | גוף היכול להסתובב סביב ציר מוגדר. בהקשר של איזון, הוא כולל כל רכיב מסתובב: צירים, אימפלרים, ארמטורות, תופים וספינדלים. | הגוף הבסיסי שבו עוסק האיזון. כל שאר המונחים מתארים תכונות של הרוטור או פעולות המבוצעות עליו. |
| רוטור רוטור קשיח | רוטור שחוסר האיזון שלו ניתן לתיקון בשני מישורים שרירותיים, ולאחר התיקון, חוסר האיזון השיורי אינו משתנה באופן משמעותי בשום מהירות עד למהירות השירות המקסימלית. | קובע כי ISO 1940-1 (מערכת דרגות G) חלה. איזון במהירות נמוכה במכונת איזון בסדנה תקף. הרוב המכריע של הרוטורים התעשייתיים הם קשיחים. |
| רוטור רוטור גמיש | רוטור שמתעוות באופן אלסטי במהירות השירות שלו כך שמצב חוסר האיזון שלו משתנה. יש לתקן אותו במהירות השירות או בסמוך לה ביותר משני מישורים. | דורש תקן ISO 21940-12. טורבינות במהירות גבוהה, גנרטורים גדולים, מדחסים רב-שלביים. נדרש ציוד איזון מיוחד למהירויות גבוהות. |
| רוטור ציר הפיר | הקו הישר המחבר את מרכזי צווארי המיסב. הציר הגיאומטרי של הסיבוב. | ציר הייחוס לכל מדידות חוסר האיזון. סטייה סיבובית של צווארי המיסב משפיעה על דיוק המדידה. |
| רוטור ציר האינרציה העיקרי | הציר שסביבו הרוטור היה מסתובב בחופשיות מבלי ליצור כוח צנטריפוגלי או מומנט. הוא חופף לציר הפיר ברוטור מאוזן לחלוטין. | אי-ההתאמה בין ציר האינרציה הראשי לציר הפיר הוא חוסר איזון. כל תיקון נועד ליישר קו בין שני הצירים הללו. |
| רוטור מרכז המסה (הכובד) | הנקודה שבה ניתן להתייחס לכל מסת הרוטור כאילו היא מרוכזת. ברוטור מאוזן, היא נמצאת בדיוק על ציר הפיר. | חוסר איזון סטטי = מרכז המסה מוסת מציר הפיר. חוסר איזון ספציפי (e) = מרחק ההסטה. |
| רוטור מהירות השירות | מהירות הסיבוב המקסימלית שבה הרוטור פועל ביישום המיועד לו. | קריטי לחישוב סובלנות: Uלְכָל = (9 549 × G × M) / n. יש להשתמש תמיד במהירות שירות, לא במהירות איזון. |
| רוטור מהירות קריטית | מהירות סיבוב שבה מערכת רוטור-מיסבים חווה תהודה, וכתוצאה מכך הרעידות מוגברות מאוד. | קובע אם הרוטור מסווג כקשיח או כגמיש. רוטור קשיח פועל הרבה מתחת למהירות הכיפוף הקריטית הראשונה. |
| מונח | הגדרה | נוסחה / יחידות |
|---|---|---|
| חוסר איזון חוסר איזון | מצב שבו ציר האינרציה הראשי אינו חופף לציר הסיבוב. גורם לכוח צנטריפוגלי פרופורציונלי למסה, אקסצנטריות ומהירות בריבוע. | U = m × r (g·mm or kg·m) |
| חוסר איזון חוסר איזון סטטי | ציר ראשי מקביל לציר הסיבוב אך מוזז. שווה ערך למסה אחת ברדיוס יחיד. ניתן לזיהוי ללא סיבוב (להבי סכין). רעידות מיסב בפאזה. | תוקן ב מישור אחד |
| חוסר איזון חוסר איזון זוגי | הציר הראשי חותך את ציר הסיבוב במרכז המסה אך הוא מוטה. שתי נקודות כבדות שוות ומנוגדות במישורים שונים יוצרות מומנט נדנוד. ניתן לזיהוי רק בזמן סיבוב. | תוקן ב 2 מישורים |
