Penyeimbangan Dinamis Lapangan
Bagian I: Landasan Teoritis dan Regulasi Penyeimbangan Dinamis
Field dynamic balancing is one of the key operations in vibration commissioning and condition-based maintenance, aimed at extending the service life of industrial equipment and preventing emergency situations. The use of portable instruments such as Balanset-1A allows these operations to be performed directly at the operating site, minimizing downtime and costs associated with dismantling. However, successful balancing requires not only the ability to work with the instrument, but also a deep understanding of the physical processes underlying vibration, as well as knowledge of the regulatory framework governing the quality of work.
Prinsip metodologi ini didasarkan pada pemasangan pemberat uji dan perhitungan koefisien pengaruh ketidakseimbangan. Sederhananya, instrumen ini mengukur getaran (amplitudo dan fase) rotor yang berputar, setelah itu pengguna secara berurutan menambahkan pemberat uji kecil pada bidang tertentu untuk "mengkalibrasi" pengaruh massa tambahan terhadap getaran. Berdasarkan perubahan amplitudo dan fase getaran, instrumen secara otomatis menghitung massa dan sudut pemasangan pemberat korektif yang diperlukan untuk menghilangkan ketidakseimbangan.
Pendekatan ini menerapkan apa yang disebut metode tiga kali jalan Untuk penyeimbangan dua bidang: pengukuran awal dan dua kali pengujian dengan beban percobaan (satu di setiap bidang). Untuk penyeimbangan satu bidang, dua kali pengujian biasanya sudah cukup - tanpa beban dan dengan satu beban percobaan. Pada instrumen modern, semua perhitungan yang diperlukan dilakukan secara otomatis, sehingga sangat menyederhanakan proses dan mengurangi persyaratan kualifikasi operator.
Bagian 1.1: Fisika Ketidakseimbangan: Analisis Mendalam
Inti dari setiap getaran pada peralatan berputar adalah ketidakseimbangan, atau ketidakseimbangan. Ketidakseimbangan adalah kondisi di mana massa rotor terdistribusi secara tidak merata relatif terhadap sumbu rotasinya. Distribusi yang tidak merata ini menyebabkan munculnya gaya sentrifugal, yang pada gilirannya menyebabkan getaran pada penyangga dan seluruh struktur mesin. Konsekuensi dari ketidakseimbangan yang tidak ditangani dapat berakibat fatal: mulai dari keausan dini dan kerusakan bantalan hingga kerusakan pada fondasi dan mesin itu sendiri. Untuk diagnosis dan eliminasi ketidakseimbangan yang efektif, perlu dibedakan secara jelas jenis-jenisnya.
Jenis-jenis Ketidakseimbangan
Ketidakseimbangan statis (bidang tunggal): In this type of unbalance the rotor's central principal axis of inertia is displaced parallel to the axis of rotation - the center of mass is offset radially from the rotation axis. In a static state, such a rotor, installed on horizontal knife-edges (parallel ways), will always turn with the heavy side downward. Static unbalance is dominant for thin, disk-shaped rotors where the length-to-diameter ratio (L/D) is below approximately 0.5, for example, grinding wheels or narrow fan impellers. Static unbalance elimination is possible by installing one corrective weight in one correction plane, diametrically opposite to the heavy point - a single-plane approach that is valid at moderate speeds (roughly under 1000 rpm); high-speed narrow discs still require two-plane balancing.
Ketidakseimbangan kopel (momen): Jenis ini terjadi ketika sumbu utama inersia rotor berpotongan dengan sumbu rotasi di pusat massa tetapi tidak sejajar dengannya. Ketidakseimbangan kopel dapat direpresentasikan sebagai dua massa tidak seimbang yang sama besarnya tetapi berlawanan arah dan terletak pada bidang yang berbeda. Dalam keadaan statis, rotor tersebut berada dalam kesetimbangan, dan ketidakseimbangan tersebut hanya muncul selama rotasi dalam bentuk "goyangan" atau "goyangan". Untuk mengimbanginya, diperlukan pemasangan setidaknya dua pemberat korektif pada dua bidang yang berbeda, yang menciptakan momen kompensasi.
