Un nuovo impianto industriale si preparava a iniziare la produzione e il rotore del suo frantoio a martelli doveva essere bilanciato prima che la linea entrasse in funzionamento continuo. Abbiamo eseguito il lavoro in sede, sui cuscinetti del frantoio stesso, con il bilanciatore portatile Balanset-1A e un laptop. Questa pagina mostra la macchina, ogni passo che abbiamo compiuto con lo strumento e che cosa ne ha ricavato l'impianto.
La macchina e il compito
Il frantoio è un mulino a martelli. File di martelli oscillanti sono appese a perni tra dischi di acciaio e l'intero rotore è azionato direttamente, tramite un giunto, da un motore AC-Motoren. La targa dati riporta 55 kW e 2970 rpm a 50 Hz, quindi il rotore gira a quasi 3000 rpm.
A questa velocità anche un piccolo errore di massa sul rotore diventa una grande forza rotante sui cuscinetti, sul telaio e sulle fondazioni; la forza cresce con il quadrato della velocità. L'impianto voleva un avviamento regolare. Un rotore squilibrato funziona in modo inefficiente, causa problemi meccanici e può interrompere la produzione subito dopo la messa in servizio. Per questo il rotore è stato bilanciato prima dell'avvio dell'impianto, non dopo il primo guasto.
Come abbiamo usato Balanset-1A, passo per passo
Balanset-1A misura il rotore sui propri cuscinetti alla sua velocità di lavoro. Il programma guida attraverso le corse e calcola da solo la correzione; la persona sul posto monta i sensori e fissa i pesi.
Sensori e tachimetro
I sensori di vibrazione vanno sugli alloggiamenti dei cuscinetti, rigorosamente in direzione radiale, ad angolo retto rispetto all'albero, e su metallo solido, non su protezioni o coperture. Una striscia di nastro riflettente sull'albero è il riferimento di fase: il tachimetro laser la legge una volta per giro. D'ora in poi né i sensori né il nastro devono muoversi, perché il programma conta ogni angolo da quel segno.
Run 0: la vibrazione iniziale
Il frantoio viene avviato con i martelli montati e portato alla velocità di lavoro. Una pressione di F7 registra ampiezza, fase e velocità della vibrazione alla frequenza di rotazione. Questa è l'immagine "prima" dello squilibrio.
Peso di prova e Run 1
Con la macchina ferma e bloccata contro l'avviamento, un peso di prova di massa nota viene fissato al rotore a un raggio noto e la sua posizione viene segnata. La massa è scelta in base alla forza: alla velocità di lavoro la sua forza centrifuga dovrebbe essere circa il 7 % del peso del rotore (5–10 % è un intervallo ragionevole).
Il valore "First trial weight estimate" nel programma, o il nostro calcolatore gratuito del peso di prova, fornisce il numero per una data massa del rotore, raggio e velocità.
Poi il rotore gira di nuovo. Se il peso di prova modifica troppo poco la vibrazione, il programma non accetta la corsa e chiede un peso più grande.
Calcolo
Dalla differenza tra Run 0 e Run 1 il programma calcola i coefficienti di influenza e mostra la correzione: la massa in grammi e l'angolo, contato dalla posizione del peso di prova nel senso di rotazione. Il diagramma polare mostra dove va il peso.
Peso di correzione
Il peso di prova viene rimosso e il peso di correzione viene fissato allo stesso raggio e all'angolo indicato. Il raggio è importante: la massa calcolata è valida solo al raggio in cui si trovava il peso di prova.
Prova di rifinitura
Un'ulteriore corsa alla stessa velocità mostra la vibrazione residua e lo squilibrio residuo. Con una tolleranza ISO 21940-11 impostata, il programma segna il risultato in verde o in rosso. Se serve ancora un po' di correzione, calcola subito l'aggiunta; non è necessaria una nuova corsa di prova.
Controlli sul frantoio dal manuale di Balanset-1A
- Bilanciare solo con i martelli montati. Senza di essi lo squilibrio ritorna non appena vengono montati.
- I martelli oscillanti possono assestarsi in una nuova posizione tra una corsa e l'altra. Una prova di arresto/avviamento, cioè due corse senza cambiare nulla, mostra se le letture si ripetono.
- Molte armoniche con una piccola componente alla frequenza di rotazione di solito indicano un problema della trasmissione, non uno squilibrio. Controllare la catena di trasmissione, compreso il giunto, prima di aggiungere peso.
Risultato
Dopo la correzione abbiamo fatto girare di nuovo il frantoio e lo abbiamo controllato rispetto alle norme di esercizio. La vibrazione era significativamente inferiore, il rotore rispettava le norme e il frantoio è stato autorizzato al funzionamento continuo fin dal primo giorno di produzione.
Che cosa registra il programma dopo la corsa di verifica
- Vibrazione prima e dopo, e la riduzione in percentuale.
- Squilibrio iniziale e residuo in g·mm, verificato rispetto alla tolleranza ISO 21940-11: conforme o non conforme.
- Un report HTML pronto e una registrazione d'archivio del rotore, con i coefficienti di influenza salvati per il bilanciamento successivo.
Che cosa ha dato all'impianto
- Il frantoio è entrato in produzione già bilanciato, invece di essere bilanciato dopo il primo guasto ai cuscinetti.
- Il lavoro è stato eseguito in sede, sui cuscinetti della macchina stessa: il rotore non è stato smontato né inviato a un'officina di bilanciamento.
- Una registrazione a cui tornare: la sessione salvata è il punto di partenza per i controlli futuri dello stesso rotore.
Informazioni sullo strumento
Balanset-1A è un bilanciatore portatile a due canali e analizzatore di vibrazioni. Bilancia i rotori su uno o due piani sui loro cuscinetti e lo stesso kit funziona da vibrometro e da analizzatore di spettro. Un frantoio, un ventilatore, un separatore o un trituratore si bilancia con la stessa procedura di questa pagina.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko è ingegnere di analisi delle vibrazioni nonché fondatore e amministratore delegato di Vibromera. Da più di 15 anni bilancia macchine rotanti sul campo anziché al banco di prova: pacciamatrici, ventilatori industriali, frantoi, centrifughe, alberi e mandrini. È da questo lavoro che sono nati gli strumenti Balanset — sono stati progettati come uno strumento che il tecnico può portare fino alla macchina e usare da solo, in loco, e non come apparecchiatura da laboratorio. Vibromera è stata fondata nel 2017 e dal 2023 ha sede a Porto, in Portogallo. Qui avvengono lo sviluppo, l'assemblaggio e l'assistenza della linea Balanset. Lo strumento di punta è il Balanset-1A, un analizzatore portatile per il bilanciamento su uno e due piani e per la diagnostica delle vibrazioni. Nikolai segue personalmente l'assistenza ai clienti, la risoluzione dei casi di bilanciamento più difficili e lo sviluppo del software. Lavora con clienti in tutto il mondo, in qualsiasi lingua.