| חוסר איזון חוסר איזון דינמי | המקרה הכללי: ציר האינרציה הראשי אינו מקביל לציר הסיבוב ואינו חותך אותו. שילוב של חוסר איזון סטטי וחוסר איזון זוגי. המצב הנפוץ ביותר בעולם האמיתי. | תוקן ב 2 מישורים |
| חוסר איזון חוסר איזון ספציפי | יחס חוסר האיזון למסת הרוטור. מייצג את האקסצנטריות - הסטת מרכז המסה מציר הפיר. מאפשר השוואת איכות בין רוטורים בגדלים שונים. | e = U / M (µm or g·mm/kg) |
| חוסר איזון חוסר איזון שיורי | חוסר האיזון שנותר ברוטור לאחר תהליך האיזון. אסור שיעלה על הערך המותר (Uלְכָל) עבור ה- שצוין דרגה G. | Ures ≤ Uלְכָל |
| חוסר איזון חוסר איזון ראשוני | חוסר האיזון של הרוטור כפי שהתקבל, לפני כל תיקון איזון. נמדד בהפעלה הראשונה. | בסיס להליך האיזון |
| חוסר איזון וקטור חוסר איזון | גודל ומיקום זוויתי של חוסר איזון במישור נתון. מיוצג כווקטור פולארי עם משרעת (g·mm) וזווית פאזה (°). | U∠θ (g·mm בזווית ° מהייחוס) |
| מונח | הגדרה | הערות מעשיות |
|---|---|---|
| תהליך איזון | תהליך הבדיקה והתאמת פיזור המסה של הרוטור כך שחוסר האיזון השיורי יהיה במסגרת סבילות מוגדרת. | איטרטיבי: מדידה ← חישוב ← תיקון ← אימות. |
| תהליך מישור תיקון | מישור הניצב לציר הרוטור שבו מוסיפים או מוסרים מסה. המיקום הנגיש פיזית להנחת משקולות. | עשוי להיות שונה ממישורי הסבילות (של המיסבים) - נדרשת המרה גיאומטרית. |
| תהליך מישור סבילות | המישור שבו מוגדר חוסר האיזון המותר — בדרך כלל מישור המיסב. חוסר האיזון במישור זה משפיע ישירות על עומסי המיסב. | Uלְכָל מוגדר עבור מישורי סבילות; יש להמירו למישורי תיקון. |
| תהליך מסת תיקון | המסה הפיזית (משקל) שמוסיפים לרוטור או מסירים ממנו ברדיוס ובזווית מסוימים בתוך מישור התיקון. | הוספה: קליפס, הברגה, ריתוך, אפוקסי. הסרה: קידוח, כרסום, השחזה. |
| תהליך משקולת ניסיון | מסה ידועה המחוברת זמנית לרוטור ברדיוס וזווית ידועים במהלך תהליך האיזון. משמשת לקביעת תגובת הרוטור (מקדם השפעה). | שיטת משקולת הניסיון של Balanset-1A: הרצה → התקנת משקולת ניסיון → הרצה → התוכנה מחשבת את משקולת התיקון. |
| תהליך מקדם השפעה | השינוי בתגובת הרטט (אמפליטודה ופאזה) בנקודת מדידה, הנגרם על ידי חוסר איזון יחידתי במיקום מסוים. מאפיין את רגישות מערכת הרוטור-מיסבים. | מחושב מהרצות עם משקולת ניסיון. איזון דו-מישורי דורש מטריצת השפעה 2×2. |
| תהליך איזון במישור יחיד | נוהל לתיקון חוסר איזון סטטי במישור תיקון אחד. מתאים לרוטורים קצרים (דמויי דיסקה) עם יחס L/D < 0.5. | Balanset-1A מצב F2. חיישן אחד, מישור אחד. |
| תהליך איזון דו-מישורי | נוהל לתיקון גם של חוסר איזון סטטי וגם של חוסר איזון זוגי בשני מישורי תיקון. נדרש עבור רוטורים מוארכים או כאשר חוסר האיזון הזוגי משמעותי. | Balanset-1A מצב F3. שני חיישנים, שני מישורים. |
