औद्योगिक एग्जॉस्ट फैन संतुलन: सिद्धांत से व्यवहार तक संपूर्ण मार्गदर्शिका

खंड 1: असंतुलन के मूलभूत सिद्धांत - "क्यों" को समझना

घूर्णनशील द्रव्यमानों को संतुलित करना औद्योगिक उपकरणों के रखरखाव और मरम्मत में प्रमुख कार्यों में से एक है, विशेष रूप से महत्वपूर्ण निकास संतुलन अनुप्रयोग। अत्यधिक कंपन से संबंधित समस्याओं के प्रभावी और सूचित उन्मूलन के लिए, असंतुलन के अंतर्निहित भौतिक प्रक्रियाओं, इसकी विविधताओं, कारणों और विनाशकारी परिणामों की गहरी समझ आवश्यक है।

1.1. असंतुलन का भौतिकी: कंपन का विज्ञान

आदर्श रूप से, एक घूर्णनशील पिंड, जैसे कि एग्जॉस्ट फैन इम्पेलर, पूरी तरह से संतुलित होगा। यांत्रिक दृष्टिकोण से, इसका अर्थ है कि इसका मुख्य केंद्रीय जड़त्व अक्ष, घूर्णन के ज्यामितीय अक्ष के साथ पूरी तरह से मेल खाता है। हालाँकि, वास्तव में, निर्माण संबंधी खामियों और परिचालन संबंधी कारकों के कारण, असंतुलन नामक एक स्थिति उत्पन्न होती है, जहाँ रोटर का द्रव्यमान केंद्र उसके घूर्णन अक्ष के सापेक्ष विस्थापित हो जाता है।

जब ऐसा असंतुलित रोटर घूमना शुरू करता है, तो यह द्रव्यमान विस्थापन अपकेन्द्री बल उत्पन्न करता है। यह बल लगातार दिशा बदलता रहता है, घूर्णन अक्ष के लंबवत कार्य करता है और शाफ्ट के माध्यम से बेयरिंग सपोर्ट और फिर संपूर्ण संरचना तक संचारित होता है। यह चक्रीय बल कंपन का मूल कारण है।

जहाँ F केन्द्रापसारक बल है, m असंतुलित द्रव्यमान का परिमाण है, ω कोणीय वेग है, तथा r घूर्णन अक्ष से असंतुलित द्रव्यमान (उत्केन्द्रता) की दूरी है।

इस संबंध का मुख्य पहलू यह है कि जड़त्वीय बल घूर्णन गति (ω²) के वर्ग के समानुपाती रूप से बढ़ता है। इसका व्यावहारिक महत्व बहुत अधिक है। निकास संतुलन प्रक्रियाएँ। उदाहरण के लिए, एग्जॉस्ट फैन की गति दोगुनी करने से कंपन बल चार गुना बढ़ जाएगा। यह अरैखिक वृद्धि बताती है कि कम गति पर ठीक से चलने वाला एग्जॉस्ट फैन, सामान्य या बढ़ी हुई गति पर पहुँचने पर, जैसे कि फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर्स के माध्यम से नियंत्रित होने पर, विनाशकारी कंपन स्तर क्यों प्रदर्शित कर सकता है।

1.2. असंतुलन का वर्गीकरण: तीन प्रकार की समस्याएं

जड़त्व अक्ष और घूर्णन अक्ष की पारस्परिक व्यवस्था के आधार पर रोटर असंतुलन को तीन मुख्य प्रकारों में विभाजित किया जाता है:

स्थैतिक असंतुलन (बल/स्थैतिक असंतुलन)

परिभाषा: यह तब होता है जब जड़त्व अक्ष घूर्णन अक्ष के समानांतर स्थानांतरित हो जाता है। इसे रोटर पर एक "भारी बिंदु" के रूप में देखा जा सकता है।

निदान: इस प्रकार का असंतुलन इस मायने में अनोखा है कि यह स्थिर अवस्था में भी प्रकट होता है। अगर ऐसे रोटर को कम घर्षण वाले क्षैतिज आधारों (जिन्हें "चाकू के किनारे" कहा जाता है) पर रखा जाए, तो यह हमेशा गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव में घूमेगा और भारी बिंदु नीचे की ओर रखकर रुकेगा।

सुधार: पहचाने गए भारी बिंदु के 180 डिग्री विपरीत, एक तल में सुधारात्मक द्रव्यमान जोड़कर (या हटाकर) अपेक्षाकृत आसानी से इसे समाप्त किया जा सकता है। स्थैतिक असंतुलन कम लंबाई-से-व्यास (L/D) अनुपात (जैसे, 0.5 से कम) वाले संकीर्ण, डिस्क के आकार के रोटरों की विशेषता है।

युगल असंतुलन

परिभाषा: यह तब होता है जब जड़त्व अक्ष, रोटर के द्रव्यमान केंद्र पर घूर्णन अक्ष को प्रतिच्छेद करता है। भौतिक रूप से, यह रोटर की लंबाई के अनुदिश दो अलग-अलग तलों में स्थित दो समान असंतुलित द्रव्यमानों के बराबर है और एक दूसरे से 180 डिग्री के कोण पर स्थित हैं।

निदान: स्थिर स्थिति में, ऐसा रोटर संतुलित रहता है और किसी विशिष्ट स्थिति में नहीं जाता। हालाँकि, घूर्णन के दौरान, द्रव्यमानों का यह युग्म एक "हिलने" या "डगमगाने" वाला क्षण उत्पन्न करता है जो रोटर को घूर्णन अक्ष के लंबवत घुमा देता है, जिससे आधारों पर तेज़ कंपन उत्पन्न होता है।

