Penyeimbangan Rotor — Prosedur, Jenis & Standar
Panduan lengkap untuk menyeimbangkan mesin berputar: statis vs. dinamis (bidang tunggal dan bidang ganda), metode koefisien pengaruh, toleransi ISO 21940, penyeimbangan di lapangan, dan teknik koreksi.
Penyeimbangan Statis vs. Dinamis
Dua tipe penyeimbangan fundamental — ditentukan oleh geometri rotor dan jenis ketidakseimbangan yang ada
| Kriteria | Bidang Tunggal | Dua Bidang |
|---|---|---|
| Jenis ketidakseimbangan telah dikoreksi. | Hanya statis | Statis + pasangan (dinamis) |
| Geometri rotor | L/D < 0,5 (seperti cakram) | L/D > 0,5 (memanjang) |
| Jumlah lari | 2 (awal + percobaan) | 3–4 (awal + 2 percobaan, atau penggabungan silang) |
| Sensor yang dibutuhkan | 1 akselerometer + tachometer | 2 akselerometer + tachometer |
| Pola getaran bantalan | Sefase pada 1× | Fase bervariasi (tidak sefase, tidak 180°) |
| Rotor tipikal | Impeller kipas, puli, roda gerinda | Motor, pompa, rol, turbin, poros |
| Rekomendasi bidang ISO | Rotor sempit sesuai ISO 1940-1 §4.3 | Standar untuk semua rotor memanjang |
| Mode Balanset-1A | F2 | F3 |
Prosedur Penyeimbangan
Metode koefisien pengaruh (bobot percobaan) — pendekatan standar untuk penyeimbangan di lapangan dan bengkel.
Mengapa Keseimbangan? — Manfaatnya
Ketidakseimbangan adalah sumber getaran #1 pada mesin berputar. Koreksi memberikan hasil yang terukur.
Apa itu Penyeimbangan Rotor?
Penyeimbangan rotor adalah proses memperbaiki distribusi massa suatu benda yang berputar sehingga pusat massanya bertepatan dengan sumbu rotasi geometris. Hal ini meminimalkan gaya sentrifugal, mengurangi getaran, bantalan beban, kebisingan, dan konsumsi energi. Koreksi dilakukan dengan menambah atau mengurangi berat pada lokasi dan sudut tertentu, berdasarkan pengukuran getaran dan analisis fase. Kriteria penerimaan didefinisikan oleh ISO 1940-1 (ISO 21940-11) Nilai G. Kedua jenis tersebut adalah... statis (bidang tunggal) untuk rotor berbentuk cakram dan dinamis (dua bidang) untuk rotor memanjang.
Ketidakseimbangan Ketidakseimbangan adalah sumber getaran paling umum pada mesin berputar. Ketika distribusi massa tidak sempurna — karena toleransi manufaktur, ketidakseragaman material, korosi, penumpukan endapan, atau kerusakan — gaya sentrifugal dihasilkan yang meningkat sebanding dengan kuadrat kecepatan. Ketidakseimbangan kecil pada kecepatan rendah dapat menjadi merusak pada kecepatan tinggi.
Penyeimbangan mengatasi hal ini dengan mengukur respons getaran secara berulang dan menyesuaikan distribusi massa hingga residual tercapai. ketidakseimbangan berada dalam batas toleransi. Ini adalah proses manufaktur (pada mesin penyeimbang di bengkel) dan proses pemeliharaan (penyeimbangan di lapangan pada peralatan yang terpasang).
Metode Koefisien Pengaruh
Penyeimbangan modern — baik pada mesin khusus maupun di lapangan — menggunakan metode koefisien pengaruh (bobot percobaan). Prinsip fisika: jika kita mengetahui bagaimana massa yang diketahui pada posisi yang diketahui mengubah getaran, kita dapat menghitung massa dan posisi yang dibutuhkan untuk meniadakan ketidakseimbangan awal.
Untuk penyeimbangan dua bidang, sistem menjadi matriks 2×2 (empat koefisien pengaruh yang memperhitungkan kopling silang antar bidang), tetapi prinsipnya identik. Keseimbangan-1a Hal ini diselesaikan secara otomatis — operator hanya perlu menjalankan mesin dan memasang beban percobaan.
Pemilihan Berat Uji Coba
Beban percobaan harus menghasilkan perubahan getaran yang nyata (idealnya 10–30% dari tingkat awal) tanpa menimbulkan beban berbahaya. Perkiraan awal yang berguna:
Kapan Harus Menyeimbangkan — Tanda Getaran
Bagaimana Anda tahu getaran disebabkan oleh ketidakseimbangan dan bukan karena hal lain? ketidaksejajaran, kelonggaran, atau cacat bantalan?
Frekuensi: Puncak dominan tepat pada 1× RPM (kecepatan putaran) di FFT spektrum.
