Comprensione del metodo a tre passaggi nel bilanciamento del rotore
Il metodo a tre esecuzioni è la procedura più utilizzata per bilanciamento dinamico a due piani. Determina il pesi di correzione necessari in due piani di correzione utilizzando esattamente tre serie di misurazioni: una serie iniziale per stabilire la linea di base sbilanciare condizione, seguita da due sequenziali prova-peso una per ogni piano. Tre corse sono il minimo teorico che descrive ancora pienamente un sistema a due piani, motivo per cui questo metodo è diventato la norma per il lavoro sul campo.
Il sistema raggiunge un eccellente equilibrio tra precisione ed efficienza, richiedendo un minor numero di avviamenti e arresti della macchina rispetto al sistema di controllo della qualità. metodo a quattro esecuzioni pur raccogliendo dati sufficienti per calcolare correzioni efficaci per la grande maggioranza delle bilanciamento compiti.
1. La procedura a tre corse, passo dopo passo
La procedura segue una sequenza semplice e sistematica. A ogni corsa, la vibrazione viene acquisita come vettore - sia in ampiezza che in fase - su ciascuno dei due cuscinetti, poiché entrambe le informazioni sono necessarie per localizzare, e non solo dimensionare, lo squilibrio.
Esecuzione 1 - Misurazione iniziale della linea di base
La macchina funziona alla sua velocità di bilanciamento nella sua condizione di squilibrio, così come è stata trovata. Vibrazioni viene misurato in entrambi i punti di appoggio (cuscinetto 1 e cuscinetto 2), registrando ampiezza e angolo di fase. Questi rappresentano i vettori di vibrazione prodotti dalla distribuzione originale dello squilibrio.
- Misurazione al cuscinetto 1: ampiezza A₁, fase θ₁
- Misurazione al cuscinetto 2: ampiezza A₂, fase θ₂
- Scopo: stabilisce la condizione di base (O₁ e O₂) che deve essere corretta
Esecuzione 2 - Prova di peso nel piano di correzione 1
La macchina viene arrestata e un peso di prova noto (T₁) viene temporaneamente fissato in una posizione angolare contrassegnata con precisione nel primo piano di correzione (tipicamente vicino al cuscinetto 1). La macchina viene riavviata alla stessa velocità e le vibrazioni vengono nuovamente misurate su entrambi i cuscinetti.
- Aggiungere: peso di prova T₁ con angolo α₁ nel piano 1
- Misurazione al cuscinetto 1: nuovo vettore (O₁ + effetto di T₁)
- Misurazione al cuscinetto 2: nuovo vettore (O₂ + effetto di T₁)
- Scopo: rivela come un peso nel piano 1 influenzi le vibrazioni su entrambi i cuscinetti
Lo strumento calcola il coefficienti di influenza per il piano 1 sottraendo i valori iniziali a quelli nuovi.
Esecuzione 3 - Prova di peso nel piano di correzione 2
Il primo peso di prova viene rimosso e un secondo peso di prova (T₂) viene montato in una posizione contrassegnata nel secondo piano (in genere vicino al cuscinetto 2). Un'ulteriore prova registra nuovamente le vibrazioni su entrambi i cuscinetti.
- Rimuovere: peso di prova T₁ dal piano 1
- Aggiungere: peso di prova T₂ con angolo α₂ nel piano 2
- Misurazione al cuscinetto 1: nuovo vettore (O₁ + effetto di T₂)
- Misurazione al cuscinetto 2: nuovo vettore (O₂ + effetto di T₂)
- Scopo: rivela come un peso nel piano 2 influenzi le vibrazioni su entrambi i cuscinetti
Lo strumento ora dispone di un set completo di quattro coefficienti di influenza che descrivono il modo in cui ciascun piano influenza ciascun cuscinetto.
2. Calcolo dei pesi di correzione
Una volta completate le tre corse, il software di bilanciamento esegue matematica vettoriale per risolvere i pesi di correzione.