सुधार: इस क्षण की क्षतिपूर्ति के लिए कम से कम दो तलों में सुधार की आवश्यकता होती है।

गतिशील असंतुलन

       

परिभाषा: व्यवहार में यह सबसे सामान्य और अक्सर सामने आने वाला मामला है, जहाँ जड़त्व अक्ष न तो घूर्णन अक्ष के समानांतर होता है और न ही उसे प्रतिच्छेद करता है, बल्कि अंतरिक्ष में उसके साथ तिरछा हो जाता है। गतिक असंतुलन हमेशा स्थैतिक और युग्म असंतुलनों का एक संयोजन होता है।

निदान: केवल रोटर घूर्णन के दौरान प्रकट होता है।

सुधार: बल और आघूर्ण दोनों घटकों की एक साथ क्षतिपूर्ति करने के लिए हमेशा कम से कम दो सुधार विमानों में संतुलन की आवश्यकता होती है।

1.3. समस्याओं का मूल कारण: असंतुलन कहाँ से आता है?

असंतुलन के कारणों को दो बड़े समूहों में विभाजित किया जा सकता है, विशेष रूप से प्रासंगिक निकास संतुलन अनुप्रयोग:

परिचालन कारक (सबसे आम):

• सामग्री संचय: दूषित वातावरण में एग्जॉस्ट पंखों के चलने का सबसे आम कारण। इम्पेलर ब्लेड पर धूल, गंदगी, पेंट, प्रोसेस्ड उत्पादों या नमी का असमान जमाव, द्रव्यमान वितरण को बदल देता है।
• घिसाव और संक्षारण: ब्लेडों का असमान घर्षण, तरल पदार्थ के प्रवेश से बूंदों का क्षरण, या रासायनिक संक्षारण के कारण कुछ क्षेत्रों में द्रव्यमान में कमी और परिणामस्वरूप असंतुलन उत्पन्न होता है।
• तापीय विरूपण: रोटर का असमान रूप से गर्म या ठंडा होना, विशेष रूप से गर्म उपकरणों के लंबे समय तक बंद रहने के दौरान, शाफ्ट या प्ररित करनेवाला के अस्थायी या स्थायी रूप से मुड़ने का कारण बन सकता है।
• संतुलन भार का नुकसान: पहले से स्थापित सुधारात्मक भार कंपन, संक्षारण या यांत्रिक प्रभाव के कारण अलग हो सकते हैं।

विनिर्माण और संयोजन दोष:

• उत्पादन का दोष: सामग्री की असमानता (जैसे, कास्टिंग छिद्रता), मशीनिंग में अशुद्धियाँ, या प्ररित करनेवाला के लिए खराब गुणवत्ता वाली ब्लेड असेंबली।
• असेंबली और स्थापना त्रुटियाँ: शाफ्ट पर अनुचित इम्पेलर फिटिंग, गलत संरेखण, हब बन्धन का ढीला होना, मोटर और पंखे शाफ्ट का गलत संरेखण।
• संबंधित घटक समस्याएँ: गैर-मानक या घिसे हुए ड्राइव बेल्ट का उपयोग, बेयरिंग दोष, नींव पर यूनिट माउंटिंग का ढीला होना (इस स्थिति को "सॉफ्ट फुट" के रूप में जाना जाता है)।

1.4. असंतुलन के परिणाम: विनाश की श्रृंखला प्रतिक्रिया

असंतुलन की समस्याओं की अनदेखी करने से विनाशकारी परिणामों की एक श्रृंखला प्रतिक्रिया उत्पन्न होती है, जो यांत्रिक उपकरण घटकों और आर्थिक प्रदर्शन दोनों को प्रभावित करती है, विशेष रूप से निकास प्रणालियों में महत्वपूर्ण:

यांत्रिक परिणाम:

• कंपन और शोर: कंपन और शोर में तीव्र वृद्धि सबसे स्पष्ट परिणाम है, जिससे कार्य करने की स्थिति खराब हो जाती है और यह खराबी का पहला संकेत होता है।
• त्वरित बेयरिंग घिसाव: सबसे आम, महंगा और खतरनाक परिणाम। अपकेंद्री बल से उत्पन्न चक्रीय भार रोलिंग तत्वों और रेसवे में तेज़ी से थकान और विनाश का कारण बनता है, जिससे बियरिंग का जीवनकाल दस गुना कम हो जाता है।
• थकान से विफलता: लंबे समय तक कंपन के संपर्क में रहने से धातु में थकान का संचय होता है, जिससे शाफ्ट, समर्थन संरचनाएं, वेल्ड्स का विनाश हो सकता है, और यहां तक कि इकाई को नींव से सुरक्षित रखने वाले एंकर बोल्ट भी टूट सकते हैं।
• आसन्न घटकों को क्षति: कंपन से युग्मन कनेक्शन, बेल्ट ड्राइव और शाफ्ट सील भी नष्ट हो जाते हैं।

आर्थिक और परिचालन परिणाम:

• बढ़ी हुई ऊर्जा खपत: मोटर ऊर्जा का महत्वपूर्ण भाग हवा को चलाने में नहीं, बल्कि कंपन पैदा करने में खर्च होता है, जिससे प्रत्यक्ष वित्तीय नुकसान होता है।
• कम प्रदर्शन: कंपन से प्ररितक की वायुगतिकीय विशेषताएं बाधित हो सकती हैं, जिसके परिणामस्वरूप निकास पंखे द्वारा उत्पन्न वायु प्रवाह और दबाव कम हो सकता है।
• आपातकालीन डाउनटाइम: अंततः असंतुलन के कारण उपकरण को आपातकालीन रूप से बंद करना पड़ता है, जिसके परिणामस्वरूप महंगी मरम्मत करनी पड़ती है और उत्पादन लाइन के बंद रहने से नुकसान होता है।
• सुरक्षा खतरे: गंभीर मामलों में, उच्च गति पर प्ररितक का नष्ट होना संभव है, जिससे कार्मिकों के जीवन और स्वास्थ्य को सीधा खतरा हो सकता है।

खंड 2: कंपन निदान - सटीक निदान की कला

उचित निदान सफल संतुलन की आधारशिला है। द्रव्यमान सुधार के साथ आगे बढ़ने से पहले, यह पूर्ण विश्वास के साथ स्थापित करना आवश्यक है कि असंतुलन ही अत्यधिक कंपन का मूल कारण है। यह खंड उन उपकरण विधियों पर केंद्रित है जो न केवल समस्या का पता लगाने में मदद करती हैं, बल्कि उसकी प्रकृति की सटीक पहचान भी करती हैं।

2.1. कंपन हमेशा असंतुलन क्यों नहीं होता: विभेदक निदान

एक महत्वपूर्ण सिद्धांत जिसे हर रखरखाव विशेषज्ञ को समझना चाहिए: अत्यधिक कंपन एक लक्षण है, निदान नहीं। हालाँकि असंतुलन एग्जॉस्ट फैन कंपन के सबसे आम कारणों में से एक है, कई अन्य दोष भी इसी तरह के पैटर्न बना सकते हैं जिन्हें शुरू करने से पहले ही दूर कर देना चाहिए। निकास संतुलन काम।

असंतुलन के रूप में "छिपे" मुख्य दोष:

• मिसलिग्न्मेंट: मोटर और पंखे के बीच शाफ्ट का गलत संरेखण। कंपन स्पेक्ट्रम में, दोहरी चलने वाली आवृत्ति (2x) पर महत्वपूर्ण शिखर द्वारा चिह्नित, विशेष रूप से अक्षीय दिशा में।
• यांत्रिक ढीलापन: बेयरिंग सपोर्ट बोल्ट ढीले पड़ना, नींव के ढाँचे में दरारें। यह चल आवृत्ति हार्मोनिक्स (1x, 2x, 3x, आदि) की श्रृंखला के रूप में प्रकट होता है, और गंभीर मामलों में, उप-हार्मोनिक्स (0.5x, 1.5x) के रूप में प्रकट होता है।
• रोलिंग बेयरिंग दोष: रेसवे या रोलिंग तत्वों पर दरारें, टूटना। बेयरिंग ज्यामिति से परिकलित विशिष्ट उच्च-आवृत्ति, अतुल्यकालिक (घूर्णन आवृत्ति के गुणज नहीं) घटकों पर कंपन उत्पन्न करें।
• मुड़ी हुई शाफ्ट: रनिंग (1x) और डबल रनिंग (2x) दोनों आवृत्तियों पर कंपन पैदा करता है, जिससे निदान बहुत जटिल हो जाता है और असंतुलन और मिसलिग्न्मेंट से अंतर करने के लिए अनिवार्य चरण विश्लेषण अनुप्रयोग की आवश्यकता होती है।
• अनुनाद: जब संचालन घूर्णन आवृत्ति संरचना की किसी एक प्राकृतिक आवृत्ति के साथ मेल खाती है, तो तीव्र, बहुविध कंपन प्रवर्धन होता है। यह अत्यंत खतरनाक स्थिति संतुलन द्वारा समाप्त नहीं होती है।

2.2. विशेषज्ञ टूलकिट: इंजीनियर की आंखें और कान

सटीक कंपन निदान और उसके बाद निकास संतुलन विशेष उपकरण की आवश्यकता:

• कंपन सेंसर (एक्सेलेरोमीटर): प्राथमिक डेटा संग्रह साधन। मशीन कंपन की पूरी त्रि-आयामी तस्वीर के लिए, सेंसर तीन परस्पर लंबवत दिशाओं में बेयरिंग हाउसिंग पर स्थापित किए जाते हैं: क्षैतिज, ऊर्ध्वाधर और अक्षीय।
• पोर्टेबल कंपन विश्लेषक/बैलेंसर: आधुनिक उपकरण जैसे Balanset-1A वाइब्रोमीटर (समग्र कंपन स्तर मापन), फास्ट फूरियर ट्रांसफॉर्म (एफएफटी) स्पेक्ट्रम विश्लेषक, फेज मीटर और बैलेंसिंग कैलकुलेटर के कार्यों को एक साथ जोड़ते हैं। ये उपकरण संचालन स्थल पर ही पूर्ण निदान और संतुलन की अनुमति देते हैं।
• टैकोमीटर (ऑप्टिकल या लेजर): किसी भी संतुलन किट का अभिन्न अंग। सटीक घूर्णन गति मापन और चरण मापन समकालिकता के लिए आवश्यक। संचालन के लिए, शाफ्ट या अन्य घूर्णन भाग पर परावर्तक टेप का एक छोटा सा टुकड़ा लगाया जाता है।
• सॉफ़्टवेयर: विशेष सॉफ्टवेयर उपकरण डेटाबेस को बनाए रखने, समय के साथ कंपन प्रवृत्तियों का विश्लेषण करने, गहन स्पेक्ट्रम निदान करने और स्वचालित रूप से कार्य रिपोर्ट तैयार करने की अनुमति देता है।