Arah: Terutama radial (horizontal dan vertikal). Komponen aksialnya kecil.
Fase: Sudut fase stabil dan berulang pada perbesaran 1×. Fase tidak bergeser seiring waktu.
Ketergantungan kecepatan: Amplitudo meningkat sebanding dengan kuadrat kecepatan (sebanding dengan ω²).
Kontras dengan ketidaksejajaran: Ketidaksejajaran menghasilkan komponen 2× dan/atau aksial 1× yang signifikan. Cacat bantalan menghasilkan frekuensi non-sinkron.
Sebelum melakukan penyeimbangan, selalu verifikasi diagnosisnya. Keseimbangan-1a Penganalisis spektrum (mode F1) menampilkan keseluruhan FFT spektrum, memungkinkan konfirmasi bahwa 1× mendominasi sebelum melanjutkan ke penyeimbangan.
Metode Koreksi
Penambahan Massa
- Pemberat jepit: Pemberat jepit pegas dari seng atau baja. Umum digunakan untuk kipas angin dan roda. Cepat, tidak permanen.
- Bobot tambahan: Bobot presisi yang diamankan dengan baut pada lubang berulir atau alur T. Standar untuk rotor dan turbin besar.
- Beban yang dilas: Pelat atau batang baja yang dilas sementara ke rotor. Permanen. Umum digunakan untuk kipas industri berat dan rotor penghancur.
- Epoksi/dempul: Perekat dua komponen dengan pengisi logam. Baik untuk permukaan yang tidak rata. Terbatas pada suhu sedang.
- Setel sekrup: Dipasang pada lubang radial. Umum digunakan pada hub dan spindel kopling. Dapat disesuaikan.
Menghilangkan Massa
- Pengeboran: Singkirkan material dari titik yang berat. Kontrol yang tepat terhadap massa yang disingkirkan (massa = densitas × volume). Tidak dapat dibalik.
- Penggilingan/penghalusan: Menghilangkan material dari tepi atau permukaan. Umum ditemukan pada roda turbin, cakram rem.
Pembagian Berat Badan
Ketika sudut yang dihitung secara tepat berada di antara posisi yang dapat diakses (misalnya, di antara lubang baut pada sambungan), koreksi dibagi antara dua posisi yang berdekatan menggunakan dekomposisi vektor. Keseimbangan-1a termasuk kalkulator pembagian berat otomatis.
Penyeimbangan Lapangan (In-Situ)
Penyeimbangan lapangan berarti menyeimbangkan rotor. tanpa melepasnya dari mesin. Hal ini menghilangkan waktu henti pembongkaran dan memperhitungkan kondisi operasi aktual (penyelarasan, pramuat bantalan, efek pondasi) yang tidak dapat direplikasi oleh penyeimbangan di bengkel.
The Keseimbangan-1a adalah sistem penyeimbangan lapangan portabel lengkap: penganalisis getaran 2 saluran, takometer laser, terintegrasi ISO 1940 Kalkulator toleransi, mode penyeimbangan bidang tunggal (F2) dan bidang ganda (F3), pemisahan berat otomatis, dan pembuatan laporan keseimbangan formal (F6). Akurasi pengukuran: kecepatan ±5%, fase ±1°. Cocok untuk G 16 hingga G 2.5.
The Balanset-4 diperluas hingga 4 saluran untuk rotor multi-bantalan yang kompleks atau pemantauan simultan beberapa mesin.
Keuntungan Penyeimbangan Lapangan
- Tidak perlu dibongkar: Menghemat waktu henti berjam-jam atau berhari-hari untuk mesin-mesin besar.
- Kondisi operasi sebenarnya: Mencakup penyelarasan, pramuat bantalan, kondisi termal, dan pengaruh pondasi.
- Penyeimbangan trim: Memperbaiki ketidakseimbangan yang terjadi selama perakitan yang tidak dapat diatasi oleh penyeimbangan di bengkel.
- Verifikasi pasca-pemeliharaan: Pemeriksaan cepat setelah penggantian impeller, penggantian kopling, atau perbaikan bantalan.