| תהליך איזון עדין סופי | כוונון איזון עדין סופי המבוצע על רוטור מורכב כדי לפצות על חוסר איזון שנוצר בהרכבה (סטייה סיבובית של המצמד, סבילויות התאמה). | מבוצע לעתים קרובות בשטח על המכונה המותקנת. |
| תהליך פיצול משקל | פיזור מסת תיקון מחושבת בין שני מיקומים נגישים סמוכים (למשל, שני חורי ברגים או מיקומי להב) כאשר המיקום הזוויתי המדויק אינו נגיש. | Balanset-1A מספק חישוב אוטומטי של פיצול המשקולת. |
| מונח | הגדרה | השוואה |
|---|---|---|
| מכונת איזון מכונת איזון | מכשיר המודד חוסר איזון ברוטור (גודל ומיקום זוויתי) כך שניתן לתקן את פיזור המסה. | בסדנה (נייחת) או בשטח (ניידת כמו Balanset-1A). |
| מכונת איזון מכונת איזון עם תמיכות רכות | המתלה גמיש מאוד. הרוטור פועל מעל התדר הטבעי של המתלה. מודדת את ההעתק הפיזי. יש לכיילה עבור כל גיאומטריית רוטור. | פחות נפוץ כיום. עלות נמוכה יותר, אך המפעיל חייב לכייל מחדש לכל רוטור. חישת תזוזה. |
| מכונת איזון מכונת איזון עם תמיכות קשיחות | המתלה קשיח מאוד. הרוטור פועל מתחת לתדר הטבעי של המתלה. החיישנים מודדים ישירות את הכוח הצנטריפוגלי. מכוילת לצמיתות — מתאימה למגוון רחב של רוטורים ללא הגדרה ייעודית לכל רוטור. | הסוג הנפוץ ביותר בתעשייה המודרנית. רב-תכליתית יותר, עם הגדרה מהירה יותר. חישת כוח. |
| מכונת איזון מכשיר איזון נייד | מכשיר נייד המשמש לאיזון רוטורים באתר (כשהם מותקנים במכונה) ללא פירוק. משתמש בחיישני רעידות ובטכומטר. שיטת משקולת ניסיון. | Balanset-1A (2 ערוצים) ו Balanset-4 (4 ערוצים). מחשבון סבילות ISO 1940 מובנה. |
| מכונת איזון מנדרל (ארבור) | ציר או מתאם שעליו מותקן הרוטור לצורך איזון במכונה. עליו להיות קונצנטרי במדויק ובעל סטייה סיבובית זניחה. | אקסצנטריות של המנדרל היא מקור עיקרי לשגיאת איזון שיטתית. נבדקת באמצעות מבחן אינדקס. |
| מונח | הגדרה | נוסחה / תקן |
|---|---|---|
| אֵיכוּת דרגת איכות איזון (G) | סיווג המציין את המהירות המרבית המותרת של מרכז המסה של הרוטור. G = eלְכָל × ω. הדרגות יוצרות סולם לוגריתמי עם מקדם 2.5. | G 0.4 … G 4000 מוגדר ב ISO 1940-1 |
| אֵיכוּת חוסר איזון שיורי מותר (Uלְכָל) | חוסר איזון שיורי מרבי המותר עבור דרגת G, מסת הרוטור ומהירות השירות שצוינו. קריטריון הקבלה. | Uלְכָל = (9549 × G × M) / n |
| אֵיכוּת סבילות איזון | הטווח שבו חוסר האיזון השיורי חייב להיות כדי לעמוד בדרישת האיכות שצוינה. שווה ל-Uלְכָל. | מוגדר לכל מישור לאחר הקצאה |
| אֵיכוּת יחס הפחתת חוסר איזון (URR) | יחס חוסר איזון ראשוני לחוסר איזון שיורי לאחר מחזור תיקון אחד. מציין את יעילות מכונת האיזון/הליך. | URR = Uראשוני / Uשיורי טיפוסי: 5–50× |