2.3. कंपन स्पेक्ट्रा पढ़ना (एफएफटी विश्लेषण): मशीन सिग्नलों को समझना

एक्सेलेरोमीटर द्वारा मापा गया कंपन संकेत जटिल आयाम-समय निर्भरता दर्शाता है। निदान के लिए, ऐसा संकेत अपर्याप्त जानकारी प्रदान करता है। मुख्य विश्लेषण विधि फास्ट फूरियर ट्रांसफॉर्म (FFT) है, जो जटिल समय संकेत को गणितीय रूप से उसके आवृत्ति स्पेक्ट्रम में विघटित कर देती है। स्पेक्ट्रम यह दर्शाता है कि किन आवृत्तियों में कंपन ऊर्जा होती है, जिससे इन कंपन स्रोतों की पहचान संभव हो पाती है।

कंपन स्पेक्ट्रम में असंतुलन का मुख्य संकेतक रोटर घूर्णन आवृत्ति के ठीक बराबर आवृत्ति पर एक प्रमुख शिखर की उपस्थिति है। इस आवृत्ति को 1x के रूप में निर्दिष्ट किया जाता है। इस शिखर का आयाम (ऊँचाई) असंतुलन परिमाण के समानुपाती होता है।

2.4. चरण विश्लेषण की मुख्य भूमिका: निदान की पुष्टि

चरण विश्लेषण एक शक्तिशाली उपकरण है जो "असंतुलन" निदान की निश्चित पुष्टि करने तथा इसे अन्य दोषों से अलग करने की अनुमति देता है, जो 1x आवृत्ति पर भी प्रकट होते हैं।

कला (फेज) अनिवार्य रूप से समान आवृत्ति वाले दो कंपन संकेतों के बीच का समय संबंध है, जिसे डिग्री में मापा जाता है। यह दर्शाता है कि विभिन्न मशीन बिंदु एक-दूसरे के सापेक्ष और शाफ्ट पर परावर्तक चिह्न के सापेक्ष कैसे गति करते हैं।

चरण के अनुसार असंतुलन प्रकार का निर्धारण:

• स्थैतिक असंतुलन: दोनों बेयरिंग सपोर्ट समकालिक रूप से, "एक ही चरण में" गति करते हैं। इसलिए, एक ही रेडियल दिशा में दो सपोर्टों पर मापा गया फेज कोण अंतर 0° (±30°) के करीब होगा।
• युगल या गतिशील असंतुलन: आधार "प्रति-चरण" में दोलनशील गति करते हैं। तदनुसार, उनके बीच कला-अंतर लगभग 180° (±30°) होगा।

Devices

Portable balancer & Vibration analyzer Balanset-1A

€1,751.00

Parts

Vibration sensor

€90.00

Parts

Optical Sensor (Laser Tachometer)

€124.00

Devices

Balanset-4

€6,803.00

Parts

Magnetic Stand Insize-60-kgf

€46.00

Parts

Reflective tape

€10.00

Devices

Dynamic balancer “Balanset-1A” OEM

€1,561.00

खंड 3: व्यावहारिक संतुलन मार्गदर्शिका - चरण-दर-चरण विधियाँ और पेशेवर सुझाव

यह अनुभाग प्रदर्शन के लिए विस्तृत, चरण-दर-चरण मार्गदर्शन प्रस्तुत करता है निकास संतुलन विभिन्न प्रकार के एग्जॉस्ट पंखों के लिए प्रारंभिक कार्य से लेकर विशेष तकनीकों तक का कार्य।

3.1. प्रारंभिक चरण - सफलता का 50%

गुणवत्तापूर्ण तैयारी सफल और सुरक्षित तैयारी की कुंजी है निकास संतुलनइस चरण की उपेक्षा करने से अक्सर गलत परिणाम सामने आते हैं और समय की हानि होती है।

सबसे पहले सुरक्षा:

किसी भी कार्य को शुरू करने से पहले, उपकरण को पूरी तरह से निष्क्रिय कर देना चाहिए। आकस्मिक शुरुआत को रोकने के लिए मानक लॉकआउट/टैगआउट (LOTO) प्रक्रियाएँ लागू की जाती हैं। मोटर टर्मिनलों पर वोल्टेज की अनुपस्थिति की जाँच अवश्य करें।

सफाई और दृश्य निरीक्षण:

यह प्रारंभिक नहीं, बल्कि प्राथमिक कार्य है। इम्पेलर को किसी भी जमाव - गंदगी, धूल, उत्पाद - से पूरी तरह साफ़ किया जाना चाहिए। कई मामलों में, केवल अच्छी सफाई ही असंतुलन को पूरी तरह से समाप्त कर देती है या काफ़ी हद तक कम कर देती है, जिससे आगे संतुलन बनाने की ज़रूरत नहीं पड़ती। सफाई के बाद, ब्लेड, डिस्क और वेल्ड का दरारें, डेंट, विकृति और घिसाव के निशानों के लिए सावधानीपूर्वक निरीक्षण किया जाता है।

यांत्रिक जाँच ("हस्तक्षेप पदानुक्रम"):

द्रव्यमान वितरण को सही करने से पहले, संपूर्ण संयोजन की यांत्रिक सुदृढ़ता को सत्यापित किया जाना चाहिए:

