Apa itu Penyeimbangan Multi-Bidang? Metode Rotor Fleksibel • Penyeimbang portabel, penganalisis getaran "Balanset" untuk penyeimbang dinamis penghancur, kipas, mulcher, auger pada mesin pemanen, poros, sentrifus, turbin, dan banyak rotor lainnya. Apa itu Penyeimbangan Multi-Bidang? Metode Rotor Fleksibel • Penyeimbang portabel, penganalisis getaran "Balanset" untuk penyeimbang dinamis penghancur, kipas, mulcher, auger pada mesin pemanen, poros, sentrifus, turbin, dan banyak rotor lainnya.

Apa itu Penyeimbangan Multi-Plane? Metode Rotor Fleksibel

Diterbitkan oleh admin pada

Memahami Penyeimbangan Multi-Pesawat

Definisi: Apa itu Multi-Plane Balancing?

Penyeimbangan multi-bidang adalah sebuah kemajuan menyeimbangkan prosedur yang menggunakan tiga atau lebih bidang koreksi didistribusikan sepanjang rotor untuk mencapai tingkat getaran yang dapat diterima. Teknik ini diperlukan untuk rotor fleksibel—rotor yang membengkok atau melentur secara signifikan selama pengoperasian karena berjalan pada kecepatan di atas satu atau lebih kecepatan kritis.

Ketika penyeimbangan dua bidang cukup untuk sebagian besar rotor kaku, penyeimbangan multi-bidang memperluas prinsip untuk mengakomodasi bentuk defleksi kompleks (bentuk mode) yang ditunjukkan rotor fleksibel pada kecepatan tinggi.

Kapan Penyeimbangan Multi-Pesawat Diperlukan?

Penyeimbangan multi-bidang menjadi penting dalam beberapa situasi spesifik:

1. Rotor Fleksibel yang Beroperasi di Atas Kecepatan Kritis

Aplikasi yang paling umum adalah untuk rotor fleksibel—rotor panjang dan ramping yang beroperasi pada kecepatan lebih tinggi daripada kecepatan kritis pertama (dan terkadang kedua atau ketiga). Contohnya meliputi:

  • Rotor turbin uap dan gas
  • Poros kompresor berkecepatan tinggi
  • Gulungan mesin kertas
  • Rotor generator besar
  • Rotor sentrifus
  • Spindel berkecepatan tinggi

Rotor-rotor ini mengalami pembengkokan yang signifikan selama pengoperasian, dan bentuk defleksinya berubah bergantung pada kecepatan putar dan mode yang diaktifkan. Dua bidang koreksi saja tidak cukup untuk mengendalikan getaran di semua kecepatan operasi.

2. Rotor Kaku Sangat Panjang

Bahkan beberapa rotor kaku, jika sangat panjang relatif terhadap diameternya, dapat memperoleh manfaat dari tiga atau lebih bidang koreksi untuk meminimalkan getaran di beberapa lokasi bantalan di sepanjang poros.

3. Rotor dengan Distribusi Massa Kompleks

Rotor dengan beberapa cakram, roda, atau impeler di berbagai lokasi aksial mungkin memerlukan penyeimbangan individual pada setiap elemen, sehingga menghasilkan prosedur penyeimbangan multi-bidang.

4. Ketika Penyeimbangan Dua Bidang Tidak Memadai

Jika upaya penyeimbangan dua bidang mengurangi getaran pada lokasi bantalan yang diukur tetapi getaran tetap tinggi di lokasi antara sepanjang rotor (seperti defleksi tengah bentang), bidang koreksi tambahan mungkin diperlukan.

Tantangan: Dinamika Rotor Fleksibel

Rotor fleksibel menghadirkan tantangan unik yang membuat penyeimbangan multi-bidang menjadi rumit:

Bentuk Mode

Ketika rotor fleksibel melewati kecepatan kritis, ia bergetar dalam pola tertentu yang disebut bentuk mode. Mode pertama biasanya menunjukkan poros yang melengkung dalam satu busur halus, mode kedua menunjukkan kurva-S dengan titik simpul di tengahnya, dan mode yang lebih tinggi menunjukkan bentuk yang semakin kompleks. Setiap mode memerlukan distribusi bobot koreksi yang spesifik.

Perilaku Bergantung Kecepatan

Respons ketidakseimbangan rotor fleksibel berubah drastis seiring kecepatan. Koreksi yang efektif pada satu kecepatan mungkin tidak efektif atau bahkan kontraproduktif pada kecepatan lain. Penyeimbangan multi-bidang harus memperhitungkan seluruh rentang kecepatan operasi.

Efek Kopling Silang

Dalam penyeimbangan multi-bidang, bobot koreksi pada satu bidang memengaruhi getaran di semua lokasi pengukuran. Dengan tiga, empat, atau lebih bidang koreksi, hubungan matematisnya menjadi jauh lebih kompleks dibandingkan dengan penyeimbangan dua bidang.

Prosedur Penyeimbangan Multi-Pesawat

Prosedur ini memperluas metode koefisien pengaruh digunakan dalam penyeimbangan dua bidang:

Langkah 1: Pengukuran Awal

Ukur getaran di beberapa lokasi sepanjang rotor (biasanya di setiap bantalan, dan terkadang di lokasi antara) pada kecepatan operasi yang diinginkan. Untuk rotor fleksibel, pengukuran mungkin perlu dilakukan pada beberapa kecepatan.