Ketidakseimbangan dinamis: Ini adalah jenis ketidakseimbangan yang paling umum dalam kondisi nyata, yang merupakan kombinasi ketidakseimbangan statis dan kopel. Dalam hal ini, sumbu pusat utama inersia rotor tidak berimpit dengan sumbu rotasi dan tidak berpotongan dengannya di pusat massa. Untuk menghilangkan ketidakseimbangan dinamis, koreksi massa diperlukan setidaknya pada dua bidang. Instrumen dua saluran seperti Balanset-1A dirancang khusus untuk mengatasi masalah ini.
Ketidakseimbangan kuasi-statis: Ini adalah kasus khusus ketidakseimbangan dinamis di mana sumbu utama inersia berpotongan dengan sumbu rotasi tetapi tidak pada pusat massa rotor. Perbedaan ini halus namun penting untuk mendiagnosis sistem rotor yang kompleks.
Rotor Kaku dan Fleksibel: Perbedaan Kritis
Salah satu konsep dasar dalam penyeimbangan adalah perbedaan antara rotor kaku dan fleksibel. Perbedaan ini menentukan kemungkinan dan metodologi penyeimbangan yang sukses.
Rotor kaku: Sebuah rotor dianggap kaku jika frekuensi rotasi operasinya jauh lebih rendah daripada frekuensi kritis pertamanya, dan tidak mengalami deformasi elastis (defleksi) yang signifikan di bawah aksi gaya sentrifugal. Penyeimbangan rotor semacam itu biasanya berhasil dilakukan dalam dua bidang koreksi. Instrumen Balanset-1A terutama dirancang untuk bekerja dengan rotor kaku.
Rotor fleksibel: Sebuah rotor dianggap fleksibel jika beroperasi pada frekuensi rotasi yang mendekati atau melebihi salah satu frekuensi kritisnya. Dalam hal ini, defleksi poros elastis menjadi sebanding dengan perpindahan pusat massa dan berkontribusi secara signifikan terhadap getaran keseluruhan.
Upaya menyeimbangkan rotor fleksibel menggunakan metodologi untuk rotor kaku (dalam dua bidang) seringkali berujung pada kegagalan. Pemasangan beban korektif dapat mengkompensasi getaran pada kecepatan rendah, di bawah kecepatan resonansi, tetapi ketika mencapai kecepatan operasi, saat rotor menekuk, beban yang sama ini dapat meningkatkan getaran dengan mengaktifkan salah satu mode getaran tekukan. Ini adalah salah satu alasan utama mengapa penyeimbangan "tidak berhasil", meskipun semua tindakan dengan instrumen dilakukan dengan benar.
Sebelum memulai pekerjaan, sangat penting untuk mengklasifikasikan rotor dengan menghubungkan kecepatan operasinya dengan frekuensi kritis yang diketahui (atau dihitung). Jika tidak memungkinkan untuk menghindari resonansi, disarankan untuk sementara mengubah kondisi pemasangan unit selama penyeimbangan untuk menggeser resonansi.
Bagian 1.2: Kerangka Regulasi: Standar ISO
Standar di bidang penyeimbangan menjalankan beberapa fungsi kunci: menetapkan terminologi teknis yang seragam, mendefinisikan persyaratan kualitas, dan yang terpenting, berfungsi sebagai dasar untuk kompromi antara kebutuhan teknis dan kelayakan ekonomi.
ISO 21940-11 (sebelumnya ISO 1940-1): Persyaratan Kualitas untuk Penyeimbangan Rotor Kaku
This standard is the fundamental document for determining permissible residual unbalance. It introduces the concept of balance quality grade (G), which is chosen by machine type only. The speed enters later, when the grade is converted into a permissible specific unbalance: eper = (G × 9549) / n.
Kelas kualitas G: Each type of equipment corresponds to a specific quality grade that remains constant regardless of rotation speed. For example, grade G6.3 is recommended for fans, pumps and general-purpose electric motors, G16 for crushers and agricultural machinery, and G2.5 for turbines and turbo-compressors.