• बोल्ट कनेक्शन कसना: जांच करें और यदि आवश्यक हो तो इम्पेलर को हब, हब को शाफ्ट, बेयरिंग हाउसिंग को फ्रेम, तथा फ्रेम को फाउंडेशन से जोड़ने वाले एंकर बोल्ट को कस लें।
• ज्यामिति जाँच: डायल इंडिकेटर्स का उपयोग करके, शाफ्ट और इम्पेलर के रेडियल और अक्षीय रनआउट की जाँच करें। इसके अलावा, दृष्टिगत रूप से या टेम्प्लेट और माप उपकरणों का उपयोग करके, ब्लेड संरेखण और उनके आक्रमण कोण की एकरूपता की जाँच करें।

3.2. स्थैतिक संतुलन: सरल मामलों के लिए सरल विधियाँ

स्थैतिक संतुलन संकीर्ण, डिस्क के आकार के रोटर्स (जैसे, छोटे एल/डी अनुपात वाले प्ररित करनेवाला) पर लागू किया जाता है जब गतिशील संतुलन तकनीकी रूप से असंभव या आर्थिक रूप से अव्यावहारिक होता है।

चाकू-धार विधि:

क्लासिक और बेहद सटीक विधि। रोटर (इकाई से निकाला हुआ) दो बिल्कुल क्षैतिज, समानांतर और चिकने प्रिज्मों या कम घर्षण वाले आधारों पर रखा जाता है। गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव में, रोटर का "भारी बिंदु" हमेशा नीचे की ओर रहेगा। सुधारात्मक भार इस बिंदु के ठीक विपरीत (180° पर) स्थापित किया जाता है। यह प्रक्रिया तब तक दोहराई जाती है जब तक रोटर किसी भी स्थिति में तटस्थ संतुलन में न रहे।

मुक्त घूर्णन विधि ("प्लम्ब लाइन"):

ब्लेड सीधे अपनी जगह पर लगे पंखों के लिए सरलीकृत विधि। ड्राइव बेल्ट (यदि मौजूद हों) हटाने के बाद, इम्पेलर को धीरे-धीरे घुमाया जाता है और छोड़ा जाता है। सबसे भारी ब्लेड नीचे की ओर गिरेगा। सबसे हल्के ब्लेड पर थोड़ा भार (जैसे, चिपकने वाला टेप या चुंबक का उपयोग करके) डालकर सुधार किया जाता है, जब तक कि इम्पेलर किसी विशिष्ट स्थिति में जाना बंद न कर दे।

3.3. गतिशील क्षेत्र संतुलन: व्यावसायिक दृष्टिकोण

यह औद्योगिक क्षेत्र के लिए प्राथमिक विधि है निकास संतुलन, जैसे विशेष उपकरणों का उपयोग करके किया जाता है Balanset-1A उपकरण अलग किए बिना। इस प्रक्रिया में कई अनिवार्य चरण शामिल हैं।

चरण 1: प्रारंभिक माप (प्रारंभिक रन)

• कंपन सेंसर को बेयरिंग हाउसिंग पर स्थापित किया जाता है, तथा टैकोमीटर के लिए शाफ्ट पर परावर्तक टेप लगाया जाता है।
• एग्जॉस्ट फैन को चालू किया जाता है और नाममात्र परिचालन गति पर लाया जाता है।
• कंपन विश्लेषक का उपयोग करके, प्रारंभिक डेटा रिकॉर्ड किया जाता है: 1x आवृत्ति पर कंपन का आयाम (आमतौर पर मिमी/सेकंड में) और कला कोण (डिग्री में)। यह डेटा प्रारंभिक असंतुलन वेक्टर को दर्शाता है।

चरण 2: परीक्षण भार दौड़

तर्क: असंतुलन को ठीक करने के तरीके की सटीक गणना करने के लिए, सिस्टम में ज्ञात परिवर्तन लाना और उसकी प्रतिक्रिया का निरीक्षण करना आवश्यक है। परीक्षण भार स्थापना का यही उद्देश्य है।

• द्रव्यमान और स्थान चयन: परीक्षण भार इस प्रकार चुना जाता है कि वह कंपन सदिश में ध्यान देने योग्य लेकिन सुरक्षित परिवर्तन उत्पन्न करे (जैसे, 20-30% का आयाम परिवर्तन और/या 20-30° का कला-परिवर्तन)। भार को ज्ञात कोणीय स्थिति पर चयनित सुधार तल में अस्थायी रूप से संलग्न किया जाता है।
• माप: नए आयाम और चरण मानों को रिकॉर्ड करते हुए, पुनः प्रारंभ और मापन को दोहराएं।

चरण 3: सुधार भार गणना और स्थापना

आधुनिक संतुलन उपकरण जैसे Balanset-1A परीक्षण भार से प्राप्त वेक्टर से प्रारंभिक कंपन वेक्टर का वेक्टर घटाव स्वचालित रूप से करता है। इस अंतर (प्रभाव वेक्टर) के आधार पर, उपकरण सटीक द्रव्यमान और सटीक कोण की गणना करता है जहाँ प्रारंभिक असंतुलन की भरपाई के लिए स्थायी सुधारात्मक भार स्थापित किया जाना चाहिए।

सुधार या तो द्रव्यमान जोड़कर (धातु की प्लेटों को वेल्ड करके, नट के साथ बोल्ट लगाकर) या द्रव्यमान हटाकर (छेद करके, पीसकर) किया जा सकता है। द्रव्यमान जोड़ना बेहतर है क्योंकि यह प्रतिवर्ती और अधिक नियंत्रित प्रक्रिया है।