Langkah 2: Tentukan Bidang Koreksi

Identifikasi N bidang koreksi tempat bobot dapat ditambahkan. Bidang-bidang ini harus didistribusikan di sepanjang rotor pada lokasi yang mudah diakses seperti flensa kopling, pelek roda, atau cincin keseimbangan yang dirancang khusus.

Langkah 3: Uji Berat Berurutan

Lakukan uji coba N kali, masing-masing dengan berat uji coba dalam satu bidang koreksi. Misalnya, dengan empat bidang koreksi:

  • Jalankan 1: Berat uji hanya di Bidang 1
  • Jalankan 2: Berat uji hanya di Bidang 2
  • Jalankan 3: Berat uji hanya di Bidang 3
  • Jalankan 4: Berat uji hanya di Bidang 4

Pada setiap pengujian, ukur getaran di semua lokasi sensor. Hal ini akan membentuk matriks koefisien pengaruh yang lengkap, yang menggambarkan bagaimana setiap bidang koreksi memengaruhi setiap titik pengukuran.

Langkah 4: Hitung Bobot Koreksi

Perangkat lunak penyeimbang memecahkan sistem persamaan simultan N (di mana N adalah jumlah bidang koreksi) untuk menghitung optimal bobot koreksi untuk setiap bidang. Perhitungan ini menggunakan aljabar matriks dan terlalu rumit untuk dilakukan secara manual—perangkat lunak khusus sangat penting.

Langkah 5: Instal dan Verifikasi

Pasang semua bobot koreksi yang telah dihitung secara bersamaan dan verifikasi tingkat getaran. Untuk rotor fleksibel, verifikasi harus dilakukan pada seluruh rentang kecepatan operasi untuk memastikan getaran yang dapat diterima pada semua kecepatan.

Penyeimbangan Modal: Pendekatan Alternatif

Untuk rotor yang sangat fleksibel, teknik canggih yang disebut penyeimbangan modal dapat lebih efektif daripada penyeimbangan multi-bidang konvensional. Penyeimbangan modal menargetkan mode getaran tertentu, alih-alih kecepatan tertentu. Dengan menghitung bobot koreksi yang sesuai dengan bentuk mode alami rotor, hasil yang lebih baik dapat dicapai dengan lebih sedikit uji coba. Namun, metode ini membutuhkan alat analisis yang canggih dan pemahaman yang mendalam tentang dinamika rotor.

Kompleksitas dan Pertimbangan Praktis

Penyeimbangan multi-bidang jauh lebih rumit daripada penyeimbangan dua bidang:

Jumlah Uji Coba

Jumlah uji coba yang diperlukan meningkat secara linear seiring dengan jumlah bidang. Keseimbangan empat bidang memerlukan empat uji coba ditambah uji coba awal dan verifikasi—total enam kali mulai dan berhenti. Hal ini meningkatkan biaya, waktu, dan keausan mesin.

Kompleksitas Matematika

Memecahkan bobot koreksi N memerlukan pembalikan matriks N×N, yang membutuhkan komputasi intensif dan dapat menjadi tidak stabil secara numerik jika pengukurannya berisik atau jika bidang koreksi diposisikan dengan buruk.

Akurasi Pengukuran

Karena penyeimbangan multi-bidang bergantung pada penyelesaian banyak persamaan simultan, kesalahan pengukuran dan gangguan memiliki dampak yang lebih besar dibandingkan dengan penyeimbangan dua bidang. Sensor berkualitas tinggi dan pengumpulan data yang cermat sangat penting.

Aksesibilitas Bidang Koreksi

Menemukan N lokasi bidang koreksi yang mudah diakses dan efektif dapat menjadi tantangan, terutama pada mesin yang awalnya tidak dirancang untuk penyeimbangan multi-bidang.

Persyaratan Peralatan dan Perangkat Lunak

Penyeimbangan multi-bidang memerlukan:

  • Perangkat Lunak Penyeimbangan Lanjutan: Mampu menangani matriks koefisien pengaruh N×N dan memecahkan sistem persamaan vektor yang kompleks.
  • Beberapa Sensor Getaran: Setidaknya N sensor (satu per lokasi pengukuran) direkomendasikan, meskipun beberapa instrumen dapat bekerja dengan lebih sedikit sensor dengan memposisikannya ulang di antara pengujian.
  • Takometer/Keyphasor: Penting untuk akurat fase pengukuran.
  • Personel Berpengalaman: Kompleksitas penyeimbangan multi-bidang menuntut teknisi dengan pelatihan tingkat lanjut dalam dinamika rotor dan analisis getaran.

Aplikasi Umum

Penyeimbangan multi-bidang merupakan praktik standar dalam industri dengan mesin berkecepatan tinggi:

  • Pembangkit Listrik: Set turbin-generator uap dan gas berukuran besar
  • Petrokimia: Kompresor sentrifugal berkecepatan tinggi dan turboexpander
  • Pulp dan Kertas: Gulungan pengering mesin kertas panjang dan gulungan kalender
  • Dirgantara: Rotor mesin pesawat terbang dan turbomachinery
  • Manufaktur: Spindel alat mesin berkecepatan tinggi

Dalam aplikasi ini, investasi dalam penyeimbangan multi-bidang dibenarkan oleh kekritisan peralatan, konsekuensi kegagalan, dan perolehan efisiensi operasional dari pengoperasian dengan getaran minimal.

← Kembali ke Indeks Utama

Kategori:
WhatsApp