La matrice dei coefficienti di influenza
Dalle tre corse vengono determinati quattro coefficienti:
- α₁₁: come il Piano 1 influisce sul Cuscinetto 1 (effetto primario)
- α₁₂: come il piano 2 influisce sul cuscinetto 1 (accoppiamento trasversale)
- α₂₁: come il piano 1 influisce sul cuscinetto 2 (accoppiamento trasversale)
- α₂₂: come il piano 2 influisce sul cuscinetto 2 (effetto primario)
Risolvere il sistema
Lo strumento risolve due equazioni vettoriali simultanee per W₁ (correzione per il piano 1) e W₂ (correzione per il piano 2):
- α₁₁ · W₁ + α₁₂ · W₂ = -O₁ (per annullare la vibrazione sul cuscinetto 1)
- α₂₁ · W₁ + α₂₂ · W₂ = -O₂ (per annullare le vibrazioni sul cuscinetto 2)
La soluzione fornisce sia la massa che la posizione angolare richiesta per ogni peso di correzione. Se l'angolo calcolato cade su un'ostruzione o tra le sedi delle pale fisse, la risposta può essere ridistribuita su posizioni raggiungibili usando correzione della divisione.
Fasi finali
- Rimuovere entrambi i pesi di prova.
- Installare i pesi di correzione permanenti calcolati in entrambi i piani.
- Eseguire un passaggio di verifica per confermare che le vibrazioni sono scese a livelli accettabili.
- Se necessario, eseguire un bilanciamento del trim per perfezionare il risultato.
3. Vantaggi del metodo delle tre corse
Diversi punti di forza hanno reso le tre corse lo standard industriale per il lavoro su due piani.
Efficienza ottimale
Tre prove sono il minimo necessario per stabilire quattro coefficienti di influenza: una base e una prova per piano. In questo modo si riducono al minimo i tempi di inattività, pur caratterizzando l'intero sistema.
Affidabilità comprovata
Decenni di esperienza sul campo dimostrano che tre corse forniscono dati sufficienti per un bilanciamento affidabile della grande maggioranza delle macchine industriali.
Risparmio di tempo e di costi
Rispetto al metodo a quattro prove, l'abbandono di una prova riduce i tempi di equilibratura di circa 20%, il che si traduce direttamente in una riduzione dei tempi di inattività e dei costi di manodopera.
Esecuzione più semplice
Un minor numero di prove significa una minore gestione dei pesi di prova, minori possibilità di errore e una gestione dei dati più semplice.
Adatto alla maggior parte delle applicazioni
Per le macchine tipiche con accoppiamento trasversale moderato e ragionevole tolleranze di bilanciamento, tre corse danno sempre risultati positivi.
4. Quando utilizzare il metodo delle tre corse
Il metodo delle tre corse è adatto:
- Bilanciamento industriale di routine: motori, ventilatori, pompe, soffianti - la maggior parte delle apparecchiature rotanti.
- Requisiti di precisione moderati: bilanciamento dei gradi di qualità da G 2,5 a G 16, definito nell'ambito del moderno ISO 21940-11 (che ha sostituito la ben nota ISO 1940-1).
- Applicazioni di bilanciamento in campo: bilanciamento in situ dove è importante ridurre al minimo i tempi di inattività.
- Sistemi meccanici stabili: apparecchiature in buone condizioni con una risposta lineare.
- Geometrie standard del rotore: rotori rigidi del tipico rapporto lunghezza/diametro.
5. Limitazioni e quando non usarlo
Tre corse possono essere insufficienti in alcuni casi.
Quando si preferisce il metodo delle quattro corse
- Alta precisione: tolleranze molto strette (da G 0,4 a G 1,0), per le quali il controllo di linearità supplementare di un quarto ciclo è prezioso.
- Forte accoppiamento trasversale: piani molto vicini tra loro, o altamente asimmetrici rigidità.
- Caratteristiche del sistema sconosciute: Primo bilanciamento di attrezzature insolite o personalizzate
- Macchinario problematico: apparecchiature che mostrano segni di comportamento non lineare o guasti meccanici.
Quando può bastare un piano singolo
- Rotori stretti, a disco, dove lo squilibrio dinamico è minimo.
- Casi in cui solo una posizione del cuscinetto presenta vibrazioni significative.