चरण 4: सत्यापन रन और ट्रिम संतुलन

• स्थायी सुधारात्मक भार स्थापित करने (और परीक्षण भार हटाने) के बाद, परिणाम का मूल्यांकन करने के लिए सत्यापन चलाया जाता है।
• यदि कंपन स्तर कम हो जाता है, लेकिन फिर भी स्वीकार्य मानकों से अधिक रहता है, तो ट्रिम बैलेंसिंग की जाती है। प्रक्रिया दोहराई जाती है, लेकिन सत्यापन रन के परिणामों को अब प्रारंभिक डेटा के रूप में उपयोग किया जाता है। इससे आवश्यक संतुलन गुणवत्ता के लिए पुनरावृत्त, चरण-दर-चरण दृष्टिकोण संभव हो जाता है।

3.4. एकल या द्वि-तल संतुलन? व्यावहारिक चयन मानदंड

एकल और दो-तल संतुलन के बीच चयन करना एक महत्वपूर्ण निर्णय है जो संपूर्ण प्रक्रिया की सफलता को प्रभावित करता है, विशेष रूप से महत्वपूर्ण है निकास संतुलन अनुप्रयोग.

मुख्य मानदंड: रोटर की लंबाई (एल) से व्यास (डी) अनुपात।

• यदि एल/डी < 0.5 और घूर्णन गति 1000 RPM से कम होने पर, स्थैतिक असंतुलन आमतौर पर हावी हो जाता है, और एकल-तल संतुलन पर्याप्त होता है।
• यदि L/D > 0.5 या घूर्णन गति उच्च (>1000 RPM) है, तो युग्म असंतुलन महत्वपूर्ण भूमिका निभाना शुरू कर देता है, जिसके उन्मूलन के लिए दो-तल संतुलन की आवश्यकता होती है।

3.5. ओवरहंग फैन संतुलन की विशिष्टताएँ

ओवरहंग प्रकार के एग्जॉस्ट पंखे, जहां कार्यशील पहिया (प्ररित करनेवाला) बेयरिंग सपोर्ट से परे स्थित होता है, संतुलन के लिए विशेष जटिलता प्रस्तुत करते हैं।

संकट: ऐसी प्रणालियाँ स्वाभाविक रूप से गतिशील रूप से अस्थिर होती हैं और असंतुलन के प्रति अत्यधिक संवेदनशील होती हैं, खासकर युग्म प्रकार की प्रणालियाँ। यह अक्सर असामान्य रूप से उच्च अक्षीय कंपन के रूप में प्रकट होता है।

जटिलताएं: ओवरहंग रोटर्स पर मानक द्वि-तलीय विधियों को लागू करने से अक्सर असंतोषजनक परिणाम प्राप्त होते हैं या अपर्याप्त रूप से बड़े सुधारात्मक भार लगाने की आवश्यकता होती है। परीक्षण भार के प्रति सिस्टम की प्रतिक्रिया सहज नहीं हो सकती है: उदाहरण के लिए, प्ररित करनेवाला पर भार लगाने से निकटवर्ती समर्थन (मोटर पर) की तुलना में दूर स्थित समर्थन पर अधिक कंपन परिवर्तन हो सकता है।

Recommendations: ओवरहंग एग्जॉस्ट फैन संतुलन के लिए अधिक विशेषज्ञ अनुभव और गतिकी की समझ की आवश्यकता होती है। कंपन विश्लेषकों में अक्सर विशेष सॉफ़्टवेयर मॉड्यूल का उपयोग करना आवश्यक होता है जो अधिक सटीक सुधारात्मक द्रव्यमान गणना के लिए स्थैतिक/युग्म बल पृथक्करण विधि का उपयोग करते हैं।

खंड 4: जटिल मामले और पेशेवर तकनीकें

सख्त प्रक्रिया पालन के बावजूद, विशेषज्ञों को ऐसी परिस्थितियों का सामना करना पड़ सकता है जहाँ मानक तरीके परिणाम नहीं देते। ऐसे मामलों में गहन विश्लेषण और गैर-मानक तकनीक के प्रयोग की आवश्यकता होती है।

4.1. सामान्य गलतियाँ और उनसे कैसे बचें

गलती 1: गलत निदान

सबसे अधिक बार होने वाली और महंगी गलती - गलत संरेखण, यांत्रिक ढीलापन या अनुनाद के कारण होने वाले कंपन को संतुलित करने का प्रयास करना।

Solution: हमेशा पूर्ण कंपन विश्लेषण (स्पेक्ट्रम और कला विश्लेषण) से शुरुआत करें। यदि स्पेक्ट्रम स्पष्ट 1x शिखर प्रभुत्व नहीं दिखाता है, लेकिन अन्य आवृत्तियों पर महत्वपूर्ण शिखर मौजूद हैं, तो मुख्य कारण के उन्मूलन तक संतुलन शुरू नहीं किया जा सकता है।

गलती 2: तैयारी के चरण की अनदेखी करना

प्ररित करनेवाला सफाई या बोल्ट कनेक्शन कसने की जांच चरणों को छोड़ना।

Solution: खंड 3.1 में वर्णित "हस्तक्षेप पदानुक्रम" का सख्ती से पालन करें। सफ़ाई और कसावट विकल्प नहीं, बल्कि अनिवार्य प्रारंभिक चरण हैं।

