Balansiranje ventilatora
(Korištene informacije iz GOST 31350-2007 “VIBRACIJE. INDUSTRIJSKI VENTILATORI. ZAHTJEVI ZA PROIZVEDENE VIBRACIJE I KVALITETU BALANSIRANJA” — međudržavni standard razvijen iz ISO 14694:2003 “Industrial fans — Specifications for balance quality and vibration levels”)
Napomena o izvoru: ova stranica temelji se na zahtjevima za vibracije ventilatora i kvalitetu balansiranja ekvivalentnima ISO 14694:2003 te povezanim međudržavnim (GOST) usvajanjima ISO standarda, čije se oznake razlikuju od izvornih brojeva ISO publikacija. Gdje se pojavljuje starija terminologija ISO 1940-1, važeći standard kvalitete balansiranja je ISO 21940-11 (ranije ISO 1940-1).
vibracija Vibracija koju proizvodi ventilator jedna je od njegovih najvažnijih tehničkih karakteristika. Označava kvalitetu dizajna i izrade proizvoda. Povećane vibracije mogu ukazivati na neispravnu ugradnju ventilatora, pogoršanje njegovog tehničkog stanja itd. Zbog toga se vibracije ventilatora obično mjere tijekom testova preuzimanja, tijekom ugradnje prije puštanja u rad, kao i prilikom izvođenja programa praćenja stanja stroja. Podaci o vibracijama ventilatora također se koriste u projektiranju njegovih potpornih i povezanih sustava (kanala). Mjerenja vibracija obično se izvode s otvorenim usisnim i ispusnim otvorima, ali treba imati na umu da vibracije ventilatora mogu značajno varirati s promjenama u aerodinamici protoka zraka, brzini vrtnje i drugim karakteristikama.
GOST ISO 10816-1-97 (ISO 10816-1:1995), GOST ISO 10816-3-2002 (ISO 10816-3:1998) i GOST 31351-2007 (ISO 14695:2003) utvrđuju mjerne metode i definiraju položaje senzora vibracija. Ako se mjerenja vibracija provode radi procjene njihova utjecaja na kanal ili postolje ventilatora, mjerne točke odabiru se u skladu s tim.
Mjerenja vibracija ventilatora mogu biti skupa, a ponekad njihova cijena znatno premašuje troškove proizvodnje samog proizvoda. Stoga bi sva ograničenja na vrijednosti pojedinačnih diskretnih komponenti vibracija ili parametara vibracija u frekvencijskim pojasima trebala biti uvedena samo kada prekoračenje tih vrijednosti ukazuje na kvar ventilatora. Broj točaka mjerenja vibracija također treba biti ograničen na temelju predviđene upotrebe rezultata mjerenja. Obično je dovoljno izmjeriti vibracije na nosačima ventilatora kako bi se procijenilo stanje vibracija ventilatora.
Baza je ono na što se montira ventilator i ono što ventilatoru pruža potrebnu potporu. Masa i krutost baze odabrani su tako da spriječe pojačavanje vibracija koje se prenose kroz nju.
Potpore su dvije vrste:
- kompatibilna podrška: Sustav potpore ventilatora dizajniran tako da je prva prirodna frekvencija potpore znatno niža od radne rotacijske frekvencije ventilatora. Pri određivanju stupnja popustljivosti potpore treba uzeti u obzir elastične umetke između ventilatora i potporne strukture. Usklađenost nosača osigurava se vješanjem ventilatora na opruge ili postavljanjem nosača na elastične elemente (opruge, gumeni izolatori i sl.). Vlastita frekvencija sustava ovjesa – ventilatora obično je manja od 25% frekvencije koja odgovara minimalnoj brzini vrtnje ispitivanog ventilatora.
- kruti oslonac: sustav potpore ventilatora dizajniran tako da je prva prirodna frekvencija oslonca znatno viša od radne rotacijske frekvencije. Krutost baze ventilatora je relativna. Treba ga razmotriti u usporedbi s krutošću ležajeva stroja. Omjer vibracija kućišta ležaja i vibracija baze karakterizira utjecaj popustljivosti baze. Baza se može smatrati krutom i dovoljno masivnom ako je amplituda vibracije baze (u bilo kojem smjeru) u blizini nogu stroja ili potpornog okvira manja od 25% maksimalnog rezultata mjerenja vibracija dobivenog na najbližoj potpori ležaja (u bilo kojem smjeru).
Budući da se masa i krutost privremene podloge na koju je ventilator ugrađen tijekom tvorničkog testiranja može značajno razlikovati od uvjeta ugradnje na radnom mjestu, granične vrijednosti tvorničkih uvjeta primjenjuju se na uskopojasne vibracije u rasponu rotacijske frekvencije, a za testiranje ventilatora na licu mjesta – za širokopojasne vibracije, određivanje ukupnog vibracijskog stanja stroja. Radno mjesto je konačno mjesto ugradnje ventilatora za koje su definirani radni uvjeti.
Kategorije obožavatelja (BV-kategorije)
Ventilatori se klasificiraju na temelju karakteristika njihove namjene, klase točnosti balansiranja, te preporučene granične vrijednosti parametara vibracija. Dizajn i namjena ventilatora su kriteriji koji omogućuju klasificiranje mnogih vrsta ventilatora prema prihvatljivim neravnoteža vrijednostima i razinama vibracija (BV-kategorije).
Tablica 1 prikazuje kategorije u koje se mogu svrstati ventilatori na temelju uvjeta njihove primjene, s obzirom na dopuštene vrijednosti neuravnoteženosti i razine vibracija. Kategoriju ventilatora određuje proizvođač.