Perhitungan ketidakseimbangan sisa yang diizinkan (Uper): The standard allows calculation of a specific permissible unbalance value that serves as a target indicator during balancing. The calculation is performed in three stages:
- Penentuan ketidakseimbangan spesifik yang diizinkan (eper) menggunakan rumus:
e per = (G × 9549) / n
di mana G adalah tingkat kualitas keseimbangan (misalnya, 2,5), n adalah frekuensi putaran operasi, rpm. Satuan pengukuran untuk eper adalah g·mm/kg atau μm. - Penentuan ketidakseimbangan sisa yang diizinkan (Uper) untuk seluruh rotor:
U per = e per × M
di mana M adalah massa rotor, kg. Satuan ukuran untuk Uper adalah g·mm. - Allocation of Uper between the two correction planes. For a symmetric rotor, split it 50/50 (in the example below: 19.9 g·mm per plane). For an asymmetric between-bearing rotor: Ukiri = Uper × (b/L), Ubenar = Uper × (a/L), where a and b are the distances from the center of mass to the left and right bearings and L = a + b. Overhung rotors require a moment-based recalculation with a tighter tolerance on the overhung plane. Balanset-1A performs this allocation automatically and shows the per-plane residual unbalance (D1, D2) next to the balancing tolerance on the Result tab.
Contoh: Untuk rotor motor listrik dengan massa 5 kg, beroperasi pada 3000 rpm dengan kualitas grade G2.5:
eper = (2,5 × 9549) / 3000 ≈ 7,96 μm
Uper = 7,96 × 5 = 39,8 g·mm
This means that after balancing, the residual unbalance should not exceed 39.8 g·mm - for this symmetric rotor, about 19.9 g·mm in each of the two correction planes.
ISO 20806:2009: Kriteria dan Pengamanan untuk Penyeimbangan In-Situ Rotor Menengah dan Besar
Standar ini secara langsung mengatur proses penyeimbangan lapangan.
Keuntungan: Keuntungan utama dari penyeimbangan di tempat adalah bahwa rotor diseimbangkan dalam kondisi operasi nyata, pada penyangganya dan di bawah beban operasi. Hal ini secara otomatis memperhitungkan sifat dinamis dari sistem penyangga dan pengaruh komponen rangkaian poros yang terhubung.
Kekurangan dan keterbatasan:
- Akses terbatas: Seringkali akses ke bidang koreksi pada mesin yang sudah dirakit sulit, sehingga membatasi kemungkinan untuk pemasangan beban.
- Kebutuhan untuk uji coba: Proses penyeimbangan memerlukan beberapa siklus "mulai-berhenti" pada mesin.
- Kesulitan dengan ketidakseimbangan yang parah: Dalam kasus ketidakseimbangan awal yang sangat besar, keterbatasan pada pemilihan bidang dan massa berat korektif mungkin tidak memungkinkan tercapainya kualitas keseimbangan yang diperlukan.
Bagian II: Panduan Praktis Penyeimbangan dengan Instrumen Balanset-1A
The success of balancing depends overwhelmingly on the thoroughness of preparatory work. Most failures are related not to instrument malfunction, but to ignoring factors affecting measurement repeatability. The main preparation principle is to exclude all other possible sources of vibration so that the instrument measures only the effect of unbalance.
Bagian 2.1: Fondasi Kesuksesan: Diagnostik Pra-Penyeimbangan dan Persiapan Mesin
Langkah 1: Diagnostik Getaran Primer (Apakah benar-benar ketidakseimbangan?)
Sebelum melakukan penyeimbangan, ada baiknya melakukan pengukuran getaran awal dalam mode vibrometer. Perangkat lunak Balanset-1A memiliki mode "Pengukur Getaran" (tombol F5) di mana Anda dapat mengukur getaran keseluruhan dan secara terpisah komponen pada frekuensi rotasi (1×) sebelum memasang beban apa pun.
Tanda ketidakseimbangan klasik: Spektrum getaran harus didominasi oleh puncak pada frekuensi putar rotor (puncak pada frekuensi 1x RPM). Amplitudo komponen ini dalam arah horizontal dan vertikal harus sebanding, dan amplitudo harmonik lainnya harus jauh lebih rendah.
Tanda-tanda cacat lainnya: Jika spektrum mengandung puncak signifikan pada frekuensi lain (misalnya, 2x, 3x RPM) atau pada frekuensi non-multipel, ini menunjukkan adanya masalah lain yang harus dihilangkan sebelum penyeimbangan.
Langkah 2: Inspeksi Mekanis Komprehensif (Daftar Periksa)
- Rotor: Thoroughly clean all rotor surfaces from dirt, rust and built-up deposits (caked product). Even a small amount of dirt at a large radius creates significant unbalance. Check for absence of broken or missing elements.
