Rotor kiegyensúlyozás - Eljárások, típusok & Szabványok
A forgógépek kiegyensúlyozásának teljes útmutatója: statikus vs. dinamikus (egy és két síkú) kiegyensúlyozás, a befolyásolási együttható módszere, ISO 21940 tűréshatárok, helyszíni kiegyensúlyozás és korrekciós technikák.
Ez az útmutató a Vibromera által alkalmazott helyszíni kiegyensúlyozási módszertant tükrözi, amelynek kétsíkú Balanset készülékei az alább leírt hatástényező módszert valósítják meg.
Ugyanezen téma vásárlási döntés szempontjából történő bemutatásához lásd: hogyan válasszunk hordozható kiegyensúlyozó gépet.
Statikus vs. dinamikus kiegyensúlyozás
A két alapvető kiegyensúlyozási típus – a rotor geometriája és a fennálló kiegyensúlyozatlanság típusa határozza meg őket
| Kritérium | Egysíkú | Kétsíkú |
|---|---|---|
| Korrigált kiegyensúlyozatlansági típus | Csak statikus | Statikus + pár (dinamikus) |
| Rotorgeometria | L/D < 0,5 (korongszerű) | L/D > 0,5 (hosszúkás) |
| Futások száma | 2 (kezdeti + próba) | 3-4 (kezdeti + 2 kísérlet, vagy keresztkapcsolás) |
| Szükséges érzékelők | 1 gyorsulásmérő + tacho | 2 gyorsulásmérő + tacho |
| Csapágy rezgésmintázat | Fázisban 1×-nél | A fázis változik (nem fázisban, nem 180°) |
| Tipikus rotorok | Ventilátorok járókerekei, csigák, csiszolókorongok | Motorok, szivattyúk, hengerek, turbinák, tengelyek |
| ISO sík ajánlás | Keskeny rotorok az ISO 1940-1 szabvány 4.3. szakasza szerint | Minden hosszúkás forgórésznél alapfelszereltség |
| Balanset-1A üzemmód | F2 | F3 |
A kiegyensúlyozási eljárás
Befolyásolási együttható (próbasúly) módszer — a helyszíni és üzemi kiegyensúlyozás standard módszere
Miért kell kiegyensúlyozni? — Az előnyök
A kiegyensúlyozatlanság a forgó gépek #1 rezgésének forrása. A korrekció mérhető megtérülést biztosít.
Mi a rotor kiegyensúlyozás?
Rotor kiegyensúlyozás egy forgó test tömegeloszlásának javítása úgy, hogy a tömegközéppontja egybeessen a geometriai forgástengellyel. Ez minimalizálja a centrifugális erőket, csökkentve a rezgéseket, csapágy terhelés, zaj és energiafogyasztás. A korrekciót a rezgésmérések és a fáziselemzés alapján meghatározott helyeken és szögekben súly hozzáadásával vagy eltávolításával végzik. Az elfogadási kritériumot a következők határozzák meg ISO 1940-1 (ISO 21940-11) G-osztályok. A két típus a következő statikus (egysíkú) tárcsaszerű rotorok és dinamikus (kétsíkú) hosszúkás rotorok esetében.
Kiegyensúlyozatlanság a forgó gépek leggyakoribb rezgésforrása. Ha a tömegeloszlás nem tökéletes - gyártási tűrések, anyagegyenetlenség, korrózió, lerakódás vagy sérülés miatt -, akkor centrifugális erők keletkeznek, amelyek a fordulatszám négyzetével nőnek. Egy kis kiegyensúlyozatlanság alacsony fordulatszámon nagy fordulatszámon pusztítóvá válhat.
A kiegyensúlyozás ezt úgy oldja meg, hogy iteratív módon méri a rezgésválaszt és beállítja a tömegeloszlást, amíg a maradék kiegyensúlyozatlanság a tűréshatáron belül van. Ez egyrészt gyártási folyamat (üzemi kiegyensúlyozó gépeken), másrészt karbantartási folyamat (helyszíni kiegyensúlyozás a telepített berendezéseken).
