Comprensione del bilanciamento sul campo (bilanciamento in situ)

Definizione: Che cos'è il bilanciamento del campo?

Bilanciamento del campo, noto anche come bilanciamento in situ, è il processo di correzione dello sbilanciamento di un rotore mentre gira sui propri cuscinetti e sulla struttura di supporto, alla normale velocità di funzionamento o quasi. A differenza dell'equilibratura in officina, in cui il rotore viene rimosso e posizionato su una macchina equilibratrice specializzata, l'equilibratura sul campo viene eseguita in loco con la macchina completamente assemblata.

Il processo in genere prevede l'uso di un analizzatore di vibrazioni portatile per misurare l'ampiezza e la fase della vibrazione 1X (velocità di corsa), l'applicazione di un peso di prova di massa nota, la nuova misurazione della risposta alle vibrazioni e quindi l'utilizzo di tali informazioni per calcolare il peso di correzione richiesto e il suo posizionamento angolare.

Perché è necessario il bilanciamento del campo?

Sebbene l'equilibratura in officina sia estremamente precisa, non può tenere conto di tutti i fattori che influenzano l'equilibrio di una macchina nel suo ambiente operativo. L'equilibratura in campo è necessaria quando lo squilibrio è causato da, o può essere corretto solo considerando l'intero assemblaggio della macchina. Le cause più comuni includono:

• Squilibrio di montaggio: Lo squilibrio finale di una macchina è la somma dello squilibrio di tutti i suoi componenti rotanti (ad esempio, girante, albero, giunto, puleggia). L'equilibratura in campo corregge contemporaneamente lo squilibrio dell'intero gruppo.
• Effetti operativi: Lo sbilanciamento può essere causato da fattori che si manifestano solo in condizioni operative normali, come la distorsione termica del rotore, le forze aerodinamiche o le forze idrauliche. Questi fattori non possono essere replicati su una macchina equilibratrice da officina.
• Accumulo o usura del materiale: Per macchine come ventilatori, soffianti e centrifughe, l'accumulo non uniforme di prodotto o l'usura irregolare possono causare squilibri nel tempo. Il bilanciamento sul campo è l'unico modo pratico per correggere questo problema senza una revisione completa.
• Impraticabilità della rimozione: Per macchine di grandi dimensioni, come grandi ventilatori industriali o generatori a turbina, la rimozione del rotore per l'equilibratura in officina è estremamente costosa e richiede molto tempo. L'equilibratura in campo è una soluzione molto più economica e rapida.

Il processo di bilanciamento del campo (metodo del coefficiente di influenza)

Il metodo più comune per il bilanciamento del campo è il metodo del coefficiente di influenza, che segue un processo logico, passo dopo passo:

1. Esecuzione iniziale: La macchina viene fatta funzionare alla sua normale velocità operativa e vengono misurate e registrate l'ampiezza e la fase iniziali della vibrazione 1X (il "vettore di squilibrio").
2. Posizionamento del peso di prova: La macchina viene fermata e un peso di prova di massa nota viene fissato saldamente al rotore in una posizione angolare nota.
3. Prova di prova: La macchina viene nuovamente fatta funzionare alla stessa velocità. La nuova ampiezza e fase della vibrazione (il "vettore di risposta") vengono misurate e registrate.
4. Calcolo: La variazione del vettore di vibrazione causata dal peso di prova viene utilizzata per calcolare un "coefficiente di influenza". Questo coefficiente descrive l'entità della variazione della vibrazione nel punto di misura per una data quantità di squilibrio nel punto di correzione. L'analizzatore utilizza quindi questo coefficiente e il vettore di squilibrio iniziale per calcolare la massa e l'angolo esatti del peso di correzione richiesto.
5. Posizionamento del peso di correzione: La macchina viene arrestata, il peso di prova viene rimosso e il peso di correzione finale calcolato viene fissato in modo permanente all'angolazione specificata.
6. Esecuzione della verifica: La macchina viene fatta funzionare un'ultima volta per verificare che la vibrazione sia stata ridotta a un livello accettabile, secondo gli standard come Norma ISO 20816-1.

Considerazioni chiave e misure di salvaguardia

Il bilanciamento sul campo richiede competenza e un'attenta pianificazione. Come delineato in standard come Norma ISO 21940-13, la sicurezza è fondamentale.

• Sicurezza: I pesi di prova e di correzione devono essere fissati saldamente per resistere alle forze centrifughe alla velocità di esercizio. L'accesso alla macchina deve essere controllato durante il funzionamento.
• Prerequisiti: Prima di tentare di bilanciare, altre potenziali cause di vibrazioni elevate 1X, come disallineamento, risonanza o allentamento, dovrebbero essere esclusi.
• Strumentazione: Il processo richiede un analizzatore di vibrazioni in grado di misurare ampiezza e fase, nonché un sensore di riferimento di fase (tachimetro).

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