- Bantalan: Periksa rakitan bantalan untuk mengetahui adanya kelonggaran yang berlebihan, suara yang tidak wajar, dan panas berlebih. Bantalan yang aus tidak akan memungkinkan diperolehnya pembacaan yang stabil.
- Pondasi dan rangka: Ensure that the unit is installed on a rigid foundation. Check the torque of the anchor bolts and the absence of cracks in the frame.
- Menyetir: Untuk penggerak sabuk, periksa tegangan dan kondisi sabuk. Untuk sambungan kopling - periksa keselarasan poros.
- Keamanan: Pastikan keberadaan dan kemudahan servis semua pelindung.
Bagian 2.2: Pengaturan dan Konfigurasi Instrumen
Instalasi Perangkat Keras
Sensor getaran (akselerometer):
- Connect sensor cables to corresponding instrument connectors (e.g., X1 and X2 for Balanset-1A; on newer revisions the connectors are labeled Ch-1 and Ch-2).
- Pasang sensor pada rumah bantalan sedekat mungkin dengan rotor.
- Praktik utama: Untuk mendapatkan sinyal maksimum, sensor harus dipasang ke arah di mana getaran paling besar. Gunakan alas magnet yang kuat atau dudukan berulir untuk memastikan kontak yang kokoh.
Sensor fase (takometer laser):
- Connect the sensor to the special input (X3 for Balanset-1A; labeled Tacho on newer revisions).
- Tempelkan sepotong kecil pita reflektif pada poros atau bagian berputar lainnya dari rotor.
- Pasang tachometer sedemikian rupa sehingga sinar laser mengenai tanda secara stabil sepanjang putaran penuh.
Konfigurasi Perangkat Lunak (Balanset-1A)
- Launch the software and connect the USB interface module (administrator rights are not required).
- Go to the balancing module (F7 - Balancing). Create a new record for the unit being balanced.
- Select balancing type: 1-plane (static, the F2 - Single-plane tab) for narrow rotors or 2-plane (dynamic, the F3 - Two-plane tab) for most other cases.
- Tentukan bidang koreksi: pilih tempat pada rotor di mana bobot koreksi dapat dipasang dengan aman.
Bagian 2.3: Prosedur Penyeimbangan: Panduan Langkah demi Langkah
Jalankan 0: Pengukuran awal
- Nyalakan mesin dan stabilkan kecepatannya. Sangat penting bahwa kecepatan putaran tetap sama di semua putaran berikutnya.
- Dalam program tersebut, mulailah pengukuran. Instrumen akan merekam nilai amplitudo dan fase getaran awal.
Jalankan 1: Berat uji pada bidang 1
- Hentikan mesinnya.
- Pemilihan berat uji: The trial weight mass should be sufficient to cause noticeable change in vibration parameters (amplitude change of at least 20-30% OR phase change of at least 20-30 degrees). You do not have to guess the starting mass: after Run 0 the software's First Trial Weight Estimator recommends both the trial weight mass and its installation angle from the tachometer mark, and the program warns if the installed weight turns out to be too small.
- Pemasangan beban uji: Pasang beban percobaan yang telah ditimbang dengan aman pada radius yang diketahui di bidang 1. Catat posisi sudutnya.
- Nyalakan mesin pada kecepatan stabil yang sama.
- Lakukan pengukuran kedua.
- Hentikan mesin dan remove the trial weight. If removing it is impractical, you can leave it installed - check the "Leave on rotor" box in the software so the calculation accounts for it.
Jalankan 2: Berat uji pada bidang 2 (untuk penyeimbangan 2 bidang)
- Ulangi persis prosedur dari langkah 2, tetapi pasang beban percobaan di bidang 2.
- Mulai, ukur, berhenti dan remove the trial weight (or leave it with the "Leave on rotor" box checked, as in Run 1).
Perhitungan dan pemasangan bobot korektif
- Berdasarkan perubahan vektor yang tercatat selama uji coba, program akan secara otomatis menghitung massa dan sudut pemasangan bobot korektif untuk setiap bidang.
- Sudut pemasangan biasanya diukur dari lokasi berat uji searah putaran rotor.
- Pasang beban korektif permanen dengan aman. Saat menggunakan pengelasan, ingatlah bahwa hasil pengelasan itu sendiri juga memiliki massa.