गलती 3: सभी पुराने तराजू के वज़न हटा देना

यह क्रिया पिछले (संभवतः फैक्ट्री) संतुलन परिणामों को नष्ट कर देती है और अक्सर काम को काफी जटिल बना देती है, क्योंकि प्रारंभिक असंतुलन बहुत बड़ा हो सकता है।

Solution: बिना किसी उचित कारण के सभी भार कभी न हटाएँ। यदि प्ररित करनेवाला पर पिछले संतुलन से कई छोटे भार जमा हो गए हैं, तो उन्हें हटाया जा सकता है, लेकिन फिर उनके सदिश योग को एक समतुल्य भार में मिलाकर उसे अपनी जगह पर स्थापित कर दें।

गलती 4: डेटा पुनरावृत्ति की जाँच न करना

अस्थिर प्रारंभिक आयाम और चरण रीडिंग के साथ संतुलन की शुरुआत।

Solution: परीक्षण भार स्थापना से पहले, 2-3 नियंत्रण प्रारंभ करें। यदि आयाम या कला शुरू से अंत तक "तैरती" रहती है, तो यह अधिक जटिल समस्या (अनुनाद, तापीय धनुष, वायुगतिकीय अस्थिरता) की उपस्थिति का संकेत है। ऐसी परिस्थितियों में संतुलन बनाने से स्थिर परिणाम नहीं मिलेंगे।

4.2. निकट अनुनाद संतुलन: जब चरण स्थित हो

संकट: जब एग्जॉस्ट फैन की परिचालन गति सिस्टम की प्राकृतिक कंपन आवृत्तियों (अनुनाद) में से किसी एक के बहुत करीब होती है, तो कला कोण अत्यंत अस्थिर हो जाता है और गति में मामूली उतार-चढ़ाव के प्रति भी अत्यधिक संवेदनशील हो जाता है। इससे कला माप पर आधारित मानक सदिश गणनाएँ गलत या पूरी तरह से असंभव हो जाती हैं।

समाधान: चार-रन विधि

सार: इस अनूठी संतुलन विधि में चरण माप का उपयोग नहीं किया जाता। सुधारात्मक भार गणना विशेष रूप से कंपन आयाम परिवर्तनों के आधार पर की जाती है।

प्रक्रिया: विधि में चार अनुक्रमिक रन की आवश्यकता होती है:

1. प्रारंभिक कंपन आयाम मापें
2. सशर्त 0° स्थिति पर स्थापित परीक्षण भार के साथ आयाम को मापें
3. समान भार को 120° पर ले जाकर आयाम को मापें
4. समान भार को 240° पर ले जाकर आयाम को मापें

चार प्राप्त आयाम मानों के आधार पर, ग्राफिकल समाधान (वृत्त प्रतिच्छेदन विधि) का निर्माण किया जाता है या गणितीय गणना की जाती है, जिससे आवश्यक द्रव्यमान और सुधारात्मक भार के स्थापना कोण का निर्धारण किया जा सकता है।

4.3. जब समस्या संतुलन की नहीं होती: संरचनात्मक और वायुगतिकीय बल

संरचनात्मक समस्याएं:

कमजोर या टूटी हुई नींव, ढीले सहारे, एग्जॉस्ट फैन की परिचालन आवृत्ति के साथ प्रतिध्वनित हो सकते हैं, जिससे कंपन कई गुना बढ़ जाता है।

निदान: बंद अवस्था में संरचनात्मक प्राकृतिक आवृत्तियों का निर्धारण करने के लिए, प्रभाव परीक्षण (बम्प परीक्षण) किया जाता है। यह विशेष मोडल हैमर और एक्सेलेरोमीटर का उपयोग करके किया जाता है। यदि पाई गई प्राकृतिक आवृत्तियों में से एक, प्रचालन घूर्णन आवृत्ति के करीब है, तो समस्या वास्तव में अनुनाद की है।

वायुगतिकीय बल:

इनलेट (बाधाओं या अत्यधिक बंद डैम्पर, तथाकथित "फैन स्टार्वेशन" के कारण) या आउटलेट पर वायु प्रवाह अशांति, कम आवृत्ति, अक्सर अस्थिर कंपन पैदा कर सकती है, जो द्रव्यमान असंतुलन से संबंधित नहीं होती है।

निदान: स्थिर घूर्णन गति पर वायुगतिकीय भार परिवर्तन के साथ परीक्षण किया जाता है (उदाहरण के लिए, डैम्पर को धीरे-धीरे खोल/बंद करके)। यदि कंपन स्तर में उल्लेखनीय परिवर्तन होता है, तो इसकी प्रकृति संभवतः वायुगतिकीय है।

4.4. वास्तविक उदाहरण विश्लेषण (केस स्टडीज़)

उदाहरण 1 (अनुनाद):

एक प्रलेखित मामले में, मानक विधि का उपयोग करके आपूर्ति पंखे के संतुलन से अत्यधिक अस्थिर फेज़ रीडिंग के कारण परिणाम नहीं मिले। विश्लेषण से पता चला कि संचालन गति (29 हर्ट्ज़) प्ररित करनेवाला की प्राकृतिक आवृत्ति (28 हर्ट्ज़) के बहुत करीब थी। फेज़ से स्वतंत्र, चार-रन विधि को लागू करने से कंपन को स्वीकार्य स्तर तक सफलतापूर्वक कम किया जा सका, जिससे पंखे को अधिक विश्वसनीय पंखे से बदलने तक अस्थायी समाधान प्राप्त हुआ।

उदाहरण 2 (एकाधिक दोष):