Tablica 1 – Kategorije navijača
| Uvjeti prijave | Primjeri | Potrošnja energije, kW | BV-kategorija |
| Stambeni i poslovni prostori | Stropni i tavanski ventilatori, klima uređaji za prozore | ≤ 0,15 | BV-1 |
| > 0,15 | BV-2 | ||
| Zgrade i poljoprivredni prostori | Ventilatori za sustave ventilacije i klimatizacije; Ventilatori u serijskoj opremi | ≤ 3,7 | BV-2 |
| 3.7 | BV-3 | ||
| Industrijski procesi i proizvodnja električne energije | Ventilatori u zatvorenim prostorima, rudnicima, transporterima, kotlovima, zračnim tunelima, sustavima za čišćenje plina | ≤ 300 | BV-3 |
| 300 | vidi ISO 10816-3 | ||
| Prijevoz, uključujući pomorska plovila | Obožavatelji lokomotiva, kamiona i automobila | ≤ 15 | BV-3 |
| petnaest | BV-4 | ||
| Tuneli | Ventilatori za ventilaciju podzemnih željeznica, tunela, garaža | ≤ 75 | BV-3 |
| sedamdeset i pet | BV-4 | ||
| Bilo koje | BV-4 | ||
| Petrokemijska proizvodnja | Ventilatori za odstranjivanje opasnih plinova i koji se koriste u drugim tehnološkim procesima | ≤ 37 | BV-3 |
| 37 | BV-4 | ||
| Proizvodnja računalnih čipova | Obožavatelji stvaranja čistih soba | Bilo koje | BV-5 |
| Bilješke
1 Ovaj standard razmatra samo ventilatore snage manje od 300 kW. Procjena vibracija ventilatora veće snage provodi se prema ISO 10816-3. Međutim, standardni serijski električni motori mogu imati nazivnu snagu do 355 kW. Ventilatori s takvim električnim motorima trebaju biti prihvaćeni prema ovom standardu.
2 Table 1 does not apply to large diameter (usually from 2800 to 12500 mm) low-speed light axial fans used in heat exchangers, cooling towers, etc. The balancing accuracy class for such fans should be G16, and the fan category – BV-3
|
|||
Prilikom kupnje pojedinačnih elemenata rotora (kotača ili impelera) za naknadnu ugradnju na ventilator treba se pridržavati klase točnosti balansiranja tih elemenata (vidi tablicu 2), a pri kupnji ventilatora u cjelini treba uzeti u obzir i rezultate tvorničkih vibracijskih ispitivanja (tablica 4) te vibracija na licu mjesta (tablica 5). Obično se te karakteristike dogovaraju, pa se odabir ventilatora može temeljiti na njegovoj BV-kategoriji.
Kategorija utvrđena u tablici 1 tipična je za normalnu uporabu ventilatora, ali u opravdanim slučajevima kupac može zahtijevati ventilator druge BV-kategorije. Preporučuje se da se BV-kategorija ventilatora, klasa točnosti balansiranja i prihvatljive razine vibracija navedu u ugovoru o isporuci opreme.
Može se sklopiti poseban sporazum između kupca i proizvođača o uvjetima ugradnje ventilatora, tako da tvornička ispitivanja sastavljenog ventilatora uzimaju u obzir planirane uvjete ugradnje na mjestu rada. U nedostatku takvog sporazuma nema ograničenja u pogledu vrste temelja (čvrstog ili elastičnog) za tvornička ispitivanja.
Balansiranje ventilatora
Opće odredbe
Proizvođač ventilatora je odgovoran za balansiranje ventilatore prema relevantnom regulatornom dokumentu. Ovaj standard temelji se na zahtjevima ISO 1940-1. Balansiranje se obično provodi na izuzetno osjetljivim, posebno dizajniranim strojevi za balansiranje, omogućavajući točnu procjenu preostali neravnoteža.
Klasa preciznosti balansiranja ventilatora
Klase točnosti balansiranja za ventilatorske kotače primjenjuju se u skladu s tablicom 2. Proizvođač ventilatora može provoditi balansiranje nekoliko elemenata u sklopu, što može uključivati, osim kotača, i vratilo, spojku, remenicu itd. Osim toga, pojedini elementi sklopa mogu zahtijevati balansiranje.
Table 2 – Balancing Accuracy Classes
|
Kategorija ventilatora
|
Klasa točnosti balansiranja rotora (kotača)
|
|
BV-1
|
G16
|
|
BV-2
|
G16
|
|
BV-3
|
G6.3
|
|
BV-4
|
G2.5
|
|
BV-5
|
G1.0
|
|
Napomena: Ventilatori kategorije BV-1 mogu uključivati ventilatore malih dimenzija mase manje od 224 g, za koje je teško održati propisanu točnost balansiranja. U tom slučaju ujednačenost raspodjele mase u odnosu na os vrtnje ventilatora treba osigurati proizvodnom tehnologijom.
|
|
Mjerenje vibracija ventilatora
Zahtjevi za mjerenje
Opće odredbe
Na slikama 1 – 4 prikazane su neke moguće mjerne točke i smjerovi na svakom ležaju ventilatora. Vrijednosti navedene u tablici 4 odnose se na mjerenja u smjeru okomitom na os rotacije. Broj i položaj mjernih točaka za tvornička ispitivanja i mjerenja na terenu određuje proizvođač prema vlastitoj procjeni ili u dogovoru s kupcem. Preporučuje se mjerenje na ležajevima vratila ventilatorskog kola (impelera). Ako to nije moguće, senzor treba postaviti na mjesto gdje je osigurana najkraća mehanička veza između njega i ležaja. Senzor se ne smije montirati na nepodržane ploče, kućište ventilatora, elemente oplate ili druga mjesta koja nisu izravno povezana s ležajem (rezultati takvih mjerenja mogu se koristiti, ali ne za ocjenu vibracijskog stanja ventilatora, nego za dobivanje informacija o vibracijama prenesenima na kanal ili postolje – vidi ISO 14695 (GOST 31351) i ISO 5348).
Slika 1. Položaj trokoordinatnog senzora za horizontalno montirani aksijalni ventilator
Slika 2. Položaj trokoordinatnog senzora za radijalni ventilator s jednim usisom
Slika 3. Položaj trokoordinatnog senzora za radijalni ventilator s dvostrukim usisom
Slika 4. Položaj trokoordinatnog senzora za vertikalno montirani aksijalni ventilator
Mjerenja u vodoravnom smjeru treba provoditi pod pravim kutom prema osi vratila. Mjerenja u okomitom smjeru treba provoditi pod pravim kutom prema vodoravnom smjeru mjerenja i okomito na vratilo ventilatora. Mjerenja u uzdužnom smjeru treba provoditi paralelno s osi vratila.
