Balansiranje industrijskih ispušnih ventilatora: Potpuni vodič od teorije do prakse

Odjeljak 1: Temeljni principi neravnoteže - Razumijevanje "Zašto"

Balansiranje rotirajućih masa jedna je od ključnih operacija u održavanju i popravku industrijske opreme, posebno važna za balansiranje ispušnih plinova primjene. Za učinkovito i informirano uklanjanje problema povezanih s prekomjernim vibracijama, potrebno je duboko razumijevanje fizičkih procesa koji su u osnovi neravnoteže, njezinih vrsta, uzroka i destruktivnih posljedica.

1.1. Fizika neravnoteže: Znanost vibracija

U idealnom svijetu, rotirajuće tijelo poput rotora ispušnog ventilatora bilo bi savršeno uravnoteženo. S mehaničkog stajališta, to znači da se njegova glavna središnja os inercije potpuno podudara s geometrijskom osi rotacije. Međutim, u stvarnosti, zbog nesavršenosti u proizvodnji i operativnih čimbenika, dolazi do stanja koje se naziva neravnoteža, gdje je središte mase rotora pomaknuto u odnosu na njegovu os rotacije.

Kada se takav neuravnoteženi rotor počne okretati, ovaj pomak mase generira centrifugalnu silu. Ta sila kontinuirano mijenja smjer, djelujući okomito na os rotacije i prenoseći se kroz osovinu na nosače ležajeva, a zatim na cijelu strukturu. Ta ciklička sila je glavni uzrok vibracija.

Gdje je F centrifugalna sila, m je veličina neuravnotežene mase, ω je kutna brzina, a r je udaljenost od osi rotacije do neuravnotežene mase (ekscentricitet).

Ključni aspekt ovog odnosa je da inercijalna sila raste proporcionalno kvadratu brzine rotacije (ω²). To ima ogroman praktični značaj za balansiranje ispušnih plinova postupci. Na primjer, udvostručenje brzine ispušnog ventilatora povećat će vibracijsku silu za četiri puta. Ovaj nelinearni rast objašnjava zašto ispušni ventilator koji prihvatljivo radi pri niskim brzinama može pokazati katastrofalne razine vibracija pri postizanju nominalne ili povećane brzine, kao što je to slučaj kada se njime upravlja putem frekvencijskih pretvarača.

1.2. Klasifikacija neravnoteže: Tri vrste problema

Neravnoteža rotora, ovisno o međusobnom rasporedu osi inercije i osi rotacije, dijeli se na tri glavne vrste:

Statička neravnoteža (Sila/statička neravnoteža)

Definicija: Dolazi do toga kada se os inercije pomakne paralelno s osi rotacije. To se može vizualizirati kao jedna "teška točka" na rotoru.

Dijagnoza: Ova vrsta neravnoteže jedinstvena je po tome što se manifestira čak i u mirovanju. Ako se takav rotor postavi na horizontalne nosače s niskim trenjem (nazvane "rubovi noža"), uvijek će se okretati pod utjecajem gravitacije i zaustaviti se s teškim vrhom prema dolje.

Ispravak: Eliminira se relativno jednostavno dodavanjem (ili uklanjanjem) korektivne mase u jednoj ravnini, 180 stupnjeva nasuprot identificiranoj teškoj točki. Statička neravnoteža karakteristična je za uske rotore u obliku diska s niskim omjerima duljine i promjera (L/D) (npr. manjim od 0,5).

Neravnoteža u paru

Definicija: Dolazi do toga kada os inercije siječe os rotacije u središtu mase rotora. Fizički je to ekvivalentno postojanju dviju jednakih neuravnoteženih masa smještenih u dvije različite ravnine duž duljine rotora i postavljenih pod kutom od 180 stupnjeva jedna od druge.

Dijagnoza: U statičkom položaju, takav rotor je uravnotežen i neće težiti zauzimanju bilo kojeg određenog položaja. Međutim, tijekom rotacije, ovaj par masa stvara "ljuljajući" ili "klimajući" moment koji teži okrenuti rotor okomito na os rotacije, uzrokujući jake vibracije na nosačima.