6. Confronto con altri metodi
Metodo a tre o a quattro corse
| Aspetto | Tre run | Quattro corse |
|---|---|---|
| Numero di corse | 3 (iniziale + 2 prove) | 4 (iniziale + 2 prove + combinate) |
| Tempo richiesto | Più corto | ~20% più lungo |
| Controllo della linearità | No | Sì (Esegui 4 verifiche) |
| Applicazioni tipiche | lavoro industriale di routine | Attrezzature critiche ad alta precisione |
| Precisione | Buono | Eccellente |
| Complessità | Inferiore | Più alto |
Metodo a tre corse vs metodo a piano singolo
Il metodo a tre run è fondamentalmente diverso da bilanciamento su un solo piano, che utilizza solo due esecuzioni (iniziale più una prova) ma può correggere solo un piano e non può affrontare squilibrio di coppia. Quando un rotore è sufficientemente lungo da permettere alle sue due estremità di portare lo squilibrio in modo indipendente, è necessario un lavoro su due piani e quindi il metodo a tre corse.
7. Migliori pratiche per il successo
Selezione del peso di prova
- Scegliere i pesi di prova che producono una variazione dell'ampiezza di vibrazione di 25-50%.
- Troppo piccolo: rapporto segnale/rumore basso ed errori di calcolo
- Troppo grande: rischio di risposta non lineare o livelli di vibrazione non sicuri
- Utilizzare dimensioni simili in entrambi i piani per ottenere una qualità di misura costante. A calcolatore del peso di prova fornisce una prima stima attendibile dalla massa e dalla velocità del rotore.
Coerenza operativa
- Mantenere esattamente la stessa velocità per tutte e tre le corse.
- Se necessario, consentire la stabilizzazione termica tra le varie tirature.
- Mantenere costanti le condizioni di processo (flusso, pressione, temperatura).
- Utilizzare posizioni e metodi di montaggio dei sensori identici.
Qualità dei dati
- Effettuare diverse letture per ogni corsa e calcolarne la media.
- Confermare che le misure di fase sono coerenti e ripetibili.
- Verificare che i pesi di prova producano cambiamenti chiaramente misurabili
- Osservate le anomalie che suggeriscono un errore di misurazione.
Precisione di installazione
- Segnare e verificare con cura le posizioni angolari dei pesi di prova.
- Assicurarsi che i pesi di prova siano ben fissati e non si spostino durante le corse.
- Installare i pesi di correzione finali con la stessa cura.
- Ricontrollare le masse e gli angoli prima della corsa di verifica.
8. Risoluzione dei problemi comuni
Scarsi risultati dopo la correzione
Possibili cause:
- Pesi di correzione installati con angoli sbagliati o con masse sbagliate
- Le condizioni operative sono cambiate tra le prove e l'installazione correttiva
- Problemi meccanici scioltezza, disallineamento - non affrontati prima del bilanciamento.
- Risposta non lineare del sistema.
I pesi di prova producono una piccola risposta
Soluzioni:
- Utilizzare pesi di prova più grandi o posizionarli a un raggio maggiore
- Controllare il montaggio del sensore e la qualità del segnale.
- Verificare che la velocità di funzionamento sia corretta.
- Considerare se il sistema ha un livello di smorzamento o bassa sensibilità di risposta.
Misure incoerenti
Soluzioni:
- Lasciare più tempo per la stabilizzazione termica e meccanica.
- Migliorare il montaggio del sensore: perni anziché magneti.
- Isolare da fonti di vibrazioni esterne.
- Risolvere problemi meccanici che causano comportamenti variabili
9. Il metodo delle tre corse sul campo
Poiché non richiede una macchina equilibratrice e solo una manciata di avviamenti, il metodo a tre corse è l'ideale per il lavoro in loco con uno strumento portatile. Un analizzatore a due canali come il Bilanciamento-1a legge l'ampiezza e la fase su entrambi gli appoggi attraverso una corsa per piano, calcola automaticamente i coefficienti di influenza e restituisce la massa e l'angolo per ogni peso di correzione - quindi verifica la squilibrio residuo rispetto al grado ISO 21940-11 scelto, una volta montati i pesi. Lavorando nei cuscinetti della macchina alla velocità di esercizio, il metodo cattura le reali condizioni di funzionamento del rotore, il che è esattamente ciò che rende il metodo a tre corse così affidabile. bilanciamento in situ.