Mjerenja pomoću inercijskih senzora
Sve vrijednosti vibracija navedene u ovom standardu odnose se na mjerenja izvršena pomoću inercijskih senzora, čiji signal reproducira kretanje kućišta ležaja.
Korišteni senzori mogu biti ili akcelerometri ili senzori brzine. Posebnu pozornost treba posvetiti ispravnom pričvršćivanju senzora: bez zazora na podlozi, bez ljuljanja i rezonancija. Veličina i masa senzora te sustav pričvršćivanja ne smiju biti pretjerano veliki kako bi se izbjegle značajne promjene u mjerene vibracije. Ukupna pogreška uzrokovana metodom pričvršćivanja senzora i kalibracijom mjernog sustava ne smije prelaziti +/- 10 % izmjerene vrijednosti.
Mjerenja pomoću beskontaktnih senzora
Prema dogovoru između korisnika i proizvođača mogu se utvrditi zahtjevi za maksimalno dopušteno pomicanje osovine (vidi ISO 7919-1) unutar kliznih ležajeva. Odgovarajuća mjerenja mogu se provesti pomoću beskontaktnih senzora.
U ovom slučaju, mjerni sustav određuje pomak površine vratila u odnosu na kućište ležaja. Očito je da dopuštena amplituda pomaka ne bi smjela premašiti vrijednost zazora ležaja. Vrijednost zazora ovisi o veličini i vrsti ležaja, opterećenju (radijalnom ili aksijalnom) i smjeru mjerenja (neki dizajni ležajeva imaju eliptičnu rupu, za koju je zazor u horizontalnom smjeru veći nego u vertikalnom smjeru). Raznolikost čimbenika koje je potrebno uzeti u obzir ne dopušta postavljanje jedinstvenih granica pomaka osovine, no neke su preporuke predstavljene u tablici 3. Vrijednosti navedene u ovoj tablici predstavljaju postotak ukupne radijalne zazora ležaja u svakom smjeru.
Table 3 – Maximum Relative Shaft Displacement within the Bearing
| Vibracijsko stanje ventilatora | Maksimalni preporučeni pomak, postotak slobodnog prostora (duž bilo koje osi) |
| Puštanje u rad/Zadovoljavajuće stanje | Manje od 25% |
| upozorenje | +50% |
| Gašenje | +70% |
| 1) Vrijednosti radijalnog i aksijalnog zazora za određeni ležaj treba dobiti od njegovog dobavljača. | |
The given values take into account “false” displacements of the shaft surface. These “false” displacements appear in the measurement results because, in addition to the shaft vibration, mechanical runouts also affect these results if the shaft is bent or has an out-of-round shape. When using a non-contact sensor, the measurement results will also include electrical runouts determined by the magnetic and electrical properties of the shaft material at the measurement point. It is believed that during the commissioning and subsequent normal operation of the fan, the range of the sum of mechanical and electrical runouts at the measurement point should not exceed the larger of two values: 0.0125 mm or 25% of the measured displacement value. Runouts are determined by slowly rotating the shaft (at a speed of 25 to 400 rpm), when the effect of forces caused by imbalance on the rotor is negligible. To meet the established runout tolerance, additional shaft machining may be required. Non-contact sensors should, if possible, be mounted directly on the bearing housing.
Navedene granične vrijednosti odnose se samo na ventilator koji radi u nominalnom režimu. Ako konstrukcija ventilatora dopušta rad s promjenjivom brzinom vrtnje, pri drugim brzinama moguće su veće razine vibracija zbog neizbježnog utjecaja rezonancija.
Ako dizajn ventilatora omogućuje promjenu položaja lopatica u odnosu na protok zraka na usisnom otvoru, navedene vrijednosti treba primijeniti za uvjete s potpuno otvorenim lopaticama. Treba napomenuti da zaustavljanje protoka zraka, osobito primjetno pri velikim kutovima lopatica u odnosu na usisni protok zraka, može dovesti do povećanih razina vibracija.
Sustav potpore ventilatora
The vibrational state of fans after installation is determined considering the support stiffness. A support is considered rigid if the first natural frequency of the “fan – support” system exceeds the rotational speed. Usually, when mounted on large concrete foundations, the support can be considered rigid, and when mounted on vibration isolators – compliant. A steel frame, often used for mounting fans, can belong to either of the two support types. In case of doubt about the fan support type, calculations or tests can be carried out to determine the system’s first natural frequency. In some cases, the fan support should be considered rigid in one direction and compliant in another.
Ograničenja dopuštene vibracije ventilatora tijekom tvorničkih ispitivanja
Ograničene razine vibracija navedene u tablici 4 odnose se na sastavljene ventilatore. One se odnose na mjerenja brzine vibracija u uskom pojasu na ležajnim potporama pri rotacijskoj frekvenciji korištenoj tijekom tvorničkih ispitivanja.
Table 4 – Limit Vibration Values during Factory Tests
| Kategorija ventilatora | Granična RMS brzina vibracija, mm/s | |
| Čvrsta potpora | Popustljiva potpora | |
| BV-1 | 9.0 | 11.2 |
| BV-2 | 3.5 | 5.6 |
| BV-3 | 2.8 | 3.5 |
| BV-4 | 1.8 | 2.8 |
| BV-5 | 1.4 | 1.8 |
| Bilješke
1 Pravila za pretvaranje jedinica brzine vibracija u jedinice pomaka ili ubrzanja za uskopojasne vibracije navedena su u Dodatku A.