Ispravak: Za kompenzaciju ovog trenutka potrebna je korekcija u najmanje dvije ravnine.

Dinamička neravnoteža

       

Definicija: Ovo je najopćenitiji i najčešće susrećeni slučaj u praksi, gdje os inercije nije niti paralelna s osi rotacije niti je siječe, već se s njom naginje u prostoru. Dinamička neravnoteža je uvijek kombinacija statičke i spregnute neravnoteže.

Dijagnoza: Manifestira se samo tijekom rotacije rotora.

Ispravak: Uvijek zahtijeva balansiranje u najmanje dvije korekcijske ravnine kako bi se istovremeno kompenzirale komponente sile i momenta.

1.3. Korijenni uzroci problema: Odakle dolazi neravnoteža?

Uzroci neravnoteže mogu se podijeliti u dvije velike skupine, posebno relevantne za balansiranje ispušnih plinova aplikacije:

Operativni čimbenici (najčešći):

• Akumulacija materijala: Najčešći uzrok rada ispušnih ventilatora u kontaminiranom okruženju. Neravnomjerno nakupljanje prašine, prljavštine, boje, produkata procesa ili vlage na lopaticama impelera mijenja raspodjelu mase.
• Habanje i korozija: Neravnomjerno abrazivno trošenje lopatica, erozija kapljica zbog prodiranja tekućine ili kemijska korozija dovode do gubitka mase na nekim područjima i posljedične neravnoteže.
• Toplinska deformacija: Neravnomjerno zagrijavanje ili hlađenje rotora, posebno tijekom duljih isključenja vruće opreme, može dovesti do privremenog ili trajnog savijanja osovine ili impelera.
• Gubitak utega za ravnotežu: Prethodno postavljeni korektivni utezi mogu se odvojiti zbog vibracija, korozije ili mehaničkog udara.

Nedostaci u proizvodnji i montaži:

• Proizvodni nedostaci: Neujednačenost materijala (npr. poroznost odljevka), netočnosti u strojnoj obradi ili loša kvaliteta montaže lopatica na impeler.
• Greške pri montaži i instalaciji: Nepravilno postavljanje rotora na osovinu, neusklađenost, otpuštanje pričvršćenja glavčine, neusklađenost osovina motora i ventilatora.
• Problemi s povezanim komponentama: Korištenje nestandardnih ili istrošenih pogonskih remena, nedostaci ležajeva, labavljenje pričvršćenja jedinice na temelj (stanje poznato kao "meka noga").

1.4. Posljedice neravnoteže: Lančana reakcija uništenja

Ignoriranje problema neravnoteže dovodi do lančane reakcije destruktivnih posljedica koje utječu i na mehaničke komponente opreme i na ekonomske performanse, što je posebno kritično u ispušnim sustavima:

Mehaničke posljedice:

• Vibracije i buka: Naglo povećanje vibracija i buke je najočitija posljedica, što dovodi do pogoršanja radnih uvjeta i služi kao prvi signal kvara.
• Ubrzano trošenje ležajeva: Najčešća, skupa i opasna posljedica. Ciklička opterećenja centrifugalnom silom uzrokuju ubrzani zamor i uništavanje kotrljajućih elemenata i staza, smanjujući vijek trajanja ležaja za desetke puta.
• Kvar zbog umora: Dugotrajna izloženost vibracijama dovodi do nakupljanja zamora u metalu, što potencijalno uzrokuje uništavanje osovina, potpornih konstrukcija, zavara, pa čak i lomljenje sidrenih vijaka koji pričvršćuju jedinicu za temelj.
• Oštećenje susjednih komponenti: Vibracije također uništavaju spojne spojeve, remenske pogone i brtve vratila.