A befolyásolási együttható módszere
A korszerű kiegyensúlyozás - mind a dedikált gépeken, mind a terepen - a befolyásolási együttható (próbasúly) módszer. A fizikai elv: ha tudjuk, hogy egy ismert tömeg egy ismert helyzetben hogyan változtatja meg a rezgést, akkor ki tudjuk számítani az eredeti kiegyensúlyozatlanság megszüntetéséhez szükséges tömeget és pozíciót.
A két síkbeli kiegyenlítés esetén a rendszer 2×2 mátrixszá válik (négy befolyásoló együtthatóval, amelyek figyelembe veszik a síkok közötti keresztkapcsolást), de az elv azonos. A Balanset-1A automatikusan megoldja ezt - a kezelő csak elindítja a gépet, és próbasúlyokat helyez fel.
Próbasúly kiválasztása
A próbasúlynak észrevehető változást kell okoznia a rezgésben (ideális esetben a kezdeti szint 10-30%-jét) anélkül, hogy veszélyes terhelést okozna. Hasznos kiindulási becslés:
Mikor kell egyensúlyozni - Rezgésjelzés
Honnan tudja, hogy a rezgést a kiegyensúlyozatlanság okozza, és nem a tengelyeltolódás, lazaság, vagy csapágyhibák?
Frekvencia: Domináns csúcsérték pontosan 1× fordulatszám (futási sebesség) mellett a FFT spektrum.
Irány: Elsősorban radiális (vízszintes és függőleges). Az axiális komponens kicsi.
Fázis: Stabil, megismételhető fázisszög 1×-nél. A fázis nem driftel az idő múlásával.
Sebességfüggőség: Az amplitúdó a sebesség négyzetével nő (ω²-vel arányos).
Ellentétben a helytelen igazodással: A helytelen igazítás jelentős 2× és/vagy tengelyirányú 1× komponenseket eredményez. A csapágyhibák nem szinkron frekvenciákat eredményeznek.
A kiegyensúlyozás előtt mindig ellenőrizze a diagnózist. A Balanset-1A spektrumanalizátor (F1 üzemmód) a teljes FFT spektrumot, lehetővé téve annak megerősítését, hogy az 1× dominál, mielőtt az egyensúlyozásra kerülne sor.
Korrekciós módszerek
Tömeg hozzáadása
- Felcsatolható súlyok: Rugós rögzítésű cink vagy acél súlyok. Ventilátorokhoz, kerekekhez gyakori. Gyors, nem állandó.
- Rögzíthető súlyok: A precíziós súlyokat csavarokkal rögzítik a menetes furatokba vagy T-hornyokba. Nagyméretű rotorokhoz, turbinákhoz szabványos.
- Felhegesztett súlyok: A rotorhoz hegesztett acéllemezek vagy -rudak. Állandó. Nehéz ipari ventilátorok és zúzógépek rotorjainál gyakori.
- Epoxi/gitt: Kétkomponensű ragasztó fémtöltőanyaggal. Jó szabálytalan felületekhez. Mérsékelt hőmérsékletre korlátozott.
- Állítócsavarok: Radiális furatokba csavarozva. Gyakori a tengelykapcsoló-agyakon és orsókon. Állítható.
Tömeg eltávolítása
- Fúrás: Távolítsa el az anyagot a nehéz helyről. Az eltávolított tömeg pontos ellenőrzése (tömeg = sűrűség × térfogat). Visszafordíthatatlan.
- Marás/csiszolás: Távolítsa el az anyagot a peremről vagy a felületről. Gyakori a turbinakerekeken, féktárcsákon.
Súly felosztása
Ha a pontosan kiszámított szög elérhető pozíciók közé esik (pl. egy tengelykapcsoló csavarfuratai közé), a korrekciót vektorbontás segítségével fel kell osztani a két szomszédos pozíció között. A Balanset-1A tartalmaz egy automatikus súlyfelosztási számológépet.