2 Vrijednosti u ovoj tablici odnose se na nazivno opterećenje i nazivnu frekvenciju vrtnje ventilatora koji radi u načinu rada s otvorenim ulaznim lopaticama. Granične vrijednosti za ostale uvjete opterećenja trebaju biti dogovorene između proizvođača i kupca, ali se preporučuje da one ne prelaze tablične vrijednosti za više od 1,6 puta.
|
||
Ograničenja dopuštenih vibracija ventilatora tijekom ispitivanja na licu mjesta
Vibracija bilo kojeg ventilatora na radnom mjestu ne ovisi samo o njegovoj kvaliteti balansiranja. Čimbenici povezani s ugradnjom, poput mase i krutosti potpornog sustava, također će imati utjecaja. Stoga proizvođač ventilatora nije odgovoran za razinu vibracija ventilatora na mjestu rada osim ako to nije navedeno u ugovoru.
Tablica 5 daje preporučene granične vrijednosti (u jedinicama brzine vibracija za širokopojasne vibracije na kućištima ležajeva) za normalan rad ventilatora u različitim kategorijama.
Tablica 5 – Granične vrijednosti vibracija na radnom mjestu
| Vibracijsko stanje ventilatora | Kategorija ventilatora | Granična RMS brzina vibracija, mm/s | |
| Čvrsta potpora | Popustljiva potpora | ||
| Puštanje u rad | BV-1 | 10 | 11.2 |
| BV-2 | 5.6 | 9.0 | |
| BV-3 | 4.5 | 6.3 | |
| BV-4 | 2.8 | 4.5 | |
| BV-5 | 1.8 | 2.8 | |
| upozorenje | BV-1 | 10.6 | 14.0 |
| BV-2 | 9.0 | 14.0 | |
| BV-3 | 7.1 | 11.8 | |
| BV-4 | 4.5 | 7.1 | |
| BV-5 | 4.0 | 5.6 | |
| Gašenje | BV-1 | __1) | __1) |
| BV-2 | __1) | __1) | |
| BV-3 | 9.0 | 12.5 | |
| BV-4 | 7.1 | 11.2 | |
| BV-5 | 5.6 | 7.1 | |
| 1) Razina isključenja za ventilatore kategorije BV-1 i BV-2 utvrđuje se na temelju dugotrajne analize rezultata mjerenja vibracija. | |||
Vibracija novih ventilatora koji se stavljaju u pogon ne bi smjela prijeći razinu "puštanja u pogon". Kako ventilator radi, očekuje se da će njegova razina vibracija porasti zbog procesa trošenja i kumulativnog učinka utjecajnih čimbenika. Takvo povećanje vibracija općenito je prirodno i ne bi trebalo zabrinjavati dok ne dosegne razinu "upozorenja".
Nakon postizanja razine vibracija “upozorenje” potrebno je istražiti uzroke povećanih vibracija i odrediti mjere za njihovo smanjenje. Rad ventilatora u ovom stanju treba biti pod stalnim nadzorom i ograničen na vrijeme potrebno za utvrđivanje mjera za uklanjanje uzroka povećanih vibracija.
Ako razina vibracija dosegne razinu "gašenja", potrebno je odmah poduzeti mjere za otklanjanje uzroka povećanih vibracija, u protivnom treba zaustaviti ventilator. Odgađanje dovođenja razine vibracija na prihvatljivu razinu može dovesti do oštećenja ležaja, pukotina u rotoru i na mjestima zavarivanja kućišta ventilatora, što u konačnici može dovesti do uništenja ventilatora.
Pri procjeni vibracijskog stanja ventilatora bitno je pratiti promjene u razinama vibracija tijekom vremena. Iznenadna promjena razine vibracija ukazuje na potrebu za hitnom inspekcijom ventilatora i mjerama održavanja. Pri praćenju promjena vibracija ne bi se trebali uzeti u obzir prijelazni procesi uzrokovani, na primjer, zamjenom maziva ili postupcima održavanja.
Utjecaj skupštinske procedure
Osim kotača, ventilatori uključuju i druge rotirajuće elemente koji mogu utjecati na razinu vibracija ventilatora: pogonske remenice, remene, spojke, rotore motora ili druge pogonske uređaje. Ako uvjeti narudžbe zahtijevaju isporuku ventilatora bez pogonskog uređaja, proizvođaču može biti nepraktično provoditi testove sklapanja kako bi odredio razine vibracija. U takvom slučaju, čak i ako je proizvođač izbalansirao kotač ventilatora, nema sigurnosti da će ventilator raditi glatko dok se osovina ventilatora ne spoji na pogon i dok se cijeli stroj ne ispita na vibracije tijekom puštanja u pogon.
Obično je nakon sastavljanja potrebno dodatno balansiranje kako bi se razina vibracija smanjila na prihvatljivu razinu. Za sve nove ventilatore kategorija BV-3, BV-4 i BV-5 preporuča se izmjeriti vibracije za montirani stroj prije puštanja u pogon. Time će se uspostaviti temelj i naznačiti daljnje mjere održavanja.
Proizvođači ventilatora nisu odgovorni za utjecaj na vibracije pogonskih dijelova ugrađenih nakon tvorničkog ispitivanja.
Alati za mjerenje vibracija i kalibracija
Alati za mjerenje
Mjerni alati i strojevi za balansiranje koji se koriste moraju biti provjereni i ispunjavati zahtjeve zadatka. Razmak između ovjera određen je preporukama proizvođača mjernih (ispitnih) alata. Stanje mjernih alata mora osigurati njihov normalan rad tijekom cijelog razdoblja ispitivanja.
Osoblje koje radi s mjernim alatima mora imati dovoljno vještina i iskustva za otkrivanje mogućih kvarova i pogoršanja kvalitete mjernih alata.
Kalibracija
Svi mjerni alati moraju biti kalibrirani prema standardima. Složenost postupka kalibracije može varirati od jednostavnog fizičkog pregleda do kalibracije cijelog sustava. Korektivne mase koje se koriste za određivanje zaostale neravnoteže prema ISO 1940-1 također se mogu koristiti za kalibriranje mjernih alata.