Ekonomske i operativne posljedice:

• Povećana potrošnja energije: Značajan dio energije motora troši se ne na pomicanje zraka, već na stvaranje vibracija, što dovodi do izravnih financijskih gubitaka.
• Smanjene performanse: Vibracije mogu poremetiti aerodinamičke karakteristike rotora, što dovodi do smanjenog protoka zraka i tlaka koji stvara ispušni ventilator.
• Vrijeme neaktivnosti u hitnim slučajevima: U konačnici, neravnoteža dovodi do hitnog gašenja opreme, što rezultira skupim popravcima i gubicima zbog zastoja proizvodne linije.
• Sigurnosne prijetnje: U kritičnim slučajevima moguće je uništenje impelera pri velikim brzinama, što predstavlja izravnu prijetnju životu i zdravlju osoblja.

Odjeljak 2: Dijagnostika vibracija - Umjetnost precizne dijagnoze

Pravilna dijagnoza je temelj uspješnog balansiranja. Prije nego što se nastavi s korekcijom mase, potrebno je s visokom sigurnošću utvrditi da je neravnoteža doista primarni uzrok prekomjernih vibracija. Ovaj odjeljak posvećen je instrumentalnim metodama koje omogućuju ne samo otkrivanje problema već i preciznu identifikaciju njegove prirode.

2.1. Zašto vibracija nije uvijek neravnoteža: Diferencijalna dijagnoza

Ključni princip koji svaki stručnjak za održavanje mora razumjeti: prekomjerne vibracije su simptom, a ne dijagnoza. Iako je neravnoteža jedan od najčešćih uzroka vibracija ispušnog ventilatora, nekoliko drugih nedostataka može stvoriti slične obrasce koje treba isključiti prije početka rada. balansiranje ispušnih plinova raditi.

Glavni nedostaci koji se "maskiraju" kao neravnoteža:

• Neusklađenost: Neusklađenost osovine između motora i ventilatora. U spektru vibracija, karakterizirano značajnim vrhom na dvostrukoj radnoj frekvenciji (2x), posebno u aksijalnom smjeru.
• Mehanička labavost: Otpuštanje vijaka ležaja, pukotine u temeljnom okviru. Manifestira se kao niz harmonika tekućih frekvencija (1x, 2x, 3x, itd.) i, u težim slučajevima, subharmonika (0,5x, 1,5x).
• Nedostaci kotrljajućih ležajeva: Odvajanje, pukotine na stazama ili kotrljajućim elementima. Generiraju vibracije na karakterističnim visokofrekventnim, nesinkronim (ne višekratnicima frekvencije rotacije) komponentama izračunatim iz geometrije ležaja.
• Savijena osovina: Stvara vibracije i na radnoj (1x) i na dvostrukoj radnoj (2x) frekvenciji, što uvelike komplicira dijagnozu i zahtijeva obveznu primjenu fazne analize kako bi se razlikovalo od neravnoteže i neusklađenosti.
• Rezonancija: Oštro, višestruko pojačanje vibracija kada se radna frekvencija rotacije podudara s jednom od prirodnih frekvencija strukture. Ovo izuzetno opasno stanje se ne eliminira uravnoteženjem.

2.2. Specijalistički alati: Inženjerske oči i uši

Precizna dijagnostika vibracija i naknadna balansiranje ispušnih plinova potrebna specijalizirana oprema:

• Senzori vibracija (akcelerometri): Primarna sredstva za prikupljanje podataka. Za potpunu trodimenzionalnu sliku vibracija stroja, senzori su ugrađeni na kućišta ležajeva u tri međusobno okomita smjera: horizontalnom, vertikalnom i aksijalnom.
• Prijenosni analizatori/balanseri vibracija: Moderni instrumenti poput Balanset-1A kombiniraju funkcije vibrometra (mjerenje ukupne razine vibracija), analizatora spektra s brzom Fourierovom transformacijom (FFT), faznog mjerača i kalkulatora balansiranja. Omogućuju potpunu dijagnostiku i balansiranje izravno na mjestu rada opreme.
• Tahometar (optički ili laserski): Sastavni dio svakog kompleta za balansiranje. Neophodan za precizno mjerenje brzine vrtnje i sinkronizaciju mjerenja faze. Za rad, mali komad reflektirajuće trake nanosi se na osovinu ili drugi rotirajući dio.
• Softver: Specijalizirani softver omogućuje održavanje baza podataka o opremi, analizu trendova vibracija tijekom vremena, provođenje detaljne spektralne dijagnostike i automatsko generiranje izvješća o radu.