चीनी कारखाने में एग्जॉस्ट पंखों के कंपन विश्लेषण से जटिल समस्याएँ सामने आईं। एक पंखे के स्पेक्ट्रम में कोणीय असंरेखण (अक्षीय दिशा में उच्च 1x और 2x शिखर) का संकेत मिला, जबकि दूसरे में यांत्रिक ढीलापन (समान हार्मोनिक्स 1x, 2x, 3x) दिखा। यह क्रमिक दोष निवारण के महत्व को दर्शाता है: पहले संरेखण और बन्धन को कसने का कार्य किया गया, और उसके बाद ही, यदि आवश्यक हो, तो संतुलन बनाया गया।

अनुभाग 5: मानक, सहनशीलता और निवारक रखरखाव

किसी भी तकनीकी कार्य का अंतिम चरण नियामक आवश्यकताओं के अनुसार उसकी गुणवत्ता का मूल्यांकन करना तथा उपकरणों को दीर्घकाल तक उचित स्थिति में बनाए रखने के लिए रणनीति विकसित करना है।

5.1. प्रमुख मानक अवलोकन (आईएसओ)

एग्जॉस्ट पंखों की संतुलन गुणवत्ता और कंपन स्थिति के मूल्यांकन के लिए कई अंतर्राष्ट्रीय मानकों का उपयोग किया जाता है।

आईएसओ 14694:2003:

औद्योगिक पंखों के लिए मुख्य मानक। पंखे के अनुप्रयोग श्रेणी (BV-1, BV-2, BV-3, आदि), शक्ति और स्थापना प्रकार के आधार पर गुणवत्ता और अधिकतम स्वीकार्य कंपन स्तरों के संतुलन हेतु आवश्यकताएँ निर्धारित करता है।

आईएसओ 1940-1:2003:

यह मानक दृढ़ रोटरों के लिए संतुलन गुणवत्ता ग्रेड (G) को परिभाषित करता है। गुणवत्ता ग्रेड अनुमेय अवशिष्ट असंतुलन को दर्शाता है। अधिकांश औद्योगिक एग्जॉस्ट पंखों के लिए, निम्नलिखित ग्रेड लागू होते हैं:

• जी6.3: मानक औद्योगिक गुणवत्ता, अधिकांश सामान्य औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त।
• जी2.5: उन्नत गुणवत्ता, उच्च गति या विशेष रूप से महत्वपूर्ण निकास पंखों के लिए आवश्यक है जहां कंपन आवश्यकताएं अधिक कठोर होती हैं।

आईएसओ 10816-3:2009:

गैर-घूर्णनशील पुर्जों (जैसे, बेयरिंग हाउसिंग) पर माप के आधार पर औद्योगिक मशीनों की कंपन स्थिति के मूल्यांकन को नियंत्रित करता है। मानक चार स्थिति क्षेत्रों का परिचय देता है:

• जोन ए: "अच्छा" (नया उपकरण)
• जोन बी: "संतोषजनक" (असीमित संचालन की अनुमति)
• क्षेत्र सी: "सीमित समय के लिए स्वीकार्य" (कारण की पहचान और उन्मूलन आवश्यक)
• जोन डी: "अस्वीकार्य" (कंपन से क्षति हो सकती है)

आईएसओ 14695:2003:

यह मानक औद्योगिक पंखा कंपन माप के लिए एकीकृत विधियों और शर्तों को स्थापित करता है, जो विभिन्न समयों और विभिन्न उपकरणों पर प्राप्त परिणामों की तुलनीयता और पुनरुत्पादनशीलता सुनिश्चित करने के लिए आवश्यक है।

5.2. दीर्घकालिक रणनीति: पूर्वानुमानित रखरखाव कार्यक्रम में एकीकरण

निकास संतुलन इसे एक बार की मरम्मत नहीं माना जाना चाहिए। यह आधुनिक पूर्वानुमानित रखरखाव रणनीति का एक अभिन्न अंग है।

नियमित कंपन निगरानी (जैसे, पोर्टेबल विश्लेषकों का उपयोग करके मार्ग डेटा संग्रह) को लागू करने से समय के साथ उपकरणों की स्थिति पर नज़र रखने में मदद मिलती है। प्रवृत्ति विश्लेषण, विशेष रूप से चलने वाली आवृत्ति 1x पर कंपन आयाम में क्रमिक वृद्धि, विकसित हो रहे असंतुलन का विश्वसनीय संकेतक है।

यह दृष्टिकोण अनुमति देता है:

• कंपन स्तर के ISO 10816-3 मानक द्वारा निर्धारित महत्वपूर्ण मानों तक पहुंचने से पहले ही संतुलन की योजना बनाना।
• बीयरिंग, कपलिंग और समर्थन संरचनाओं को द्वितीयक क्षति से बचाना जो अत्यधिक कंपन के साथ लंबे समय तक संचालन के दौरान अनिवार्य रूप से होती है।
• मरम्मत कार्य को नियोजित निवारक श्रेणी में परिवर्तित करके अनियोजित आपातकालीन डाउनटाइम को समाप्त करना।

प्रमुख उपकरणों की कंपन स्थिति और नियमित प्रवृत्ति विश्लेषण का इलेक्ट्रॉनिक डाटाबेस तैयार करना, तकनीकी रूप से सुदृढ़ और आर्थिक रूप से प्रभावी रखरखाव निर्णय लेने का आधार बनता है, जिससे अंततः विश्वसनीयता और समग्र उत्पादन दक्षता में वृद्धि होती है।