Dokumentacija
balansiranje
Na zahtjev, ako je to predviđeno ugovornim uvjetima, kupcu se može dostaviti izvješće o ispitivanju balansiranja ventilatora, za koje se preporučuje da uključuje sljedeće podatke:
– Naziv proizvođača stroja za balansiranje, broj modela;
– Vrsta ugradnje rotora: između oslonaca ili konzolno;
– Metoda balansiranja: statička ili dinamička;
– Masa rotirajućih dijelova rotorskog sklopa;
– Preostala nebalansiranost u svakoj korekcijska ravnina (koristite naš Kalkulator preostalog neuravnoteženja (ISO 21940-11) kako bi se odredile dopuštene vrijednosti);
– Dopuštena zaostala neravnoteža u svakoj ravnini korekcije;
– Klasa točnosti balansiranja;
– Kriteriji prihvaćanja: prihvaćeno/odbijeno;
– Potvrda o bilanci (ako je potrebno).
– Naziv proizvođača stroja za balansiranje, broj modela;
– Vrsta ugradnje rotora: između oslonaca ili konzolno;
– Metoda balansiranja: statička ili dinamička;
– Masa rotirajućih dijelova rotorskog sklopa;
– Preostala nebalansiranost u svakoj korekcijska ravnina (koristite naš Kalkulator preostalog neuravnoteženja (ISO 21940-11) kako bi se odredile dopuštene vrijednosti);
– Dopuštena zaostala neravnoteža u svakoj ravnini korekcije;
– Klasa točnosti balansiranja;
– Kriteriji prihvaćanja: prihvaćeno/odbijeno;
– Potvrda o bilanci (ako je potrebno).
vibracija
Na zahtjev, ako je to predviđeno ugovornim uvjetima, kupcu se može dostaviti izvješće o ispitivanju vibracija ventilatora, za koje se preporučuje da uključuje sljedeće podatke:
– Korišteni mjerni alati;
– Način pričvršćivanja senzora vibracija;
– Radni parametri ventilatora (protok zraka, tlak, snaga);
– Frekvencija vrtnje ventilatora;
– Vrsta potpore: kruta ili popustljiva;
– Izmjerene vibracije:
1) Položaj senzora vibracija i osi mjerenja,
2) Mjerne jedinice i referentne razine vibracija,
3) frekvencijski raspon mjerenja (uski ili široki frekvencijski pojas);
– Dopuštena razina(e) vibracija;
– Izmjerena razina(e) vibracija;
– Kriteriji prihvaćanja: prihvaćeno/odbijeno;
– Certifikat o razini vibracija (ako je potrebno).
– Korišteni mjerni alati;
– Način pričvršćivanja senzora vibracija;
– Radni parametri ventilatora (protok zraka, tlak, snaga);
– Frekvencija vrtnje ventilatora;
– Vrsta potpore: kruta ili popustljiva;
– Izmjerene vibracije:
1) Položaj senzora vibracija i osi mjerenja,
2) Mjerne jedinice i referentne razine vibracija,
3) frekvencijski raspon mjerenja (uski ili široki frekvencijski pojas);
– Dopuštena razina(e) vibracija;
– Izmjerena razina(e) vibracija;
– Kriteriji prihvaćanja: prihvaćeno/odbijeno;
– Certifikat o razini vibracija (ako je potrebno).
NAČINI BALANSIRANJA VENTILATORA NA STROJU ZA BALANSIRANJE
B.1. Ventilator s izravnim pogonom
B.1.1. Opće odredbe
Kolo ventilatora, koje se tijekom montaže montira izravno na vratilo motora, treba biti uravnoteženo prema istom pravilu za uzimanje u obzir učinka utora za ključ kao i kod vratila motora.
Motori iz prethodnih godina proizvodnje mogli su biti balansirani s punim utorom za pero. Trenutačno se osovine motora balansiraju s poluutorom za pero, kako propisuje ISO 8821 (usvojen kao GOST 31322), i označavaju slovom H (vidi ISO 8821).
B.1.2. Motori uravnoteženi s punim utorom za ključ
Kotač ventilatora, montiran na vratilu motora i balansiran s punim utorom za ključ, treba biti balansiran bez ključa na stožastom vretenu.
B.1.3. Motori uravnoteženi s polu-ključnim žlijebom
Za ventilatorsko kotače montirano na vratilu motora, balansirano polu-utorom, moguće su sljedeće opcije:
a) ako kotač ima čeličnu središnicu, izrežite u nju utor za ključ nakon uravnoteženja;
b) uravnoteženje na suženi vretenac s umetnutom polu-ključem u utor za ključ;
c) balansiranje na vretenu s jednim ili više ključnih utora (vidi B.3), pomoću punih ključeva.
a) ako kotač ima čeličnu središnicu, izrežite u nju utor za ključ nakon uravnoteženja;
b) uravnoteženje na suženi vretenac s umetnutom polu-ključem u utor za ključ;
c) balansiranje na vretenu s jednim ili više ključnih utora (vidi B.3), pomoću punih ključeva.
B.2. Ventilatori pokretani drugim vratilom
Gdje je to moguće, svi rotirajući elementi, uključujući vratilo ventilatora i remenicu, trebali bi se balansirati kao jedinstvena cjelina. Ako je to nepraktično, balansiranje treba obaviti na vretenu (vidi B.3) koristeći isto pravilo obračuna utora ključa kao i za vratilo.
B.3. Arbor
Vratilo na koje je tijekom balansiranja montirano ventilatorsko kotače mora ispunjavati sljedeće zahtjeve:
a) biti što lakši;
b) biti u uravnoteženom stanju, osiguranom odgovarajućim održavanjem i redovitim pregledima;
c) po mogućnosti bi trebao biti sužen kako bi se smanjile pogreške povezane s ekscentričnošću, koje proizlaze iz tolerancija otvora glavčine i dimenzija vretena. Ako je vreteno suženo, pri izračunima neuravnoteženosti treba uzeti u obzir stvaran položaj korektivnih ravni u odnosu na ležajeve.
a) biti što lakši;
b) biti u uravnoteženom stanju, osiguranom odgovarajućim održavanjem i redovitim pregledima;
c) po mogućnosti bi trebao biti sužen kako bi se smanjile pogreške povezane s ekscentričnošću, koje proizlaze iz tolerancija otvora glavčine i dimenzija vretena. Ako je vreteno suženo, pri izračunima neuravnoteženosti treba uzeti u obzir stvaran položaj korektivnih ravni u odnosu na ležajeve.