2.3. Očitavanje vibracijskih spektara (FFT analiza): Dešifriranje strojnih signala

Vibracijski signal izmjeren akcelerometrom predstavlja kompleksnu amplitudno-vremensku ovisnost. Za dijagnostiku je takav signal slabo informativan. Ključna metoda analize je brza Fourierova transformacija (FFT), koja matematički rastavlja kompleksni vremenski signal u njegov frekvencijski spektar. Spektar točno pokazuje koje frekvencije sadrže energiju vibracija, što omogućuje identifikaciju tih izvora vibracija.

Ključni pokazatelj neravnoteže u spektru vibracija je prisutnost dominantnog vrha na frekvenciji točno jednakoj frekvenciji vrtnje rotora. Ova frekvencija je označena kao 1x. Amplituda (visina) ovog vrha izravno je proporcionalna veličini neravnoteže.

2.4. Ključna uloga fazne analize: Potvrđivanje dijagnoze

Fazna analiza je moćan alat koji omogućuje definitivnu potvrdu dijagnoze "neravnoteže" i razlikovanje iste od drugih nedostataka koji se također manifestiraju na radnoj frekvenciji 1x.

Faza je u biti vremenski odnos između dva vibracijska signala identične frekvencije, mjeren u stupnjevima. Pokazuje kako se različite točke stroja pomiču jedna u odnosu na drugu i u odnosu na reflektirajuću oznaku na osovini.

Određivanje vrste neravnoteže po fazi:

• Statička neravnoteža: Oba nosača ležaja kreću se sinkrono, "u fazi". Stoga će razlika faznog kuta izmjerena na dva nosača u istom radijalnom smjeru biti blizu 0° (±30°).
• Parna ili dinamička neravnoteža: Oslonci se osciliraju "u antifazi". Sukladno tome, fazna razlika između njih bit će blizu 180° (±30°).

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

Odjeljak 3: Praktični vodič za balansiranje - Metode korak po korak i profesionalni savjeti

Ovaj odjeljak predstavlja detaljne, korak-po-korak upute za izvođenje balansiranje ispušnih plinova rad, od pripremnih operacija do specijaliziranih tehnika za različite vrste ispušnih ventilatora.

3.1. Pripremna faza - 50% uspjeha

Kvalitetna priprema je ključ uspjeha i sigurnosti balansiranje ispušnih plinovaZanemarivanje ove faze često dovodi do netočnih rezultata i gubitka vremena.

Sigurnost na prvom mjestu:

Prije početka bilo kakvog rada, oprema mora biti potpuno isključena iz napona. Primjenjuju se standardni postupci zaključavanja/označavanja (LOTO) kako bi se spriječilo slučajno pokretanje. Mora se provjeriti odsutnost napona na stezaljkama motora.

Čišćenje i vizualni pregled:

Ovo nije preliminarni, već primarni rad. Impeler se mora temeljito očistiti od svih nakupina - prljavštine, prašine, produkta. U mnogim slučajevima, samo kvalitetno čišćenje potpuno uklanja ili značajno smanjuje neravnotežu, čineći daljnje balansiranje nepotrebnim. Nakon čišćenja, provodi se pažljiv vizualni pregled lopatica, diskova i zavara na pukotine, udubljenja, deformacije i znakove istrošenosti.

Mehanička provjera ("Hijerarhija intervencija"):

Prije korekcije raspodjele mase, mora se provjeriti mehanička ispravnost cijelog sklopa:

• Zatezanje vijčanog spoja: Provjerite i po potrebi zategnite vijke koji pričvršćuju impeler na glavčinu, glavčinu na osovinu, kućišta ležajeva na okvir i sidrene vijke okvira na temelj.
• Provjera geometrije: Pomoću komparatora provjerite radijalno i aksijalno odstupanje osovine i rotora. Također vizualno ili pomoću šablona i mjernih alata provjerite poravnanje lopatica i ujednačenost njihovog kuta napada.