| מדידה זווית פאזה | המיקום הזוויתי של וקטור חוסר האיזון ביחס לסימן ייחוס על הרוטור (נמדד על ידי טכומטר). בשילוב עם אמפליטודה, מגדיר את וקטור חוסר האיזון המלא. | ° (מעלות, 0–360) |
| מדידה מהירות הרטט (RMS) | ערך RMS של מהירות הרטט בבית המיסב. פרמטר המדידה הסטנדרטי להערכת מצב המכונה לפי ISO 10816. | mm/s RMS (10–1000 Hz) |
| מדידה מבחן אינדקס | נוהל אימות: מסובבים את הרוטור בזווית מוגדרת (למשל 180°) ביחס לתומכי המכונה ומודדים מחדש. מזהה שגיאות במנדרל ובמתקן. | נדרש לאימות רשמי לפי ISO 1940-1 פרק 10 |
| מדידה חוסר איזון שיורי מינימלי שניתן להשיג (Umar) | חוסר האיזון השיורי הנמוך ביותר שניתן להשיג במכונת איזון נתונה עבור רוטור ספציפי. נקבע על ידי רגישות המכונה, רצפת הרעש ותנאי המיסב. | Umar חייב להיות ≤ Uלְכָל כדי שהמכונה תהיה מתאימה לדרגת G הנדרשת. |
מהו תקן ISO 1940-2?
ISO 1940-2:1997 (Mechanical vibration — Balance quality requirements of rigid rotors — Part 2: Balance errors) היה התקן הבינלאומי לזיהוי, הערכה והתחשבות בשגיאות המתעוררות בעת איזון רוטורים קשיחים — מחוסר איזון של מנדראל וציר הנעה ועד סטייה סיבובית של רכיבים ופיזור מכשורי. הוא בוטל והוחלף על ידי ISO 21940-14:2012 (Mechanical vibration — Rotor balancing — Part 14: Procedures for assessing balance errors), שמרחיב את אותם הנהלים גם לרוטורים בעלי התנהגות גמישה. הערה: לעיתים מבלבלים אותו עם האיזון vocabulary — זהו תקן אחר, ISO 21940-2 (לשעבר ISO 1925), שאת הטרמינולוגיה שלו עמוד זה מסכם להלן.
כאשר מהנדס בגרמניה מציין "dynamic unbalance correction to G 6.3 in two planes," טכנאי ביפן חייב להבין בדיוק מה נדרש — אותו מצב רוטור, אותו נוהל איזון ואותו קריטריון קבלה. אוצר המילים של איזון ISO — ISO 21940-2 (לשעבר ISO 1925) — מאפשר זאת באמצעות אוצר מילים יחיד ומוסכם בינלאומית לכל התחום.
לעומת זאת, ISO 1940-2 עצמו לא היה מילון ולא מפרט טולרנסים — הוא עסק ב- balance errors. הוא סיווג את מקורות השגיאה של תהליך האיזון כ- systematic (ניתן להעריך גודל وزווית — למשל חוסר איזון של מנדראל או ציר הנעה, סטייה רדיאלית וצירית, מפתחות ו-keyways, מגנטיות שיורית, שגיאות הרכבה מחדש ושגיאות מכשור), משתנים אקראית (חלקים רופפים, נוזלים כלואים, עיוות תרמי, windage) ו- scalar (ניתן להעריך רק את הגודל המרבי, הזווית אינה ניתנת לקביעה — למשל מרווחי התאמה וטולרנסים של ייצור), ונתן נהלים להערכתם ולהתחשבות בהם כך שחוסר האיזון השיורי אכן יישאר בתוך הערך המותר Uלְכָל מִן ISO 1940-1 (כיום ISO 21940-11). המחליף שלו, ISO 21940-14, ממשיך בדיוק בתפקיד זה בתוך סדרת ISO 21940.
ניתוח מונחים מפורט
ההבחנה בין קשיח לגמיש
זהו הסיווג החשוב ביותר בתחום האיזון. ההבחנה קובעת הכל: איזה תקן חל, איזה ציוד נדרש, כמה מישורי תיקון נדרשים, ובאיזו מהירות יש לבצע את האיזון.