Ako je potrebno koristiti cilindrični vrat, na njega treba urezati utor u koji se umeće puni ključ kako bi se prenio obrtni moment s vratila na ventilatorsko kotačo.
Druga je opcija izrezati dva utora za ključ na suprotnim krajevima promjera vratila, što omogućuje upotrebu metode obrnutog balansiranja. Ova metoda uključuje sljedeće korake. Prvo izmjerite neuravnoteženost kotača umetanjem punog ključa u jedan utor za ključ i poluključa u drugi. Zatim okrenite kotač za 180° u odnosu na vreteno i ponovno izmjerite njegovu neuravnoteženost. Razlika između dvaju vrijednosti neuravnoteženosti posljedica je preostale neuravnoteženosti vretena i univerzalnog zgloba. Da biste dobili istinsku vrijednost neuravnoteženosti rotora, uzmite polovicu razlike između ta dva mjerenja.
IZVORI VIBRACIJE VENTILATORA
U ventilatoru postoji mnogo izvora vibracija, a vibracije na određenim frekvencijama mogu se izravno povezati s konkretnim konstrukcijskim značajkama stroja. Ovaj dodatak obuhvaća samo najčešće izvore vibracija uočene kod većine vrsta ventilatora. Opće je pravilo da svaka labavost u potpornom sustavu uzrokuje pogoršanje vibracijskog stanja ventilatora.
Neravnoteža ventilatora
Ovo je primarni izvor vibracija ventilatora; karakterizira ga prisutnost komponente vibracije na frekvenciji rotacije (prvi harmonik). Uzrok nebalansiranosti je što je os rotirajuće mase ekscentrična ili pod kutom prema osi rotacije. To može biti uzrokovano neujednačenom raspodjelom mase, zbrojem tolerancija na dimenzije rupa glavčine i vratila, savijanjem vratila ili kombinacijom tih čimbenika. Vibracija uzrokovana nebalansiranosti djeluje uglavnom u radijalnom smjeru.
Temporary shaft bending can result from uneven mechanical heating – due to friction between rotating and stationary elements – or electrical nature. Permanent bending can result from changes in material properties or misalignment of the shaft and fan wheel when the fan and motor are separately mounted.
Tijekom rada neuravnoteženost kotačića ventilatora može se povećati zbog taloženja čestica iz zraka. Prilikom rada u agresivnom okruženju neuravnoteženost može nastati uslijed neujednačene erozije ili korozije kotačića.
Neuravnoteženost se može ispraviti dodatnim balansiranjem u odgovarajućim ravninama, ali prije provedbe postupka balansiranja treba utvrditi i ukloniti izvore neuravnoteženosti te provjeriti vibracijsku stabilnost stroja.
Neusklađenost ventilatora i motora
Ovaj se kvar može pojaviti kada su vratila motora i ventilatora povezana remenskim pogonom ili fleksibilnom spojkom. Neusklađenost se ponekad može prepoznati po karakterističnim frekvencijskim komponentama vibracija, obično na prvoj i drugoj harmonici frekvencije vrtnje. U slučaju paralelne neusklađenosti vratila vibracije se pretežno javljaju u radijalnom smjeru, dok kod kutne neusklađenosti uzdužne vibracije mogu postati dominantne.
Ako su osovine povezane pod kutom i koriste se kruti spojevi, u stroju počinju djelovati izmjenične sile koje uzrokuju pojačano trošenje osovina i spojeva. Taj se učinak može značajno smanjiti upotrebom fleksibilnih spojeva.
Vibracija ventilatora zbog aerodinamičkog uzbuđenja
Pobudu vibracija može uzrokovati međudjelovanje rotora ventilatora sa stacionarnim elementima konstrukcije, kao što su vodilice, motor ili oslonci ležajeva, nepravilne vrijednosti zraznaka ili loše dizajnirane strukture usisa i ispusta. Karakteristična osobina tih izvora je pojava periodičke vibracije povezane s frekvencijom rotacije rotora, na pozadini slučajnih fluktuacija pri međudjelovanju lopatica rotora s zrakom. Vibracije se mogu promatrati na harmonicima frekvencije lopatica, što je umnožak frekvencije rotacije rotora i broja lopatica rotora.
Aerodinamička nestabilnost strujanja zraka, uzrokovana odvajanjem struje od površine lopatice i naknadnim stvaranjem vrtloga, uzrokuje širokopojasne vibracije čiji se oblik spektra mijenja ovisno o opterećenju ventilatora.
Aerodinamičku buku karakterizira to što nije povezana s frekvencijom vrtnje kotača i može se pojaviti na subharmonicima frekvencije vrtnje (tj. na frekvencijama nižim od frekvencije vrtnje). U tom se slučaju mogu uočiti znatne vibracije kućišta ventilatora i kanala.
Ako je aerodinamički sustav ventilatora loše usklađen s njegovim karakteristikama, u njemu mogu nastati oštri udari. Ti se udari lako mogu razaznati slušanjem i prenose se kao impulsi na nosač ventilatora.
Ako gore navedeni uzroci dovedu do vibracije lopatice, njezinu prirodu moguće je istražiti postavljanjem senzora u različitim dijelovima konstrukcije.
Vibracija ventilatora zbog vrtloženja u uljnom sloju
Vrtloženja koja se mogu pojaviti u sloju maziva kliznih ležajeva uočavaju se na karakterističnoj frekvenciji nešto nižoj od frekvencije vrtnje rotora, osim ako ventilator radi pri brzini koja premašuje prvu kritičnu brzinu. U potonjem slučaju nestabilnost uljnog klina uočit će se pri prvoj kritičnoj brzini, a taj se učinak ponekad naziva rezonantnim vrtloženjem.
Izvori električne prirode vibracija ventilatora
Neravnomjerno zagrijavanje rotora motora može uzrokovati njegovo savijanje, što dovodi do neuravnoteženosti (koja se očituje na prvoj harmonici).
