Comprensione del bilanciamento sul campo (bilanciamento in situ)
Bilanciamento in situ, noto anche come bilanciamento in situ, è il processo di correzione del sbilanciare di un rotore mentre gira sui propri cuscinetti e sulla propria struttura di supporto, alla velocità normale di funzionamento o a una velocità ad essa vicina. A differenza dell'equilibratura in officina, in cui il rotore viene smontato e montato su un'apparecchiatura dedicata macchina equilibratrice, il bilanciamento sul campo viene eseguito in loco con la macchina completamente assemblata. Si tratta della forma pratica e quotidiana di bilanciamento del rotore per i team addetti alla manutenzione e all'affidabilità, poiché corregge il funzionamento della macchina mentre questa è effettivamente in funzione.
1. Definizione: che cos'è il bilanciamento di campo?
Il processo prevede in genere l'uso di un dispositivo portatile analizzatore di vibrazioni to measure the ampiezza e fase of the 1× (velocità di corsa) vibrazione, fissare un peso di prova di massa nota, misurare nuovamente la nuova risposta alle vibrazioni e quindi calcolare il valore richiesto peso di correzione e la sua posizione angolare. Poiché il rotore rimane nei propri cuscinetti, il risultato riflette il reale stato di funzionamento della macchina piuttosto che una condizione idealizzata su un banco di equilibratura.
È indispensabile un riferimento di fase: l'analizzatore deve sapere dove l'albero deve convertire in ogni istante un picco di vibrazione in un angolo di punto di massima massa. Tale riferimento deriva da un tachimetro che si attiva una volta per giro, solitamente tramite una striscia di nastro riflettente.
2. Perché è necessario il bilanciamento di 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 dell'assemblaggio: Lo squilibrio finale di una macchina è dato dalla somma degli squilibri di tutti i suoi componenti rotanti (girante, albero, accoppiamento(puleggia, chiavette e elementi di fissaggio). Il bilanciamento in campo corregge contemporaneamente lo squilibrio dell'intero gruppo, compresi i piccoli spostamenti verificatisi durante il rimontaggio della macchina.
- Effetti operativi: uno squilibrio può derivare da condizioni che si verificano solo durante il normale funzionamento, come ad esempio deformazione termica del rotore, forze aerodinamiche, O forze idrauliche. Questi risultati non possono essere riprodotti su una macchina equilibratrice da officina.
- Accumulo di materiale o usura: per ventilatori, soffianti e centrifughe, accumulo irregolare di prodotto o distribuzione non uniforme Indossare causa uno squilibrio che si aggrava nel tempo. Il bilanciamento sul campo è l'unico modo pratico per correggere questo problema senza ricorrere a una revisione completa.
- Impossibilità di rimozione: nel caso di macchinari di grandi dimensioni — grandi ventilatori industriali, generatori a turbina — lo smontaggio del rotore per l'equilibratura in officina risulta estremamente costoso e richiede molto tempo. L'equilibratura in loco rappresenta una soluzione molto più economica e rapida, ed è alla base dei criteri in situ in Norma ISO 21940-13.
3. Il processo di bilanciamento sul campo (metodo del coefficiente di influenza)
Il metodo più comune per il bilanciamento sul campo è il metodo del coefficiente di influenza, che segue una sequenza logica e ripetibile:
- Esecuzione iniziale: la macchina funziona alla sua velocità normale, e l'ampiezza e la fase iniziali della vibrazione 1× — le squilibrio iniziale vettore — vengono misurati e registrati.
- Posizionamento del peso di prova: la macchina viene arrestata e un peso di prova di massa nota viene fissato saldamente al rotore in una posizione angolare nota.
- Prova di prova: la macchina viene rimessa in funzione alla stessa velocità. Si misurano e si registrano la nuova ampiezza e fase delle vibrazioni (il vettore di risposta).
- Calcolo: la variazione del vettore di vibrazione causata dal peso di prova produce un coefficiente di influenza, che descrive in che misura varia la vibrazione nel punto di misura per un dato squilibrio nel punto di correzione. L'analizzatore combina questo coefficiente con il vettore iniziale — utilizzando addizione vettoriale — per calcolare con precisione la massa e l'angolo della correzione richiesta.
- Posizionamento dei pesi di correzione: la macchina viene arrestata, il peso di prova viene rimosso e il peso di correzione calcolato viene fissato in modo permanente all'angolo specificato.
- Esecuzione della verifica: la macchina viene fatta funzionare un'ultima volta per verificare che le vibrazioni siano scese a un livello accettabile, in conformità con norme quali Norma ISO 20816-1, e che il squilibrio residuo rientra nella tolleranza stabilita.
I rotori semplici vengono gestiti con bilanciamento su un solo piano; rotori più lunghi che presentano una componente di coppia richiedono bilanciamento dinamico a due piani. A calcolatore del peso di prova aiuta a scegliere un carico iniziale sicuro ed efficace per la prima prova.
4. Il bilanciamento sul campo nella pratica con un analizzatore portatile
Sul campo, l'intero ciclo descritto sopra viene eseguito utilizzando un unico strumento portatile anziché un supporto di bilanciamento. Un analizzatore portatile a due canali come il Bilanciamento-1a misura l'ampiezza e la fase su ciascun cuscinetto, calcola automaticamente i coefficienti di influenza e guida le correzioni su uno o due piani, quindi verifica lo squilibrio residuo rispetto a ISO 21940-11 Gradi di qualità dell'equilibratura. Operando direttamente sui cuscinetti della macchina alla velocità di esercizio, rileva le reali condizioni di funzionamento — inclusi gli effetti di assemblaggio, termici e aerodinamici — che una macchina da officina semplicemente non è in grado di riprodurre. Il tachimetro ottico a laser in dotazione fornisce il riferimento di fase una volta per giro tramite un piccolo pezzo di nastro riflettente, quindi non è necessaria alcuna preparazione dell'albero oltre all'applicazione della striscia di nastro.
5. Aspetti fondamentali e misure di salvaguardia
Il bilanciamento sul campo richiede competenza e un'attenta pianificazione. Come indicato in norme quali Norma ISO 21940-13, la sicurezza è fondamentale.
- Sicurezza: I pesi di prova e di correzione devono essere fissati in modo sufficientemente saldo da resistere alla forza centrifuga a velocità operativa, e l'accesso alla macchina deve essere controllato durante il funzionamento.
- Prerequisiti: prima di effettuare il bilanciamento, escludere altre cause di vibrazioni elevate sull'asse 1× — disallineamento, risonanza, a albero piegato, o meccanico scioltezza — perché il bilanciamento non può risolvere un problema che in realtà non è uno squilibrio.
- Strumentazione: Il lavoro richiede un analizzatore in grado di misurare l'ampiezza e la fase, oltre a un sensore di riferimento di fase (tachimetro). La ripetibilità delle misurazioni dipende da un montaggio corretto del sensore e da un impulso del tachimetro pulito e affidabile.
- Stabilità della velocità: la macchina deve mantenere una velocità costante durante ogni ciclo; una velocità instabile compromette i dati di fase su cui si basa l'intero calcolo.