Run T (Trim): Verification measurement and fine balancing
- Nyalakan mesin lagi.
- Lakukan pengukuran kontrol untuk menilai tingkat getaran sisa.
- Bandingkan nilai yang diperoleh dengan toleransi yang dihitung menurut ISO 1940-1.
- Jika getaran masih melebihi batas toleransi, instrumen akan menghitung koreksi "halus" (trim) kecil.
- Setelah selesai, simpan laporan dan koefisien pengaruh untuk kemungkinan penggunaan di masa mendatang.
Bagian III: Pemecahan Masalah Lanjutan
Bagian ini dikhususkan untuk aspek paling rumit dari penyeimbangan lapangan - situasi di mana prosedur standar tidak membuahkan hasil.
Langkah-Langkah Keselamatan
Pencegahan start yang tidak disengaja (Lockout/Tagout): Before starting work, de-energize and disconnect the rotor drive. Hang warning tags on the starters so that no one starts the machine by mistake.
Peralatan pelindung diri: Kacamata pengaman atau pelindung wajah wajib digunakan. Pakaian harus pas badan, tanpa bagian yang longgar. Rambut panjang harus ditutup dengan penutup kepala.
Zona bahaya di sekitar mesin: Batasi akses orang yang tidak berwenang ke zona penyeimbangan. Selama uji coba, penghalang atau pita peringatan dipasang di sekitar unit. Radius zona bahaya minimal 3-5 meter.
Pemasangan beban yang andal: When attaching trial or permanent corrective weights, pay special attention to their fixation. An ejected weight becomes a dangerous projectile.
Keamanan listrik: Perhatikan langkah-langkah keselamatan listrik umum - gunakan stopkontak yang terhubung ke ground dan berfungsi dengan baik, jangan arahkan kabel melalui area basah atau panas.
Bagian 3.1: Diagnosis dan Mengatasi Ketidakstabilan Pengukuran
Gejala: Selama pengukuran berulang dalam kondisi yang identik, pembacaan amplitudo dan/atau fase berubah secara signifikan ("mengambang", "melompat"). Hal ini membuat perhitungan koreksi menjadi mustahil.
Akar permasalahan: Instrumen tersebut tidak mengalami kerusakan. Instrumen tersebut secara akurat melaporkan bahwa respons getaran sistem tidak stabil dan tidak dapat diprediksi.
Algoritma diagnostik sistematis:
- Kelonggaran mekanis: Ini adalah penyebab yang paling sering terjadi. Periksa kekencangan baut pemasangan rumah bantalan, baut jangkar rangka. Periksa apakah ada retakan pada fondasi atau rangka.
- Cacat bantalan: Celah internal yang berlebihan pada bantalan gelinding atau keausan cangkang bantalan memungkinkan poros bergerak secara tidak beraturan di dalam penyangga.
- Ketidakstabilan terkait proses:
- Aerodinamis (kipas): Aliran udara turbulen, pemisahan aliran dari bilah dapat menyebabkan efek gaya acak.
- Hidrolik (pompa): Kavitasi menciptakan guncangan hidrolik yang kuat dan acak yang menutupi sinyal periodik dari ketidakseimbangan.
- Pergerakan massa internal (penghancur, penggilingan): Material dapat terdistribusi ulang di dalam rotor, bertindak sebagai "ketidakseimbangan bergerak".
- Resonansi: Jika kecepatan operasi sangat dekat dengan frekuensi alami struktur, bahkan sedikit variasi kecepatan pun dapat menyebabkan perubahan besar pada amplitudo dan fase getaran.
- Efek termal: Saat mesin memanas, pemuaian termal dapat menyebabkan poros bengkok atau perubahan kesejajaran.
Bagian 3.2: Ketika Penyeimbangan Tidak Membantu: Mengidentifikasi Cacat Akar
Gejala: Prosedur penyeimbangan telah dilakukan, pembacaan stabil, tetapi getaran akhir tetap tinggi.
Using the vibration spectrum for differential diagnosis (in the Balanset software: F8 - Charts, "F5-Spectrum (Hz)" tab):
- Ketidaksejajaran poros: Tanda utama - puncak getaran tinggi pada frekuensi 2x RPM. Getaran aksial yang tinggi merupakan karakteristiknya.