3.2. Statičko balansiranje: Jednostavne metode za jednostavne slučajeve

Statičko balansiranje se primjenjuje na uske rotore u obliku diska (npr. impelere s malim omjerom L/D) kada je dinamičko balansiranje tehnički nemoguće ili ekonomski nepraktično.

Metoda oštrice noža:

Klasična i vrlo precizna metoda. Rotor (uklonjen iz jedinice) postavlja se na dvije savršeno horizontalne, paralelne i glatke prizme ili nosače s niskim trenjem. Pod utjecajem gravitacije, "teška točka" rotora uvijek će težiti zauzimanju donjeg položaja. Korektivni uteg postavlja se točno nasuprot (pod kutom od 180°) ove točke. Postupak se ponavlja sve dok rotor ne ostane u neutralnoj ravnoteži u bilo kojem položaju.

Metoda slobodne rotacije ("visak"):

Pojednostavljena metoda primjenjiva za ventilatore s direktno postavljenim lopaticama. Nakon uklanjanja pogonskih remena (ako postoje), impeler se polako okreće i otpušta. Najteža lopatica će pasti prema dolje. Ispravljanje se vrši dodavanjem malih utega (npr. ljepljivom trakom ili magnetima) na najlakše lopatice dok impeler ne prestane tražiti određeni položaj.

3.3. Dinamičko uravnoteženje polja: Profesionalni pristup

Ovo je primarna metoda za industriju balansiranje ispušnih plinova, izvedeno pomoću specijaliziranih instrumenata kao što su Balanset-1A bez rastavljanja opreme. Postupak se sastoji od nekoliko obaveznih koraka.

Korak 1: Početno mjerenje (početno izvođenje)

• Senzori vibracija ugrađeni su na kućišta ležajeva, a na osovinu tahometra nanesena je reflektirajuća traka.
• Ispušni ventilator se pokreće i dovodi do nominalne radne brzine.
• Pomoću analizatora vibracija bilježe se početni podaci: amplituda (obično u mm/s) i fazni kut (u stupnjevima) vibracija pri radnoj frekvenciji 1x. Ovi podaci predstavljaju početni vektor neravnoteže.

Korak 2: Probno trčanje s utezima

Logika: Da bi instrument točno izračunao kako ispraviti neravnotežu, potrebno je uvesti poznatu promjenu u sustav i promatrati njezinu reakciju. To je svrha postavljanja probnog utega.

• Odabir mase i lokacije: Probni uteg se odabire tako da uzrokuje primjetnu, ali sigurnu promjenu vektora vibracija (npr. promjenu amplitude od 20-30% i/ili fazni pomak od 20-30°). Uteg se privremeno pričvršćuje u odabranoj korekcijskoj ravnini pod poznatim kutnim položajem.
• Mjerenje: Ponovite pokretanje i izvršeno mjerenje, zabilježite nove vrijednosti amplitude i faze.

Korak 3: Izračun i ugradnja korekcijske težine

Moderni instrumenti za balansiranje, kao što su Balanset-1A automatski izvršiti oduzimanje vektora početnog vektora vibracija od vektora dobivenog probnim utegom. Na temelju ove razlike (vektora utjecaja), instrument izračunava preciznu masu i precizni kut pod kojim se mora ugraditi trajni korektivni uteg kako bi se kompenzirala početna neravnoteža.

Korekcija se može izvršiti dodavanjem mase (zavarivanje metalnih ploča, ugradnja vijaka s maticama) ili uklanjanjem mase (bušenje rupa, brušenje). Dodavanje mase je poželjnije jer je reverzibilan i kontroliraniji proces.