U slučaju asinkronog motora, prisutnost komponente na frekvenciji jednakoj frekvenciji rotacije pomnoženoj s brojem ploča rotora ukazuje na kvarove vezane uz ploče statora, a obrnuto, komponente na frekvenciji jednakoj frekvenciji rotacije pomnoženoj s brojem ploča rotora ukazuju na kvarove vezane uz ploče rotora.
Mnoge vibracijske komponente električne prirode karakterizira njihovo trenutačno nestajanje nakon isključenja napajanja.
Vibracija ventilatora zbog pobude remenskog pogona
Općenito postoje dvije vrste problema povezanih s remenskim pogonima: kada na rad pogona utječu vanjski nedostaci i kada su nedostaci u samom remenu.
U prvom slučaju, iako remen vibrira, to je zbog prisilnih sila iz drugih izvora, pa zamjena remena neće donijeti željene rezultate. Uobičajeni izvori takvih sila su neuravnoteženost pogonskog sustava, ekscentričnost remenice, neusklađenost i olabavljenje mehaničkih veza. Stoga, prije zamjene remenova treba provesti analizu vibracija kako bi se utvrdio izvor uzbuđenja.
Ako remeni reagiraju na vanjske pobudne sile, njihova će frekvencija vibracija najvjerojatnije biti jednaka frekvenciji pobude. U tom se slučaju frekvencija pobude može odrediti stroboskopskom lampom, podešenom tako da remen izgleda nepomično u svjetlu lampe.
U slučaju pogona s više remenova, neujednačena napetost remenova može dovesti do značajnog povećanja prenosivih vibracija.
Slučajevi u kojima su izvori vibracija sami remeni povezani su s njihovim fizičkim nedostacima: pukotinama, tvrdim i mekim mjestima, prljavštinom na površini remena, nedostajućim materijalom s njegove površine itd. Kod V-remena promjene njihove širine uzrokuju da se remen pomiče gore-dolje po kolutu remenice, stvarajući vibracije zbog promjene napetosti.
Ako je izvor vibracija sam remen, frekvencije vibracija obično su harmonici frekvencije vrtnje remena. U konkretnom slučaju frekvencija pobude ovisit će o prirodi kvara i broju remenica, uključujući zatezače.
U nekim slučajevima amplituda vibracija može biti nestabilna. To je osobito točno za pogone s više remenova.
Mehanički i električni nedostaci su izvori vibracija, koje se potom pretvaraju u zračni šum. Mehanički šum može biti povezan s neuravnoteženošću ventilatora ili motora, bukom ležajeva, poravnanjem osi, vibracijama stijenki kanala i panela kućišta, vibracijama lopatica prigušnice, vibracijama lopatica, prigušnice, cijevi i nosača, kao i prijenosom mehaničkih vibracija kroz konstrukciju. Električna buka povezana je s različitim oblicima pretvorbe električne energije: 1) Magnetne sile određene su gustoćom magnetskog toka, brojem i oblikom polova te geometrijom zračnog jaza; 2) Slučajna električna buka određena je četkicama, lukovima, električnim iskricama itd.
Aerodinamička buka može biti povezana s formiranjem vrtloga, pulsacijama tlaka, otporom zraka itd., te može imati i širokopojasni i uskopojasni karakter. Širokopojasni šum može biti uzrokovan: a) lopaticama, prigušnicama i drugim preprekama u putu zraka; b) rotacijom ventilatora u cjelini, remenjem, prorezima itd.; c) iznenadnim promjenama smjera zraka ili poprečnog presjeka kanala, razlikama u brzinama protoka, odvajanjem protoka zbog graničnih efekata, efektima kompresije protoka itd. Uskopojasni šum može biti uzrokovan: a) rezonancijama (efekt orguljskih cijevi, vibracije žica, vibracije ploča, strukturnih elemenata itd.); b) formiranjem vrtloga na oštrim rubovima (pobuda zračnog stupca); c) rotacijama (efekt sirene, prorezi, rupe, utori na rotirajućim dijelovima).
Udarci nastali kontaktom između različitih mehaničkih elemenata konstrukcije proizvode buku sličnu onoj koju proizvode udarac čekića, udar groma, rezonirajuća prazna kutija, itd. Zvukovi udara mogu se čuti od udaraca zuba zupčanika i neispravnih pljeskanja remena. Udarni impulsi mogu biti toliko kratkotrajni da je za razlikovanje periodičnih udarnih impulsa od prolaznih procesa potrebna posebna oprema za snimanje velike brzine. Područje gdje se javljaju mnogi udarni impulsi, superpozicija njihovih vrhova stvara stalni učinak brujanja.
Ovisnost vibracija o vrsti potpore ventilatora
Pravilan izbor nosača ventilatora ili konstrukcije temelja neophodan je za njegov nesmetan rad bez problema. Kako bi se osiguralo poravnanje rotirajućih komponenti prilikom ugradnje ventilatora, motora i drugih pogonskih uređaja, koristi se čelični okvir ili armiranobetonska baza. Ponekad pokušaj uštede na konstrukciji nosača dovodi do nemogućnosti održavanja potrebnog poravnanja komponenti stroja. Ovo je posebno neprihvatljivo kada su vibracije osjetljive na promjene poravnanja, posebno za strojeve koji se sastoje od zasebnih dijelova povezanih metalnim spojnicama.
Temelj na koji je postavljena baza također može utjecati na vibracije ventilatora i motora. Ako je prirodna frekvencija temelja blizu rotacijske frekvencije ventilatora ili motora, temelj će rezonirati tijekom rada ventilatora. To se može otkriti mjerenjem vibracija na nekoliko točaka na temeljima, okolnom podu i potporama ventilatora. Često u uvjetima rezonancije vertikalna komponenta vibracija znatno premašuje horizontalnu. Vibracije se mogu prigušiti učvršćivanjem temelja ili povećanjem njegove mase. Čak i ako su neravnoteža i neusklađenost eliminirani, što omogućuje smanjenje sila prisiljavanja, i dalje mogu postojati značajni preduvjeti za vibracije. To znači da ako je ventilator, zajedno sa svojom potporom, blizu rezonancije, postizanje prihvatljivih vrijednosti vibracija zahtijevat će preciznije balansiranje i točnije poravnanje osovine nego što se obično zahtijeva za takve strojeve. Ova situacija je nepoželjna i treba je izbjeći povećanjem mase i/ili krutosti nosača ili betonskog bloka.
