A kiegyensúlyozott osztályozások megértése
Definíció: Mi az a kiegyensúlyozó osztályzat?
A kiegyensúlyozási fokozat (más néven egyensúlyi minőségi osztály vagy G-osztályú) egy szabványosított osztályozási rendszer, amely meghatározza a különböző típusú forgógépek szükséges kiegyensúlyozási minőségét. Elsősorban a következő határozza meg: ISO 21940-11 szabvány (korábban ISO 1940-1), a kiegyensúlyozási osztályok a berendezéseket működési jellemzőik alapján kategorizálják, és hozzárendelik a megfelelő kiegyensúlyozási tűrések.
Az osztályozási rendszer biztosítja, hogy minden fél – gyártók, karbantartó technikusok és végfelhasználók – egységes, nemzetközileg elismert szabványok szerint dolgozzon a rotorkiegyensúlyozás minőségének meghatározásakor és ellenőrzésekor.
A G-osztályú rendszer
A kiegyensúlyozási osztályokat “G”-vel jelölik, amelyet egy számérték követ, például G 2,5, G 6,3 vagy G 16. A szám a megengedett maradék nyomás szorzatát jelöli. kiegyensúlyozatlanság excentricitás (milliméterben) és szögsebesség (radián/másodpercben). Egyszerűbben fogalmazva, ez a megengedett kiegyensúlyozatlansági rezgési sebességet jelenti mm/s-ban.
Kulcsfontosságú alapelv
Az alacsonyabb G-számok szigorúbb kiegyensúlyozási követelményeket jeleznek (kisebb megengedett maradék kiegyensúlyozatlanság), míg a magasabb G-számok nagyobb maradék kiegyensúlyozatlanságot tesznek lehetővé. A rendszer felismeri, hogy a különböző berendezéstípusoknak jelentősen eltérő kiegyensúlyozási minőségi igényeik vannak a sebességük, tömegük, alkalmazásuk és üzemi környezetük alapján.
Gyakori kiegyensúlyozási fokozatok és alkalmazásaik
Az ISO 21940-11 szabvány G 0,4-től (legnagyobb pontosság) G 4000-ig (legalacsonyabb pontosság) terjedő minőségeket határoz meg. Íme a leggyakrabban előforduló minőségek:
G 0.4 – Ultra nagy pontosságú
Alkalmazások:
- Köszörűgép orsók
- Giroszkópok
- Precíziós mérőberendezések
Jellemzők: Speciális kiegyensúlyozó berendezéseket és ellenőrzött környezetet igényel. Általában erre a célra létrehozott precíziós kiegyensúlyozó műhelyekben végzik.
G 1.0 – Nagy pontosságú
Alkalmazások:
- Nagy pontosságú szerszámgép-orsók
- Turbófeltöltők
- Nagy sebességű centrifugák
- Számítógépes lemezmeghajtók
Jellemzők: Gondos ellenőrzést igényel az összes kiegyensúlyozási paraméter felett, és kiváló minőségű műszerezést igényel.
G 2.5 – Precíziós ipari
Alkalmazások:
- Gáz- és gőzturbinák
- Merev turbógenerátor rotorok
- Kompresszorok
- Szerszámgép-hajtások
- Közepes és nagyméretű villanymotorok (különleges követelményekkel)
- Centrifugális szeparátorok
Jellemzők: Szabvány a kiváló minőségű, nagy sebességű ipari berendezésekhez. Jól megvalósítható terepkiegyenlítés gyakorlatok.
G 6.3 – Általános ipari (leggyakoribb)
Alkalmazások:
- Általános célú villanymotorok
- Feldolgozóipari gépek
- Centrifugális szivattyúk
- Ventilátorok és fúvók
- Hajtóművek
- Általános gépészeti rotorok
- Közepes sebességű kompresszorok
Jellemzők: A legtöbb ipari gép “standard” minősége. Jó egyensúlyt képvisel a megvalósíthatóság és a teljesítmény között. Könnyen megvalósítható hordozható kiegyensúlyozó berendezésekkel.
G 16 – Nehézipari
Alkalmazások:
- Hajtótengelyek (propellertengelyek, kardántengelyek)
- Többhengeres dízelmotorok hat vagy több hengerrel
- Zúzógépek
- Mezőgazdasági gépek
- A motorok egyes alkatrészei
Jellemzők: Robusztus, lassabb sebességű berendezésekhez alkalmas, ahol a rezgéstűrés magasabb.
G 40 és magasabb – Nagyon nehéz ipari
Alkalmazások:
- Négyhengeres dízelmotorok (G 40)
- Merev rögzítésű, lassú sebességű gépek
- Nagyon nagy, lassan forgó berendezések
Jellemzők: Nagy, lassú sebességű berendezésekhez alkalmazzák, ahol a nagy pontosságú mérleg gazdaságilag nem indokolt vagy műszakilag nem szükséges.
A megfelelő kiegyensúlyozási fokozat kiválasztása
A megfelelő kiegyensúlyozási fokozat kiválasztásához számos tényezőt kell figyelembe venni:
1. Berendezés típusa és kialakítása
Az ISO 21940-11 szabvány részletes táblázatokat tartalmaz a berendezéstípusok és az ajánlott minőségek összehasonlítására. Ez a minőség kiválasztásának elsődleges kiindulópontja.
2. Üzemi sebesség
A nagyobb sebességű berendezések általában szorosabb kiegyensúlyozást (alacsonyabb G-számot) igényelnek, mivel a centrifugális erők a sebesség négyzetével nőnek.