Korak 4: Provjera i uravnoteženje trima

• Nakon postavljanja trajnog korektivnog utega (i uklanjanja probnog utega), provodi se provjera kako bi se procijenio rezultat.
• Ako se razina vibracija smanji, ali i dalje prelazi prihvatljive standarde, provodi se uravnoteženje. Postupak se ponavlja, ali se rezultati verifikacije sada koriste kao početni podaci. To omogućuje iterativni, postupni pristup potrebnoj kvaliteti uravnoteženja.

3.4. Balansiranje u jednoj ili dvije ravnine? Praktični kriteriji odabira

Izbor između balansiranja u jednoj i dvije ravnine ključna je odluka koja utječe na uspjeh cijelog postupka, posebno važna za balansiranje ispušnih plinova aplikacije.

Glavni kriterij: Omjer duljine rotora (L) i promjera (D).

• Ako L/D < 0,5 i brzina vrtnje manja od 1000 okretaja u minuti, obično dominira statička neravnoteža i dovoljno je balansiranje u jednoj ravnini.
• Ako je L/D > 0,5 ili je brzina vrtnje visoka (> 1000 okretaja u minuti), neravnoteža para počinje igrati značajnu ulogu, što zahtijeva uravnoteženje u dvije ravnine za uklanjanje.

3.5. Osobitosti balansiranja nadzemnog ventilatora

Nadzemni ispušni ventilatori, kod kojih se radno kolo (impeler) nalazi izvan ležajnih nosača, predstavljaju posebnu složenost za balansiranje.

Problem: Takvi sustavi su inherentno dinamički nestabilni i izuzetno osjetljivi na neravnotežu, posebno tipa parova. To se često manifestira kao abnormalno visoke aksijalne vibracije.

Komplikacije: Primjena standardnih dvoravninskih metoda na previsne rotore često dovodi do nezadovoljavajućih rezultata ili zahtijeva ugradnju nedovoljno velikih korektivnih utega. Reakcija sustava na probni uteg može biti neintuitivna: na primjer, postavljanje utega na rotor može uzrokovati veću promjenu vibracija na dalekom osloncu (kod motora) nego na blizu jednog.

Recommendations: Balansiranje nadzemnog ispušnog ventilatora zahtijeva veće stručno iskustvo i razumijevanje dinamike. Često je potrebno koristiti specijalizirane softverske module u analizatorima vibracija koji primjenjuju metodu statičkog/parnog odvajanja sila za točniji izračun korektivne mase.

Odjeljak 4: Složeni slučajevi i profesionalne tehnike

Čak i uz strogo pridržavanje postupka, stručnjaci se mogu susresti sa situacijama u kojima standardni pristupi ne daju rezultate. Ovi slučajevi zahtijevaju dublju analizu i primjenu nestandardnih tehnika.

4.1. Tipične pogreške i kako ih izbjeći

Pogreška 1: Netočna dijagnoza

Najčešća i najskuplja pogreška - pokušaj uravnoteženja vibracija uzrokovanih neusklađenošću, mehaničkom labavošću ili rezonancijom.

Riješenje: Uvijek započnite s potpunom analizom vibracija (analiza spektra i faze). Ako spektar ne pokazuje jasnu dominaciju 1x vrha, ali su prisutni značajni vrhovi na drugim frekvencijama, balansiranje ne može započeti dok se ne ukloni glavni uzrok.

Pogreška 2: Ignoriranje pripremne faze

Preskakanje faza čišćenja impelera ili provjere zatezanja vijčanih spojeva.

Riješenje: Strogo se pridržavajte "hijerarhije intervencija" opisane u odjeljku 3.1. Čišćenje i zatezanje nisu opcije, već obavezni prvi koraci.

Pogreška 3: Uklanjanje svih starih utega za ravnotežu

Ova radnja uništava prethodne (moguće tvorničke) rezultate balansiranja i često značajno komplicira rad, jer početna neravnoteža može postati vrlo velika.