Standar dan Toleransi
Keseimbangan bukan berarti "sebaik mungkin" — melainkan "dalam batas toleransi." Toleransi tersebut didefinisikan oleh standar internasional:
| Standar | Subjek | Konten Utama |
|---|---|---|
| ISO 1940-1 / ISO 21940-11 | Nilai kualitas keseimbangan (nilai G) | Skala G 0,4–G 4000. Rumus: Uper = (9 549×G×M)/n. G 6.3 = standar untuk kipas, pompa, motor. |
| ISO 1940-2 / ISO 21940-2 | Kosakata | Definisi: jenis ketidakseimbangan, klasifikasi rotor, jenis mesin, istilah kualitas. |
| Standar ISO14694 | Penggemar industri | Kategori BV (keseimbangan) dan kategori FV (getaran) khusus untuk impeler kipas. |
| ISO 10816 / ISO 20816 | Evaluasi getaran mesin | Mengukur operasional hasil Kualitas keseimbangan. Klasifikasi Zona A/B/C/D. |
| ISO 21940-12 | Rotor fleksibel | Prosedur multi-kecepatan, multi-bidang untuk rotor di atas kecepatan kritis tekukan pertama. |
| ISO 21940-14 | Prosedur penyeimbangan | Prosedur umum untuk penyeimbangan di beberapa bidang. |
| API 610 / API 617 | Pompa/kompresor minyak bumi | Rujuklah standar ISO 1940 G untuk persyaratan keseimbangan rotor. |
Contoh yang berhasil
Mesin: Kipas suplai sentrifugal 22 kW, 1.460 RPM, massa impeler 38 kg. Getaran berlebihan: 8,2 mm/s RMS pada bantalan ujung penggerak. FFT mengkonfirmasi puncak dominan 1× dengan fase stabil.
Pengaturan: Keseimbangan-1a Sensor pada bantalan DE, tachometer laser pada poros. Mode F2 (bidang tunggal — L/D < 0,4).
Langkah 1: Kecepatan awal: 8,2 mm/s pada sudut 47°.
Langkah 2: Berat percobaan: 15 g pada sudut 0° di poros kipas, R = 200 mm.
Langkah 3: Uji coba: 5,9 mm/s pada sudut 112°.
Langkah 4: Perangkat lunak menghitung: koreksi = 22 g pada suhu 198°, R = 200 mm.
Langkah 5: Pasang beban las 22 g pada sudut 198°. Lepaskan beban percobaan.
Langkah 6: Verifikasi: 0,9 mm/detik. Toleransi ISO G 6.3 → Uper = 1.570 g·mm. Tercapai: ~180 g·mm. ✅ Lulus.
Mesin: Motor 45 kW + pompa sentrifugal, 2.950 RPM, massa rotor 55 kg. Getaran: bantalan DE 6,1 mm/s, bantalan NDE 4,8 mm/s. Perbedaan fasa ~140° → ketidakseimbangan dinamis.
Pengaturan: Balanset-1A dua sensor (DE + NDE), mode F3. Bidang koreksi: hub kopling (bidang 1) dan ujung kipas motor (bidang 2).
Lari: Awal → bidang percobaan 1 (10 g pada 0°) → bidang percobaan 2 (8 g pada 0°).
Hasil: Perangkat lunak menyelesaikan matriks 2×2. Koreksi: bidang 1 = 18 g pada suhu 245°, bidang 2 = 12 g pada suhu 68°.
Verifikasi: DE: 0,7 mm/detik, NDE: 0,5 mm/detik. Batas G 6.3: 1 122 g·mm. ✅ Kedua bidang berada dalam batas toleransi.
Mesin: Mesin penghancur palu, 980 RPM, massa rotor 420 kg. Setelah penggantian palu, getaran meningkat menjadi 14,5 mm/s.
Spesifikasi: G 16 (tugas berat, kondisi berat). Uper = 9.549 × 16 × 420 / 980 = 65.500 g·mm.
Prosedur: Rotor bidang tunggal (berbentuk cakram). Percobaan 150 g pada 0° di tepi. Koreksi: 280 g pada suhu 315°. Pelat baja yang dilas.
Hasil: 2,8 mm/detik. Sisa ~5 600 g·mm. ✅ Masih dalam batas G 16.
Topik Terkait
- ISO 1940-1: Sistem toleransi kelas G — kriteria penerimaan untuk hasil penyeimbangan.
- ISO 1940-2: Kosakata — definisi dari semua istilah penyeimbangan.
- Keseimbangan Kualitas Kelas: Kalkulator nilai G interaktif.
- Ketidakseimbangan: Kondisi fisik yang dikoreksi oleh keseimbangan.
- Standar ISO14694: Kategori BV/FV khusus penggemar.
- Harmonik: Membedakan 1× (ketidakseimbangan) dari 2× (ketidaksejajaran) dan urutan lainnya.
- Frekuensi Alami: Batas rotor kaku/fleksibel — sangat penting untuk pendekatan penyeimbangan.
Pertanyaan yang Sering Diajukan — Penyeimbangan Rotor
Prosedur, jenis, diagnosis, dan standar
Artikel Daftar Istilah Terkait
Menyeimbangkan Rotor Apa Pun — Di Lapangan
Mode bidang tunggal dan dua bidang, kalkulator toleransi ISO 1940, penganalisis spektrum untuk diagnosis, pemisahan berat otomatis, dan laporan keseimbangan formal — semuanya dalam satu instrumen portabel.
Jelajahi Peralatan Penyeimbang →