Helyszíni kiegyensúlyozás (In-Situ)
A mezőkiegyensúlyozás a rotor kiegyensúlyozását jelenti anélkül, hogy kivenné a gépből. Ez kiküszöböli a szétszerelési állásidőt, és figyelembe veszi a tényleges működési körülményeket (igazítás, csapágyelőfeszítés, alapozási hatások), amelyeket a bolti kiegyensúlyozás nem tud reprodukálni.
Balanset-1A egy komplett hordozható terepi kiegyensúlyozó rendszer: 2 csatornás rezgéselemző, lézeres fordulatszámmérő, beépített ISO 1940 tolerancia-kalkulátor, egysíkú (F2) és kétsíkú (F3) kiegyensúlyozási mód, automatikus súlyfelosztás és hivatalos mérlegjelentés készítése (F6). Mérési pontosság: ±5% sebesség, ±1° fázis. Alkalmas a G 16-tól a G 2.5-ig.
Balanset-4 4 csatornára bővíthető az összetett, többcsapágyas rotorok vagy több gép egyidejű felügyelete esetén.
A helyszíni kiegyensúlyozás előnyei
- Nincs szétszerelés: Órákig vagy napokig tartó állásidőt takarít meg a nagy gépek esetében.
- Valós működési feltételek: Tartalmazza az igazítást, a csapágy előfeszítést, a hőállapotot, az alapozás hatásait.
- Finomkiegyensúlyozás: Korrigálja a szerelés által okozott kiegyensúlyozatlanságot, amelyet a bolti kiegyensúlyozás nem tud kezelni.
- Karbantartás utáni ellenőrzés: Gyors ellenőrzés járókerékcsere, tengelykapcsolócsere vagy csapágyfelújítás után.
Szabványok és tűrések
Az egyensúlyozás nem "a lehető legjobb" - hanem "a tűréshatáron belül". A tűréshatárt nemzetközi szabványok határozzák meg:
| Alap | Tárgy | Kulcsfontosságú tartalom |
|---|---|---|
| ISO 1940-1 / ISO 21940-11 | Kiegyensúlyozási minőségi osztályok (G-osztályok) | G 0,4-G 4000 skála. Képlet: Uper = (9 549×G×M)/n. G 6,3 = szabvány a ventilátorok, szivattyúk, motorok esetében. |
| ISO 1940-2 / ISO 21940-2 | Szókincs | Fogalommeghatározások: kiegyensúlyozatlansági típusok, rotorosztályozások, géptípusok, minőségi kifejezések. |
| ISO 14694 | Ipari ventilátorok | Ventilátorokra vonatkozó BV alkalmazási kategóriák, kiegyensúlyozási fokozatok és rezgéshatár-útmutatás ipari ventilátorokhoz. |
| ISO 10816 / ISO 20816 | A gép rezgésének értékelése | A működési mérések eredmény az egyensúly minősége. A/B/C/D zóna besorolás. |
| ISO 21940-12 | Rugalmas rotorok | Többsebességes, többsíkú eljárások az első hajlítási kritikus sebesség feletti rotorok esetében. |
| ISO 21940-14 | Kiegyensúlyozási eljárások | Általános eljárások a több síkban történő kiegyensúlyozáshoz. |
| API 610 / API 617 | Kőolajszivattyúk / kompresszorok | A rotor egyensúlyi követelményeihez lásd az ISO 1940 G-osztályokat. |
Kidolgozott példák
Gép: 22 kW-os centrifugálventilátor, 1 460 fordulat/perc, járókerék tömege 38 kg. Túlzott rezgés: 8,2 mm/s RMS a hajtás végi csapágyon. Az FFT megerősíti a domináns 1× csúcsot stabil fázissal.
Beállítás: Balanset-1A érzékelő a DE csapágyon, lézeres fordulatszámmérő a tengelyen. F2 üzemmód (egysíkú - L/D < 0,4).
1. lépés: Kezdeti futás: 47°-on 8,2 mm/s.
2. lépés: Próbasúly: 15 g 0°-os állásban a ventilátor agyán, R = 200 mm.
3. lépés: Próbaüzem: 5,9 mm/s 112°-on.