Riješenje: Nikada ne uklanjajte sve utege bez dobrog razloga. Ako je rotor nakupio mnogo malih utega od prethodnih balansiranja, mogu se ukloniti, ali zatim spojite njihov vektorski zbroj u jedan ekvivalentni uteg i postavite ga na mjesto.

Pogreška 4: Neprovjeravanje ponovljivosti podataka

Početno balansiranje s nestabilnim početnim očitanjima amplitude i faze.

Riješenje: Prije postavljanja probnog utega, izvršite 2-3 kontrolna pokretanja. Ako amplituda ili faza "lebdi" od početka do početka, to ukazuje na prisutnost složenijeg problema (rezonancija, toplinski luk, aerodinamička nestabilnost). Balansiranje u takvim uvjetima neće dati stabilan rezultat.

4.2. Balansiranje blizu rezonancije: Kada je fazna mana

Problem: Kada je brzina rada ispušnog ventilatora vrlo blizu jednoj od prirodnih frekvencija vibracija sustava (rezonancija), fazni kut postaje izuzetno nestabilan i vrlo osjetljiv na najmanje fluktuacije brzine. To čini standardne vektorske izračune temeljene na mjerenju faze netočnima ili potpuno nemogućima.

Rješenje: Metoda s četiri prolaza

Esencija: Ova jedinstvena metoda balansiranja ne koristi fazna mjerenja. Izračun korektivne težine vrši se isključivo na temelju promjena amplitude vibracija.

Postupak: Metoda zahtijeva četiri uzastopna prolaza:

1. Izmjerite početnu amplitudu vibracija
2. Izmjerite amplitudu s probnim utegom postavljenim u uvjetni položaj od 0°
3. Izmjerite amplitudu s istim utegom pomaknutim na 120°
4. Izmjerite amplitudu s istom težinom pomaknutom na 240°

Na temelju četiri dobivene vrijednosti amplitude konstruira se grafičko rješenje (metoda presjeka kružnica) ili se provodi matematički izračun, što omogućuje određivanje potrebne mase i kuta ugradnje korektivnog utega.

4.3. Kada problem nije ravnoteža: strukturne i aerodinamičke sile

Strukturni problemi:

Slab ili napuknut temelj, labavi nosači mogu rezonirati s radnom frekvencijom ispušnog ventilatora, višestruko povećavajući vibracije.

Dijagnoza: Za određivanje strukturnih prirodnih frekvencija u isključenom stanju primjenjuje se udarni test (bump test). Provodi se pomoću posebnog modalnog čekića i akcelerometra. Ako je jedna od pronađenih prirodnih frekvencija blizu radne frekvencije vrtnje, problem je doista rezonancija.

Aerodinamičke sile:

Turbulencija strujanja zraka na ulazu (zbog prepreka ili pretjerano zatvorene zaklopke, tzv. "gladovanje ventilatora") ili izlazu može uzrokovati niskofrekventne, često nestabilne vibracije koje nisu povezane s neravnotežom mase.

Dijagnoza: Provodi se ispitivanje s promjenom aerodinamičkog opterećenja pri konstantnoj brzini vrtnje (npr. postupnim otvaranjem/zatvaranjem amortizera). Ako se razina vibracija značajno promijeni, vjerojatno je aerodinamičke prirode.

4.4. Analiza stvarnog primjera (studije slučaja)

Primjer 1 (Rezonancija):

U jednom dokumentiranom slučaju, balansiranje dovodnog ventilatora standardnom metodom nije dalo rezultate zbog izuzetno nestabilnih očitanja faze. Analiza je pokazala da je radna brzina (29 Hz) bila vrlo blizu vlastitoj frekvenciji rotora (28 Hz). Primjena metode s četiri prolaza, neovisno o fazi, omogućila je uspješno smanjenje vibracija na prihvatljivu razinu, pružajući privremeno rješenje do zamjene ventilatora pouzdanijim.

