הבנת שיטת שלוש הרצפים באיזון רוטורים

מאזן נייד ומנתח רעידות Balanset-1A

חלקים

הגדרה: מהי שיטת שלוש הריצות?

ה שיטת שלוש ריצות הוא ההליך הנפוץ ביותר עבור איזון דו-מישורי (דינמי). זה קובע את משקולות תיקון נדרש בשניים מישורי תיקון באמצעות שלוש מדידות בדיוק: ריצה ראשונית אחת לקביעת קו הבסיס לְהוֹצִיא מְשִׁוּוּי מִשְׁקָל מצב, ואחריו שניים עוקבים משקל ניסיון ריצות (אחת עבור כל מישור תיקון).

שיטה זו מספקת איזון אופטימלי בין דיוק ליעילות, ודורשת פחות התחלות ועצירות של המכונה מאשר שיטת ארבע ריצות תוך מתן נתונים מספיקים לחישוב תיקונים יעילים עבור רוב התעשייה מְאַזֵן יישומים.

הליך שלוש הריצות: שלב אחר שלב

ההליך פועל לפי רצף פשוט ושיטתי:

ריצה 1: מדידה ראשונית של קו הבסיס

המכונה מופעלת במהירות האיזון שלה במצב לא מאוזן, כפי שנמצא. רֶטֶט מדידות נלקחות בשני מיקומי המיסבים (המסומנים כמיסב 1 ומיסב 2), תוך רישום שניהם מִשׂרַעַת and זווית הפאזה. מדידות אלו מייצגות את וקטורי הרטט הנגרמים על ידי התפלגות חוסר האיזון המקורית.

מדוד בכיוון 1: משרעת A₁, פאזה θ₁
מדוד בכיוון 2: משרעת A₂, פאזה θ₂
מַטָרָה: קובע את מצב הרטט הבסיסי (O₁ ו-O₂) שיש לתקן

ריצה 2: משקל ניסיון במישור תיקון 1

המכונה נעצרת, ומשקולת ניסיון ידועה (T₁) מחוברת באופן זמני למיקום זוויתי מסומן במדויק במישור התיקון הראשון (בדרך כלל ליד מיסב 1). המכונה מופעלת מחדש באותה מהירות, ונמדדת שוב רעידות בשני המיסבים.

לְהוֹסִיף: משקולת ניסיון T₁ בזווית α₁ במישור 1
מדוד בכיוון 1: וקטור רטט חדש (O₁ + השפעת T₁)
מדוד בכיוון 2: וקטור רטט חדש (O₂ + השפעת T₁)
מַטָרָה: קובע כיצד משקולת במישור 1 משפיעה על הרטט בשני המיסבים

מכשיר האיזון מחשב את מקדמי השפעה עבור מישור 1 על ידי חיסור וקטורי של המדידות הראשוניות ממדידות חדשות אלה.

ריצה 3: משקל ניסיון במישור תיקון 2

משקולת הניסיון הראשונה מוסרת, ומשקולת ניסיון שנייה (T₂) מחוברת למיקום מסומן במישור התיקון השני (בדרך כלל ליד מיסב 2). מדידה נוספת מתבצעת, תוך רישום רעידות בשני המיסבים.

לְהַסִיר: משקל ניסיון T₁ ממישור 1
לְהוֹסִיף: משקולת ניסיון T₂ בזווית α₂ במישור 2
מדוד בכיוון 1: וקטור רטט חדש (O₁ + השפעת T₂)
מדוד בכיוון 2: וקטור ויברציה חדש (O₂ + השפעת T₂)
מַטָרָה: קובע כיצד משקולת במישור 2 משפיעה על הרטט בשני המיסבים

למכשיר יש כעת סט שלם של ארבעה מקדמי השפעה המתארים כיצד כל מישור משפיע על כל כיוון.