- Cacat bantalan gelinding: Manifest as high-frequency vibration at characteristic "bearing" frequencies (BPFO, BPFI, BSF, FTF). Note that detailed rolling-bearing diagnostics is beyond the scope of Balanset-1A: the instrument measures vibration velocity in the 5-1000 Hz band, the sensor response rolls off above roughly 550 Hz, and there is no envelope (demodulation) analysis - use a dedicated bearing analyzer for that task.
- Lengkung poros: Manifests as high peak at 1x RPM but often accompanied by noticeable component at 2x RPM. When the rotor is balanced on a mandrel, the software offers built-in runout compensation: the F7 - Run Ecc measurement (taken with the rotor turned 180 degrees on the mandrel) together with the "Subtract mandrel runout from measurements" option, so eccentricity is not mistaken for unbalance.
- Masalah kelistrikan (motor listrik): Asimetri medan magnet dapat menyebabkan getaran pada dua kali frekuensi suplai (100 Hz untuk jaringan 50 Hz).
Kesalahan Umum dalam Penyeimbangan dan Tips Pencegahan
- Menyeimbangkan rotor yang rusak atau kotor: Selalu periksa kondisi mekanisme sebelum melakukan penyeimbangan.
- Berat uji terlalu kecil: Usahakan untuk mengikuti aturan perubahan getaran 20-30%.
- Inconsistent operating speed between runs: Selalu pertahankan kecepatan rotasi yang stabil dan identik selama semua pengukuran.
- Kesalahan fase dan tanda: Pantau penentuan sudut dengan cermat. Sudut beban korektif biasanya diukur dari posisi beban percobaan searah rotasi.
- Pemasangan yang salah atau kehilangan beban: Strictly follow the methodology - remove the trial weight after the run, or, if it stays on the rotor, make sure the "Leave on rotor" box is checked so the calculation accounts for it.
Menyeimbangkan Standar Kualitas
| Kualitas Kelas G | Balance quality grade G = eper·ω (mm/s) | Jenis Rotor (Contoh) |
|---|---|---|
| G4000 | 4000 | Poros engkol yang terpasang kaku pada mesin diesel kapal berkecepatan rendah |
| G1600 | 1600 | Poros engkol mesin dua tak besar |
| G16 | 16 | Cardan shafts with special requirements, agricultural machinery, crushers |
| G6.3 | 6.3 | Pump rotors, fan impellers, electric motor armatures |
| G2.5 | 2.5 | Rotor turbin gas dan uap, turbokompresor, penggerak mesin perkakas. |
| G1 | 1 | Penggerak mesin penggiling, spindel |
| G0.4 | 0.4 | Spindel mesin penggiling presisi, giroskop |
Note: the grade number is the product eper·ω in mm/s. The permissible specific unbalance itself is speed-dependent: eper = (G × 9549) / n [μm]. Example: G6.3 at 1500 rpm gives eper = 40.1 μm; at 3000 rpm it gives 20.1 μm.
| Jenis Cacat | Frekuensi Spektrum Dominan | Karakteristik Fase | Gejala Lainnya |
|---|---|---|---|
| Ketidakseimbangan | 1x putaran per menit | Stabil | Getaran radial mendominasi |
| Ketidaksejajaran poros | Putaran 1x, 2x, 3x | Mungkin tidak stabil | Getaran aksial tinggi - tanda kunci |
| Kelonggaran mekanis | 1x, 2x dan harmonik ganda | Tidak stabil, "melompat" | Pergerakan yang terlihat secara visual |
| Cacat bantalan gelinding | Frekuensi tinggi (BPFO, BPFI, dll.) | Tidak disinkronkan dengan RPM | Kebisingan asing, suhu tinggi |
| Resonansi | Kecepatan operasi bertepatan dengan frekuensi alami | Fase berubah 180° saat melewati resonansi | Amplitudo getaran meningkat tajam pada kecepatan tertentu |
Bagian IV: Pertanyaan Umum dan Catatan Aplikasi
Bagian 4.1: Pertanyaan Umum yang Sering Diajukan (FAQ)
Kapan saya harus menggunakan penyeimbangan 1 bidang dibandingkan penyeimbangan 2 bidang?