3. Szerelési típus
A rugalmas alapokra vagy szigetelőrendszerekre szerelt berendezések gyakran magasabb G-számokat tolerálnak, mint a mereven rögzített berendezések.
4. Személyzet közelsége
A lakott terekben lévő gépeknél zaj- és biztonsági okokból szigorúbb egyensúlyra lehet szükség.
5. Különleges követelmények
Bizonyos alkalmazások (orvosi berendezések, precíziós gyártás, repülőgépipar) szigorúbb egyensúlyt igényelnek, mint a szokásos ipari gyakorlat.
6. Gazdasági megfontolások
Minden egyes lépés a szigorúbb minőség felé növeli a kiegyensúlyozási költségeket. A kiválasztott minőségnek meg kell felelnie az üzemeltetési igényeknek anélkül, hogy túlspecifikációt kellene előírnia.
Kapcsolat a lejtés és a megengedett kiegyensúlyozatlanság között
A kiegyensúlyozási fokozatot a megengedett legnagyobb érték kiszámítására használják. maradék kiegyensúlyozatlanság egy adott rotorhoz:
Képlet
Uper (g·mm) = (9549 × G × M) / RPM
Ahol:
- Uper = Megengedett maradék kiegyensúlyozatlanság gramm-milliméterben
- G = Mérlegminőségi osztály száma (pl. 6,3 a G 6,3 esetében)
- M = Rotor tömege kilogrammban
- FORDULAT = Üzemi sebesség percenkénti fordulatszámban
Példa
Egy 100 kg-os, 1500 ford/perc fordulatszámmal működő ventilátorrotor, G 6.3 minőségű:
Uper = (9549 × 6,3 × 100) / 1500 = 401 g·mm
Ha a korrekciós sík sugara 200 mm, az 2,0 gramm megengedett maradék kiegyensúlyozatlanságnak felel meg.
Többsebességes és változtatható sebességű megfontolások
Különböző sebességtartományban működő gépek esetében:
- Állandó sebességű működés: A lejtést normál üzemi sebességgel alkalmazza
- Változtatható sebesség: A felületet a maximális folyamatos üzemi sebességgel kell felvinni.
- Kritikus sebességek átlépése: Mert rugalmas rotorok, kritikus sebességeknél az egyensúly különös figyelembevételére lehet szükség, ami potenciálisan modális kiegyensúlyozási technikákat igényelhet.
Ellenőrzés és elfogadás
Után kiegyensúlyozás befejeződött, az elért egyensúlyi minőséget a megadott minőséggel szemben kell ellenőrizni:
Mérési módszerek
- Közvetlen kiegyensúlyozatlanság mérése: Egy kiegyensúlyozó gépen a maradék kiegyensúlyozatlanságot közvetlenül mérik, és összehasonlítják az U értékkel.per
- Rezgésmérés: A terepi kiegyensúlyozás során a rezgési amplitúdót a kiegyensúlyozás minőségének közvetett mutatójaként használják.
Elfogadási kritériumok
A rotor akkor tekinthető elfogadhatónak, ha:
- Mért maradék kiegyensúlyozatlanság ≤ Számított Uper, VAGY
- A rezgésszintek megfelelnek az ISO 20816 vagy más vonatkozó rezgési szabványoknak
Történelmi kontextus: ISO 1940-től ISO 21940-ig
A G-osztályozási rendszert eredetileg az ISO 1940-1 szabványban (először 1986-ban publikálva) határozták meg. 2016-ban az ISO 1940 sorozatot felülvizsgálták és ISO 21940 sorozatra számozták át, amelyben az ISO 21940-11 váltotta fel az ISO 1940-1 szabványt. Az alapelvek és az osztályozási értékek lényegében változatlanok maradtak, de az újabb szabvány a következőket írja elő:
- Frissített berendezésbesorolások
- Világosabb útmutatás az évfolyamválasztáshoz
- Jobb integráció más rotordinamikai szabványokkal
- Továbbfejlesztett eljárások rugalmas rotorokhoz
Gyakori tévhitek
1. tévhit: “A szorosabb mindig jobb”
Valóság: A mérleg minőségének túlzott specifikációja arányos haszon nélkül növeli a költségeket. A G 2.5-ös berendezések nem feltétlenül teljesítenek jobban, mint a G 6.3-as berendezések azokban az alkalmazásokban, ahol a G 6.3 megfelelő.
2. tévhit: “A szint közvetlenül egyenlő a rezgésszinttel”
Valóság: Bár összefügg, a G-szám a megengedett kiegyensúlyozatlansági excentricitást jelöli, nem a rezgés amplitúdóját. A tényleges rezgés számos tényezőtől függ a kiegyensúlyozottság minőségén túl.
3. tévhit: “Egyetlen minőség illik az üzem összes berendezéséhez”
Valóság: A különböző berendezéstípusok eltérő minőségű anyagokat igényelnek, még ugyanazon a létesítményen belül is. Egy precíziós darálónak és egy zúzónak nagyon eltérő egyensúlyi igényei vannak.
Dokumentáció és specifikációk
A kiegyensúlyozási munka meghatározásakor a dokumentációnak egyértelműen fel kell tüntetnie:
- Előírt kiegyensúlyozási fokozat (pl. “Kiegyensúlyozás G 6.3-ig az ISO 21940-11 szabvány szerint”)
- Szolgáltatási sebesség a tűréshatár kiszámításához
- Szükséges korrekciós síkok száma
- Ellenőrzési módszer (műhelyi kiegyensúlyozó gép vagy terepi rezgésmérés)