חישוב משקלי התיקון

לאחר השלמת שלוש הריצות, תוכנת האיזון מבצעת מתמטיקה וקטורית כדי לפתור את משקלי התיקון:

מטריצת מקדם ההשפעה

משלוש המדידות נקבעים ארבעה מקדמים:

α₁₁: כיצד מישור 1 משפיע על כיוון 1 (ההשפעה העיקרית)
α₁₂: כיצד מישור 2 משפיע על מיסב 1 (צימוד צולב)
α₂₁: כיצד מישור 1 משפיע על מיסב 2 (צימוד צולב)
α₂₂: כיצד מישור 2 משפיע על כיוון 2 (ההשפעה העיקרית)

פתרון המערכת

המכשיר פותר שתי משוואות בו זמנית כדי למצוא את W₁ (תיקון למישור 1) ו-W₂ (תיקון למישור 2):

α₁₁ · W₁ + α₁₂ · W₂ = -O₁ (לביטול רעידות במיסב 1)
α₂₁ · W₁ + α₂₂ · W₂ = -O₂ (לביטול רעידות במיסב 2)

הפתרון מספק גם את המסה וגם את המיקום הזוויתי הנדרשים עבור כל משקולת תיקון.

צעדים אחרונים

הסר את שתי משקולות הניסיון
התקן את משקולות התיקון הקבועות המחושבות בשני המישורים
בצע ריצת אימות כדי לוודא שהרעידות פחתו לרמות מקובלות
במידת הצורך, בצעו איזון חיתוך כדי לכוונן את התוצאות

יתרונות שיטת שלוש הריצות

שיטת שלוש הרצפים הפכה לסטנדרט בתעשייה לאיזון דו-מישורי בזכות מספר יתרונות מרכזיים:

1. יעילות אופטימלית

שלוש ריצות מייצגות את המינימום הנדרש כדי לקבוע ארבעה מקדמי השפעה (תנאי התחלתי אחד ועוד ריצת ניסיון אחת לכל מישור). זה ממזער את זמן השבתת המכונה תוך מתן אפיון מערכת מלא.

2. אמינות מוכחת

עשרות שנים של ניסיון בשטח מוכיח ששלוש ריצות מספקות נתונים מספיקים לאיזון אמין ברוב המכריע של יישומים תעשייתיים.

3. חיסכון בזמן ובעלויות

בהשוואה לשיטת ארבע הריצות, ביטול ריצת ניסיון אחת מפחית את זמן האיזון בכ-20%, מה שמתורגם להפחתת זמן השבתה ועלויות עבודה.

4. ביצוע פשוט יותר

פחות ריצות פירושן פחות טיפול במשקלי ניסיון, פחות הזדמנויות לשגיאות וניהול נתונים פשוט יותר.

5. מתאים לרוב היישומים

עבור מכונות תעשייתיות אופייניות עם השפעות צימוד צולבות מתונות ומקובלות איזון סבולות, שלוש ריצות מניבות תוצאות מוצלחות באופן עקבי.

מתי להשתמש בשיטת שלוש הריצות

שיטת שלוש הרצפים מתאימה ל:

איזון תעשייתי שגרתי: מנועים, מאווררים, משאבות, מפוחים - רוב הציוד המסתובב
דרישות דיוק מתונות: איזון דרגות איכות מ-G 2.5 עד G 16
יישומי איזון שדה: איזון באתר כאשר מזעור זמן ההשבתה חשוב
מערכות מכניות יציבות: ציוד במצב מכני טוב ותגובה ליניארית
גיאומטריות רוטור סטנדרטיות: רוטורים קשיחים עם יחסי אורך-קוטר אופייניים

מגבלות ומתי לא להשתמש

שיטת שלוש הריצות עשויה להיות לא מספקת במצבים מסוימים:

כאשר שיטת ארבע הריצות עדיפה

דרישות דיוק גבוה: סבולות צרות מאוד (G 0.4 עד G 1.0) שבהן אימות נוסף של ליניאריות הוא בעל ערך
צימוד צולב חזק: כאשר מישורי התיקון קרובים מאוד זה לזה או שהנוקשות אסימטרית מאוד
מאפייני מערכת לא ידועים: איזון ראשון של ציוד יוצא דופן או מותאם אישית
מכונות בעייתיות: ציוד המראה סימנים של התנהגות לא לינארית או בעיות מכניות