Use 1-plane (static) balancing for narrow, disk-shaped rotors where the length-to-diameter ratio (L/D) is below approximately 0.5 and the speed is moderate (roughly under 1000 rpm), such as grinding wheels or narrow fan impellers. Use 2-plane (dynamic) balancing for elongated rotors, for any L/D above approximately 0.5, and for high-speed narrow discs. Two-plane balancing corrects both static unbalance and couple (moment) unbalance.
Apa yang harus saya lakukan jika beban percobaan menyebabkan peningkatan getaran yang berbahaya?
Segera hentikan mesin. Ini menunjukkan bahwa beban uji dipasang terlalu dekat dengan titik berat yang sudah ada, sehingga memperburuk ketidakseimbangan. Solusinya adalah memindahkan beban uji 180 derajat dari posisi semula dan ulangi pengukuran. Ini memastikan beban uji menciptakan efek berlawanan daripada menambah ketidakseimbangan yang sudah ada.
Bisakah saya menggunakan koefisien pengaruh yang tersimpan untuk mesin yang berbeda?
Ya, tetapi hanya jika mesin-mesin tersebut benar-benar identik - model yang sama, rotor yang sama, fondasi yang sama, bantalan yang sama. Perubahan apa pun pada kekakuan struktural akan mengubah koefisien pengaruh dan membuatnya tidak valid. Praktik terbaik adalah selalu melakukan uji coba baru untuk setiap mesin baru untuk memastikan perhitungan koreksi yang akurat.
Apa perbedaan antara ketidakseimbangan statis dan ketidakseimbangan dinamis?
In static unbalance the rotor's central principal axis of inertia is displaced parallel to the rotation axis - the center of mass is offset radially from the axis - and it can be detected without spinning by placing the rotor on knife-edge supports. Dynamic unbalance is a combination of static and couple unbalance where the principal axis of inertia doesn't coincide with the rotation axis - it only manifests during rotation and requires two-plane correction.
Mengapa pembacaan keseimbangan saya tidak stabil (mengambang)?
Pembacaan yang tidak stabil menunjukkan respons getaran sistem tidak dapat diprediksi. Penyebab umum meliputi: kelonggaran mekanis (baut longgar, retakan), bantalan aus dengan kelonggaran berlebihan, ketidakstabilan proses (kavitasi pada pompa, turbulensi pada kipas), resonansi (kecepatan operasi mendekati frekuensi alami), efek termal selama pemanasan, atau getaran dari peralatan di sekitarnya. Atasi masalah-masalah ini sebelum mencoba menyeimbangkan sistem.
Apa yang dimaksud dengan metode tiga tahap dalam penyeimbangan dua bidang?
Metode tiga kali pengukuran meliputi: Pengukuran 0 - pengukuran awal tanpa beban percobaan untuk menetapkan getaran dasar; Pengukuran 1 - pengukuran dengan beban percobaan terpasang di Bidang 1 untuk menentukan pengaruhnya; Pengukuran 2 - pengukuran dengan beban percobaan dipindahkan ke Bidang 2. Berdasarkan tiga titik data ini, instrumen menghitung bobot korektif yang tepat yang dibutuhkan untuk kedua bidang menggunakan metode koefisien pengaruh.
Bagaimana cara menghitung saldo ketidakseimbangan yang diperbolehkan menurut ISO 1940-1?
First calculate permissible specific unbalance: eper = (G × 9549) / n, where G is the quality grade (e.g., 2.5 for turbines, 6.3 for fans) and n is RPM. Then calculate permissible residual unbalance: Uper = eper × M, where M is rotor mass in kg. For example, a 5 kg rotor at 3000 RPM with G2.5: eper = (2.5 × 9549)/3000 = 7.96 μm, Uper = 7,96 × 5 = 39,8 g·mm.
Berapakah efek berat percobaan minimum yang dibutuhkan untuk penyeimbangan yang akurat?
Beban percobaan harus menyebabkan perubahan amplitudo getaran minimal 20-30% ATAU perubahan sudut fasa 20-30 derajat. Jika efeknya terlalu kecil, sinyal yang bermanfaat akan tenggelam dalam noise pengukuran, yang menyebabkan perhitungan koreksi yang tidak akurat. Jika tidak ada perubahan, tingkatkan massa beban percobaan (dalam batas aman) hingga Anda mencapai efek yang cukup.