רוטור שחוסר האיזון שלו ניתן לתיקון בשני מישורים שרירותיים, ולאחר התיקון, חוסר האיזון השיורי אינו משתנה באופן משמעותי בכל מהירות עד למהירות השירות המקסימלית. מבחן מעשי: אם הכיפוף הראשון מהירות קריטית גבוהה בהרבה ממהירות השירות המקסימלית (בדרך כלל > פי 1.5 או יותר), הרוטור קשיח.
רוטור שמתעוות באופן אלסטי במהירות השירות שלו כך שמצב חוסר האיזון שלו משתנה. חייב להיות מאוזן במהירות השירות או קרובה לה ביותר משני מישורים. חל על: טורבוגנרטורים גדולים, מדחסים רב-שלביים במהירות גבוהה, גלילי נייר ארוכים במהירות גבוהה. מכוסה על ידי ISO 21940-12.
הרוב המכריע של הרוטורים התעשייתיים - מנועים חשמליים, מאווררים, משאבות, גלגלי תנופה, צירים - הם רוטורים קשיחים. ISO 1940-1 מערכת G-grade חלה ישירות על רוטורים קשיחים.
שלושת סוגי חוסר האיזון
אוצר המילים (ISO 21940-2) מגדיר שלושה סוגים יסודיים המבוססים על הקשר הגיאומטרי בין ציר האינרציה הראשי לציר הסיבוב. הבנתם חיונית לבחירת נוהל האיזון הנכון:
- חוסר איזון סטטי מייצר כּוֹחַ — שני המיסבים רוטטים בפאזה במהירות של × 1 בסל"ד. ניתן לזהות את הרוטור כלא מאוזן ללא סיבוב (כוח המשיכה מגלה זאת על קצוות הסכין). מישור תיקון אחד מספיק. אופייני לרוטורים צרים דמויי דיסק (אורך/עומק < 0.5): גלגלות צרות, אימפלרים של מאוורר, גלגלי תנופה דקים.
- חוסר איזון זוגי מייצר מומנט — מיסבים רוטטים ב-180° מחוץ לפאזה במהירות של × 1 סל"ד. הכוח נטו הוא אפס (מרכז המסה נמצא על הציר), אך שתי נקודות כבדות שוות ומנוגדות במיקומים ציריים שונים יוצרות זוג נדנוד. ניתן לזיהוי רק בזמן סיבוב. דורש שני מישורי תיקון.
- חוסר איזון דינמי = סטטי + זוג משולב. המקרה הכללי עבור כל הרוטורים האמיתיים שאינם סימטריים לחלוטין. גם כוח וגם מומנט קיימים. מיסבים רוטטים ב-1× ללא יחס פאזה וגם לא יחס של 180° מחוץ לפאזה. דורש איזון דו-מישורי.
חוסר איזון ספציפי והקשר לדרגת G
חוסר איזון ספציפי (e = U/M) הוא המדד המרכזי המאפשר השוואה אוניברסלית של איכות האיזון. לרוטור במשקל 5 kg עם חוסר איזון של 50 g·mm יש e = 10 µm. לרוטור במשקל 500 kg עם חוסר איזון של 5 000 g·mm יש גם e = 10 µm — איכות איזון זהה למרות הבדל מסה של פי 100.
ה דרגה G מרחיב זאת באמצעות שילוב המהירות: G = e × ω, וכך מתקבל מספר יחיד (mm/s) המאפיין את איכות האיזון ללא תלות הן במסה והן במהירות. זהו הבסיס ל ISO 1940-1 מערכת סובלנות.
מישורי תיקון לעומת מישורי סובלנות
אוצר המילים מציג הבחנה קריטית שלעיתים מחמיצים בפרקטיקה:
- מישורי סובלנות = מישורי המיסבים שבהם הרטט והעומסים הדינמיים הם הקריטיים ביותר. חוסר האיזון המותר Uלְכָל מצוין כאן.