Primjer 2 (Višestruki nedostaci):

Analiza vibracija ispušnih ventilatora u tvornici šećera otkrila je složene probleme. Jedan spektar ventilatora ukazivao je na kutno neusklađenost (visoki vrhovi 1x i 2x u aksijalnom smjeru), dok je drugi pokazao mehaničku labavost (ujednačeni harmonici 1x, 2x, 3x). To pokazuje važnost sekvencijalnog uklanjanja nedostataka: prvo se izvršilo poravnanje i zatezanje pričvršćivanja, a tek onda, ako je potrebno, provelo bi se balansiranje.

Odjeljak 5: Standardi, tolerancije i preventivno održavanje

Završna faza svakog tehničkog rada je procjena njegove kvalitete u skladu s regulatornim zahtjevima i razvoj strategije za dugoročno održavanje opreme u ispravnom stanju.

5.1. Pregled ključnih standarda (ISO)

Za procjenu kvalitete uravnoteženja i stanja vibracija ispušnih ventilatora koristi se nekoliko međunarodnih standarda.

ISO 14694:2003:

Glavni standard za industrijske ventilatore. Utvrđuje zahtjeve za kvalitetu balansiranja i maksimalne dopuštene razine vibracija ovisno o kategoriji primjene ventilatora (BV-1, BV-2, BV-3 itd.), snazi i vrsti ugradnje.

ISO 1940-1:2003:

Ovaj standard definira stupnjeve kvalitete uravnoteženosti (G) za krute rotore. Stupanj kvalitete karakterizira dopuštenu preostalu neravnotežu. Za većinu industrijskih ispušnih ventilatora primjenjuju se sljedeći stupnjevi:

• G6.3: Standardna industrijska kvaliteta, prikladna za većinu općih industrijskih primjena.
• G2.5: Poboljšana kvaliteta, potrebna za ventilatore velike brzine ili posebno kritične ispušne ventilatore gdje su zahtjevi za vibracije stroži.

ISO 10816-3:2009:

Regulira procjenu stanja vibracija industrijskih strojeva na temelju mjerenja na nerotirajućim dijelovima (npr. kućištima ležajeva). Standard uvodi četiri zone stanja:

• Zona A: "Dobro" (nova oprema)
• Zona B: "Zadovoljavajuće" (dopušten neograničen rad)
• Zona C: "Prihvatljivo ograničeno vrijeme" (potrebna je identifikacija i uklanjanje uzroka)
• Zona D: "Neprihvatljivo" (vibracije mogu uzrokovati oštećenja)

ISO 14695:2003:

Ova norma utvrđuje jedinstvene metode i uvjete za mjerenja vibracija industrijskih ventilatora, potrebne za osiguranje usporedivosti i ponovljivosti rezultata dobivenih u različito vrijeme i na različitoj opremi.

5.2. Dugoročna strategija: Integracija u program prediktivnog održavanja

Balansiranje ispušnih plinova ne bi se trebalo smatrati jednokratnim popravkom. To je sastavni dio moderne strategije prediktivnog održavanja.

Provođenje redovitog praćenja vibracija (npr. prikupljanjem podataka o ruti pomoću prijenosnih analizatora) omogućuje praćenje stanja opreme tijekom vremena. Analiza trenda, posebno postupni rast amplitude vibracija pri radnoj frekvenciji 1x, pouzdan je pokazatelj razvoja neravnoteže.

Ovaj pristup omogućuje:

• Planiranje balansiranja unaprijed, prije nego što razina vibracija dosegne kritične vrijednosti utvrđene normom ISO 10816-3.
• Sprječavanje sekundarnih oštećenja ležajeva, spojnica i potpornih konstrukcija koja se neizbježno javljaju tijekom duljeg rada s prekomjernim vibracijama.
• Uklanjanje neplaniranih zastoja u hitnim slučajevima pretvaranjem popravaka u planiranu preventivnu kategoriju.

Izrada elektroničke baze podataka o stanju vibracija ključne opreme i redovita analiza trendova čine osnovu za donošenje tehnički ispravnih i ekonomski učinkovitih odluka o održavanju, što u konačnici povećava pouzdanost i ukupnu učinkovitost proizvodnje.