How do I account for keyways? (ISO 8821, now ISO 21940-32:2012)
Standard practice is to use a "half-key" in the shaft keyway when balancing without the mating part, as specified in ISO 21940-32:2012 (which superseded ISO 8821). This compensates for the mass of that part of the key that fills the groove on the shaft.
| Gejala | Kemungkinan Penyebab | Tindakan yang Direkomendasikan |
|---|---|---|
| Pembacaan tidak stabil/"mengambang" | Kelonggaran mekanis, keausan bantalan, resonansi, ketidakstabilan proses, getaran eksternal | Tighten all bolted connections, check bearing play, conduct coast-down test (the RunDown tab in the F5 - Vibration Meter mode), stabilize operating regime |
| Tidak dapat mencapai toleransi setelah beberapa siklus | Koefisien pengaruh tidak tepat, rotor fleksibel, adanya cacat tersembunyi (ketidaksejajaran) | Ulangi uji coba dengan bobot yang dipilih dengan tepat, periksa apakah rotor fleksibel, gunakan FFT untuk mencari cacat lainnya. |
| Getaran normal setelah penyeimbangan tetapi cepat kembali | Pengeluaran beban korektif, penumpukan produk pada rotor, deformasi termal | Gunakan pengikat beban yang lebih andal (pengelasan), terapkan jadwal pembersihan rotor secara teratur. |
Bagian 4.2: Panduan Penyeimbangan untuk Jenis Peralatan Tertentu
Industrial fans and induced-draft (ID) fans:
- Masalah: Paling rentan terhadap ketidakseimbangan karena penumpukan produk pada mata pisau atau keausan abrasif.
- Prosedur: Selalu bersihkan impeler secara menyeluruh sebelum memulai pekerjaan. Perhatikan gaya aerodinamis yang dapat menyebabkan ketidakstabilan.
Pompa:
- Masalah: Musuh utama - kavitasi.
- Prosedur: Sebelum melakukan balancing, pastikan margin kavitasi yang cukup pada saluran masuk (NPSHa). Periksa apakah saluran hisap tidak tersumbat.
Penghancur, penggiling, dan pencacah:
- Masalah: Keausan ekstrem, kemungkinan perubahan ketidakseimbangan besar akibat kerusakan atau keausan palu.
- Prosedur: Periksa integritas dan pemasangan elemen kerja. Pengikatan rangka mesin tambahan mungkin diperlukan.
Angker motor listrik:
- Masalah: Mungkin memiliki sumber getaran mekanis dan listrik.
- Prosedur: Use the vibration spectrum (F8 - Charts) to check for vibration at twice the supply frequency. Its presence indicates electrical malfunction, not unbalance.
Kesimpulan
Penyeimbangan dinamis rotor di tempat menggunakan instrumen portabel seperti Balanset-1A merupakan alat yang ampuh untuk meningkatkan keandalan dan efisiensi pengoperasian peralatan industri. Namun, keberhasilan prosedur ini tidak begitu bergantung pada instrumen itu sendiri, melainkan pada kualifikasi spesialis dan kemampuan untuk menerapkan pendekatan sistematis.
Prinsip-prinsip utama:
- Persiapan menentukan hasil: Pembersihan rotor secara menyeluruh, pemeriksaan kondisi bantalan dan fondasi, serta diagnosis getaran awal merupakan syarat wajib untuk keberhasilan penyeimbangan.
- Kepatuhan terhadap standar adalah dasar dari kualitas: Penerapan ISO 1940-1 mengubah penilaian subjektif menjadi hasil yang objektif, terukur, dan memiliki signifikansi hukum.
- Alat ini bukan hanya penyeimbang tetapi juga alat diagnostik: Ketidakmampuan menjaga keseimbangan atau ketidakstabilan dalam membaca merupakan tanda diagnostik penting yang mengindikasikan masalah yang lebih serius.
- Memahami fisika proses adalah kunci untuk memecahkan tugas-tugas nonstandar: Pengetahuan tentang perbedaan antara rotor kaku dan fleksibel, serta pemahaman tentang pengaruh resonansi memungkinkan para spesialis untuk membuat keputusan yang tepat.
Dengan mengikuti rekomendasi yang diuraikan dalam panduan ini, para spesialis teknis tidak hanya akan berhasil mengatasi tugas-tugas tipikal, tetapi juga secara efektif mendiagnosis dan memecahkan masalah kompleks dan tidak sepele terkait getaran peralatan berputar.