כאשר מטוס יחיד עשוי להספיק

רוטורים צרים מסוג דיסק שבו חוסר איזון דינמי מינימלי
כאשר רק מיקום מיסב אחד מראה רעידות משמעותיות

השוואה עם שיטות אחרות

שיטת שלוש ריצות לעומת שיטת ארבע ריצות

אַספֶּקט	שלוש ריצות	ארבע ריצות
מספר ריצות	3 (התחלתי + 2 ניסיונות)	4 (התחלתי + 2 ניסיונות + משולב)
זמן נדרש	קצר יותר	~20% ארוך יותר
בדיקת ליניאריות	לֹא	כן (הפעלה 4 מאמתת)
יישומים אופייניים	עבודה תעשייתית שגרתית	ציוד קריטי מדויק במיוחד
דִיוּק	טוֹב	מְעוּלֶה
מוּרכָּבוּת	לְהוֹרִיד	גבוה יותר

שיטת שלוש ריצות לעומת שיטת מישור יחיד

שיטת שלוש הריצות שונה באופן מהותי מ איזון במישור יחיד, אשר משתמש רק בשתי ריצות (ראשוניות ועוד ניסיון אחד) אך יכול לתקן רק מישור אחד ואינו יכול לטפל חוסר איזון זוגי.

שיטות עבודה מומלצות להצלחה בשיטת שלוש הריצות

בחירת משקל ניסיון

בחרו משקולות ניסיון המייצרות שינוי של 25-50% באמפליטודת הרטט
קטן מדי: יחס אות לרעש גרוע ושגיאות חישוב
גדול מדי: סיכון לתגובה לא לינארית או רמות רטט לא בטוחות
השתמשו בגדלים דומים עבור שני המישורים כדי לשמור על איכות מדידה עקבית

עקביות תפעולית

שמרו על אותה מהירות בדיוק במשך שלושת הריצות
יש לאפשר ייצוב תרמי בין ריצות במידת הצורך
להבטיח תנאי תהליך עקביים (זרימה, לחץ, טמפרטורה)
השתמשו במיקומי חיישנים ובשיטות הרכבה זהות

איכות הנתונים

בצע מספר מדידות בכל ריצה וערך ממוצע שלהן
ודא שמדידות הפאזה עקביות ואמינות
בדוק שמשקולות הניסיון מייצרות שינויים מדידים בבירור
חפשו חריגות שעשויות להצביע על שגיאות מדידה

דיוק התקנה

סמנו ואמתו בזהירות את מיקומי הזווית של משקולת הניסיון
ודאו שמשקולות הניסיון מחוברות היטב ולא יזוזו במהלך הריצה
התקן משקולות תיקון סופיות באותה זהירות ודיוק
בדוק שוב את המסות והזוויות לפני הריצה הסופית

פתרון בעיות נפוצות

תוצאות גרועות לאחר תיקון

סיבות אפשריות:

משקולות תיקון המותקנות בזוויות שגויות או עם מסות שגויות
תנאי ההפעלה השתנו בין הרצאות הניסיון להתקנה לתיקון
בעיות מכניות (רפיון, חוסר יישור) שלא טופלו לפני האיזון
תגובת מערכת לא לינארית

משקולות ניסיון מייצרות תגובה קטנה

פתרונות:

השתמשו במשקולות ניסיון גדולות יותר או הציבו אותן ברדיוס גדול יותר
בדיקת הרכבת החיישן ואיכות האות
ודא שמהירות הפעולה נכונה
שקול אם למערכת יש ריסון גבוה מאוד או רגישות תגובה נמוכה מאוד

מדידות לא עקביות

פתרונות:

יש לאפשר יותר זמן לייצוב תרמי ומכני
שיפור הרכבת החיישן (השתמשו בנידים במקום מגנטים)
בידוד ממקורות רטט חיצוניים
טיפול בבעיות מכניות הגורמות להתנהגות משתנה

← חזרה לאינדקס הראשי

מהי שיטת שלוש הרצפים באיזון רוטורים?

פורסם על ידי admin ב-אוקטובר 29, 2025 אוקטובר 29, 2025