4. lépés: A szoftver kiszámítja: korrekció = 22 g 198°-on, R = 200 mm.
5. lépés: Szerelje fel a 22 g-os hegesztési súlyt 198°-on. Távolítsa el a próbasúlyt.
6. lépés: Ellenőrzés: 0,9 mm/s. ISO tűréshatár G 6.3 → Uper = 1 570 g-mm. Elérve: ~180 g-mm. ✅ Megfelel.
Gép: 45 kW-os motor + centrifugálszivattyú, 2 950 RPM, rotor tömege 55 kg. Rezgés: DE csapágy 6,1 mm/s, NDE csapágy 4,8 mm/s. Fáziskülönbség ~140° → dinamikus kiegyensúlyozatlanság.
Beállítás: Balanset-1A két érzékelő (DE + NDE), F3 üzemmód. Korrekciós síkok: tengelykapcsoló tengelycsonk (1. sík) és motorventilátor vége (2. sík).
Futások: Kezdeti → 1. próbasík (10 g 0°-on) → 2. próbasík (8 g 0°-on).
Eredmény: A szoftver 2×2 mátrixot old meg. Helyesbítés: 1. sík = 18 g 245°-on, 2. sík = 12 g 68°-on.
Ellenőrzés: DE: 0,7 mm/s, NDE: 0,5 mm/s. G 6.3 határérték: 1 122 g·mm. ✅ Mindkét sík a tűréshatáron belül.
Gép: Kalapácsos daráló, 980 RPM, rotor tömege 420 kg. A kalapács cseréje után a rezgés 14,5 mm/s-ra nőtt.
Specifikáció: G 16 (nagy igénybevétel, súlyos körülmények). Uper = 9 549 × 16 × 420 / 980 = 65 500 g-mm.
Eljárás: Egysíkú (korongszerű rotor). Kísérleti 150 g 0°-os felninél. Javítás: 280 g 315°-on. Felhegesztett acéllemez.
Eredmény: 2,8 mm/s. Maradék ~5 600 g-mm. ✅ Jól a G 16 határon belül.
Kapcsolódó témák
- ISO 1940-1: G-osztályú tűrésrendszer — a kiegyensúlyozási eredmények elfogadási kritériuma.
- ISO 1940-2: Szókincs — az összes kiegyenlítő kifejezés meghatározása.
- Kiegyensúlyozási minőségi fokozat: Interaktív G-osztályú számológép.
- Kiegyensúlyozatlanság: Az a fizikai állapot, amelyet a kiegyensúlyozás korrigál.
- ISO 14694: Ventilátorspecifikus BV kategóriák és rezgéshatárok.
- Felharmonikusok: Az 1× (kiegyensúlyozatlanság) megkülönböztetése a 2×-től (tengelybeállítási hiba) és más rendektől.
- Sajátfrekvencia: Merev/rugalmas rotorhatár - kritikus a kiegyensúlyozó megközelítés szempontjából.
Gyakran ismételt kérdések - Rotor kiegyensúlyozás
Eljárások, típusok, diagnózis és szabványok
▸ Mi a rotor kiegyensúlyozása?
▸ Statikus vs. dinamikus kiegyensúlyozás?
▸ Hogyan működik a próbasúly módszer?
▸ Egysíkú vagy kétsíkú?
▸ Milyen ISO-szabvány vonatkozik a tűrésekre?
▸ Lehet-e a helyszínen (a rotor eltávolítása nélkül) kiegyensúlyozni?
▸ Melyek a gyakori korrekciós módszerek?
▸ Honnan tudom, hogy ez kiegyensúlyozatlanság, és nem kiegyensúlyozatlanság?
Kapcsolódó glosszárium cikkek
Bármilyen rotor kiegyensúlyozása - terepen
Egysíkú és kétsíkú üzemmód, ISO 1940 tűrésszámító, spektrumanalizátor a diagnózishoz, automatikus súlyfelosztás és hivatalos mérlegjelentések - mindez egyetlen hordozható műszerben.
Kiegyensúlyozó berendezések böngészése →