- מישורי תיקון = מיקומים נגישים פיזית שבהם ניתן להציב משקולות (טבור המאוורר, טבעות הקצה של המנוע, כתפי הציר). לעתים קרובות הם נמצאים במיקומים ציריים שונים מאלה של המיסבים.
המרת Uלְכָל ממישורי הסבילות למישורי התיקון דורשת ידע בגיאומטריית הרוטור. עבור רוטורים אסימטריים או תלויים, המרה זו יכולה לשנות באופן משמעותי את הסבילות לכל מישור. Balanset-1A מטפל בהמרה זו באופן אוטומטי כאשר מוזנים מידות הרוטור.
סוגי מכונות איזון
שני סוגי המכונות הבסיסיים משקפים עקרונות מדידה פיזיקליים שונים:
- מכונת מיסבים רכים: תדר התהודה הטבעי של המתלה נמוך בהרבה ממהירות הפעולה → המכונה מודדת תְזוּזָה. דורשת כיול לכל רוטור חדש. בעלת חשיבות היסטורית; השימוש בה הולך ופוחת.
- מכונת מיסבים קשיחים: תדר התהודה הטבעי של המתלה גבוה בהרבה ממהירות הפעולה → המכונה מודדת כּוֹחַ. מכוילת לצמיתות — מאפשרת עבודה עם רוטורים שונים ללא כיול נפרד. זהו הסוג המודרני הדומיננטי.
מכשירי איזון שדה כמו Balanset-1A משתמשים בעיקרון שונה: הם אינם "מכונה" במובן ה-ISO אלא משתמשים במיסבים ובתמיכה של הרוטור עצמו כמערכת מדידה, תוך שימוש בשיטת משקולת הניסיון (מקדם השפעה) כדי לקבוע תיקון מבלי להזדקק למכונת איזון ייעודית.
הפניה צולבת: היכן כל מונח משמש
ISO 1940-1 / ISO 21940-11: משתמש בכל מונחי הסבילות והאיכות — דרגת G, Uלְכָל, סבילות איזון, חוסר איזון שיורי. המשתמש העיקרי באוצר מונחים זה.
ISO 14694: משתמש במונחי רוטור (קשיח), מונחי חוסר איזון, ומרחיב עם קטגוריות יישום BV ספציפיות למאווררים, דרגות איזון וטבלאות מגבלות רעידה.
ISO 10816 / ISO 20816: משתמש במונחי מדידה — מהירות רטט, RMS, נקודות מדידה על בתי המיסבים.
תקן ISO 21940-12: מרחיב את הגדרת הרוטור הגמישה עם הליכים מרובי מהירויות ורב-מישוריים.
API 610 / API 617: תקני תעשיית הנפט מתייחסים לדרגות G של ISO 1940 ולמונחי חוסר איזון במפרטי משאבות ומדחסים.
ISO 1940-2 → ISO 21940-14: מעבר
ISO 21940-14:2012 ביטל והחליף רשמית את ISO 1940-2:1997, ומהווה תיקון טכני שלו — השינוי העיקרי הוא הרחבת התחולה שלו לרוטורים בעלי התנהגות גמישה. אוצר המילים של האיזון הלך במסלול נפרד: ISO 1925 תוקן ל-ISO 21940-2. המספור ISO 21940 משקף אינטגרציה לסדרת ISO 21940 המקיפה את כל היבטי איזון הרוטור. הסימונים הישנים עדיין מופיעים רבות בספרות התעשייתית.
תקן רשמי: ISO 21940-14:2012 (מחליף את ISO 1940-2) ב-ISO Store →
שאלות נפוצות — ISO 1940-2
שגיאות איזון, המעבר ל-ISO 21940 וטרמינולוגיית איזון
מאמרים קשורים במילון המונחים
דברו את השפה - בעזרת הכלים הנכונים
מכשירי האיזון של Vibromera מיישמים ישירות את הטרמינולוגיה של ISO: בחירת דרגת G, וקטורי חוסר איזון, מישורי תיקון, והשוואה בין חוסר איזון שיורי למותר — הכול במכשיר נייד אחד.
עיין בציוד איזון →