Vodič za nadzor i dijagnostiku stanja vibracija
Glavno načelo praćenja stanja vibracija stroja (u daljnjem tekstu stanje) je promatranje rezultata pravilno planiranih mjerenja kako bi se identificirao trend povećanja razine vibracija i razmotrio ga iz perspektive potencijalnih problema. Praćenje je primjenjivo u situacijama kada se oštećenje sporo razvija, a pogoršanje stanja mehanizma očituje mjerljivim fizičkim znakovima.
Vibracija ventilatora, koja je posljedica razvoja fizičkih nedostataka, može se pratiti u određenim intervalima, a kada se detektira porast razine vibracija, može se povećati učestalost promatranja i napraviti detaljna analiza stanja. U tom slučaju uzroci promjena vibracija mogu se identificirati na temelju analize frekvencije vibracija, što omogućuje određivanje potrebnih mjera i planiranje njihove provedbe mnogo prije nego što šteta postane ozbiljna. Obično se mjere smatraju potrebnim kada se razina vibracija poveća za 1,6 puta ili za 4 dB u usporedbi s osnovnom razinom.
Program praćenja stanja sastoji se od nekoliko faza koje se ukratko mogu formulirati na sljedeći način:
- a) utvrdite stanje ventilatora i odredite osnovnu razinu vibracija (može se razlikovati od razine dobivene tijekom tvorničkih ispitivanja zbog različitih metoda ugradnje itd.);
- b) odabrati točke mjerenja vibracija;
- c) odrediti učestalost promatranja (mjerenja);
- d) uspostaviti postupak registracije informacija;
- e) odrediti kriterije za ocjenu vibracijskog stanja ventilatora, granične vrijednosti za apsolutne vibracije i promjene vibracija, sažeti iskustva rada sličnih strojeva.
Budući da ventilatori obično rade bez ikakvih problema pri brzinama koje se ne približavaju kritičnim, razina vibracija ne bi se trebala značajno promijeniti s malim promjenama brzine ili opterećenja, ali važno je napomenuti da kada ventilator radi s promjenjivom brzinom vrtnje, primjenjuju se utvrđene granične vrijednosti vibracija do maksimalne radne brzine vrtnje. Ako se maksimalna brzina vrtnje ne može postići unutar utvrđenog ograničenja vibracija, to može ukazivati na postojanje ozbiljnog problema i zahtijevati posebnu istragu.
Neke dijagnostičke preporuke navedene u Dodatku C temelje se na iskustvu rada ventilatora i namijenjene su za sekvencijalnu primjenu pri analizi uzroka povećanih vibracija.
Za kvalitativno ocjenjivanje vibracija određenog ventilatora i određivanje smjernica za daljnje radnje, mogu se koristiti granice zona uvjeta vibracija utvrđene ISO 10816-1.
Očekuje se da će za nove ventilatore njihove razine vibracija biti ispod graničnih vrijednosti navedenih u tablici 3. Ove vrijednosti odgovaraju granici zone A uvjeta vibracija prema ISO 10816-1. Preporučene vrijednosti za razine upozorenja i isključivanja utvrđene su na temelju analize podataka prikupljenih o određenim vrstama ventilatora.
INFORMACIJE O SUKLADNOSTI
REFERENTNE MEĐUNARODNE NORME KOJE SE KORISTE KAO NORMATIVNE REFERENCE U OVOM STANDARDU
Tablica H.1
|
Označavanje referentnog međudržavnog standarda
|
Oznaka i naziv referentne međunarodne norme i uvjetna oznaka njezinog stupnja usklađenosti s referentnom međudržavnom normom
|
|
GOST ISO 1940-1-2007
|
ISO 1940-1:1986. Vibracija. Zahtjevi za kvalitetu balansiranja krutih rotora. Dio 1. Određivanje dopuštene neravnoteže (IDT)
|
|
GOST ISO 5348-2002
|
ISO 5348:1999. Vibracije i udarci. Mehanička montaža akcelerometara (IDT)
|
|
GOST ISO 7919-1-2002
|
ISO 7919-1:1996. Vibracije strojeva bez klipa. Mjerenja na rotirajućim vratilima i kriteriji za ocjenu. Dio 1. Opće smjernice (IDT)
|
|
GOST ISO 10816-1-97
|
ISO 10816-1:1995. Vibracija. Procjena stanja stroja mjerenjem vibracija na nerotirajućim dijelovima. Dio 1. Opće smjernice (IDT)
|
|
GOST ISO 10816-3-2002
|
ISO 10816-3:1998. Vibracija. Procjena stanja stroja mjerenjem vibracija na nerotirajućim dijelovima. Dio 3. Industrijski strojevi s nominalnom snagom većom od 15 kW i nazivnim brzinama od 120 do 15000 o/min, mjerenja na licu mjesta (IDT)
|
|
GOST 10921-90
|
ISO 5801:1997. Industrijski ventilatori. Ispitivanje performansi korištenjem standardiziranih kanala (NEQ)
|
|
GOST 19534-74
|
ISO 1925:2001. Vibracija. Balansiranje. Rječnik (NEQ)
|
|
GOST 24346-80
|
ISO 2041:1990. Vibracije i udarci. Rječnik (NEQ)
|
|
GOST 31322-2006 (ISO 8821:1989)
|
ISO 8821:1989. Vibracija. Balansiranje. Smjernice za uzimanje u obzir učinka utora pri balansiranju osovina i ugrađenih dijelova (MOD)
|
|
GOST 31351-2007 (ISO 14695:2003)
|
ISO 14695:2003. Industrijski ventilatori. Metode mjerenja vibracija (MOD)
|
|
Napomena: U tablici se koriste sljedeće uvjetne oznake stupnja usklađenosti norme: IDT – identične norme;
|
|
0 Comments