필드 동적 밸런싱
제1부: 동적 균형의 이론적 및 규제적 기초
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.
이 방법론의 원리는 시험 추를 설치하고 불균형 영향 계수를 계산하는 것입니다. 간단히 말해, 이 계측기는 회전하는 로터의 진동(진폭 및 위상)을 측정한 후, 사용자가 특정 평면에 작은 시험 추를 순차적으로 추가하여 추가 질량이 진동에 미치는 영향을 "교정"합니다. 진동 진폭과 위상의 변화를 기반으로, 이 계측기는 불균형을 제거하는 데 필요한 교정 추의 질량과 설치 각도를 자동으로 계산합니다.
이 접근 방식은 소위 말하는 것을 구현합니다. 3단계 방식 2면 평형 측정의 경우 초기 측정과 시험 추를 사용한 두 번의 측정(각 평면에서 한 번씩)이 필요합니다. 1면 평형 측정의 경우 일반적으로 두 번의 측정으로 충분합니다. 첫 번째는 추 없이, 두 번째는 시험 추 하나를 사용하여 측정합니다. 최신 장비에서는 필요한 모든 계산이 자동으로 수행되므로 과정이 크게 간소화되고 작업자 자격 요건이 완화됩니다.
섹션 1.1: 불균형의 물리학: 심층 분석
회전 장비의 모든 진동의 핵심에는 불균형, 즉 언밸런스가 있습니다. 언밸런스는 로터 질량이 회전축에 대해 불균일하게 분포되는 상태입니다. 이러한 불균일한 분포는 원심력을 발생시키고, 이는 다시 지지대와 전체 기계 구조의 진동을 유발합니다. 해결되지 않은 언밸런스는 베어링의 조기 마모 및 파손부터 기초 및 기계 자체의 손상에 이르기까지 치명적인 결과를 초래할 수 있습니다. 언밸런스를 효과적으로 진단하고 제거하려면 언밸런스의 유형을 명확하게 구분하는 것이 중요합니다.
불균형의 유형
정적 불균형(단일 평면): 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.
커플(모멘트) 불균형: 이 유형은 로터의 주 관성축이 질량 중심에서 회전축과 교차하지만 평행하지 않을 때 발생합니다. 커플 불평형은 크기가 같지만 방향이 반대인 두 개의 불평형 질량이 서로 다른 평면에 위치하는 것으로 나타낼 수 있습니다. 정적 상태에서 이러한 로터는 평형 상태에 있으며, 불평형은 회전 중에만 "흔들림" 또는 "흔들림"의 형태로 나타납니다. 이를 보상하기 위해 두 개의 서로 다른 평면에 최소 두 개의 보정 추를 설치하여 보상 모멘트를 생성해야 합니다.
동적 불균형: 이는 실제 조건에서 가장 흔한 유형의 불평형으로, 정적 불평형과 커플 불평형이 결합된 형태입니다. 이 경우, 로터의 주 관성 중심축이 회전축과 일치하지 않으며 질량 중심에서 교차하지 않습니다. 동적 불평형을 제거하려면 최소 두 평면에서 질량 보정이 필요합니다. Balanset-1A와 같은 2채널 계측기는 이 문제를 해결하기 위해 특별히 설계되었습니다.
준정적 불균형: 이는 관성 주축이 회전축과 교차하지만 로터의 질량 중심에서는 교차하지 않는 동적 불균형의 특수한 경우입니다. 이는 복잡한 로터 시스템을 진단하는 데 있어 미묘하지만 중요한 구분입니다.
강성 로터와 유연 로터: 중요한 차이점
밸런싱의 기본 개념 중 하나는 강성 로터와 유연 로터의 구분입니다. 이 구분은 성공적인 밸런싱의 가능성과 방법론을 결정합니다.
강성 로터: 로터는 작동 회전 주파수가 첫 번째 임계 주파수보다 현저히 낮고 원심력의 작용으로 인해 상당한 탄성 변형(편향)이 발생하지 않을 경우 강체로 간주됩니다. 이러한 로터의 밸런싱은 일반적으로 두 개의 보정 평면에서 성공적으로 수행됩니다. Balanset-1A 장비는 주로 강체 로터 작업에 적합하도록 설계되었습니다.
유연한 로터: 로터가 임계 주파수 중 하나에 근접하거나 이를 초과하는 회전 주파수에서 작동할 때 유연하다고 간주됩니다. 이 경우, 탄성 축의 처짐은 질량 중심 변위와 비슷해지며 그 자체로 전체 진동에 상당한 영향을 미칩니다.
강성 로터(2차원 평면)에 사용하는 방법으로 유연한 로터의 균형을 맞추려고 하면 종종 실패로 이어집니다. 보정 추를 설치하면 낮은 공진 속도 이하의 속도에서는 진동을 보상할 수 있지만, 작동 속도에 도달하여 로터가 휘어지면 이러한 추가 굽힘 진동 모드 중 하나를 여기시켜 진동을 증가시킬 수 있습니다. 이것이 바로 기기를 사용한 모든 작업이 올바르게 수행되었음에도 불구하고 균형 조정이 "효과가 없는" 주요 원인 중 하나입니다.
작업을 시작하기 전에 로터의 작동 속도를 알려진 (또는 계산된) 임계 주파수와 연관시켜 로터를 분류하는 것이 매우 중요합니다. 공진을 피할 수 없는 경우, 밸런싱 작업 중에 장치의 장착 조건을 일시적으로 변경하여 공진 주파수를 이동시키는 것이 좋습니다.
섹션 1.2: 규제 프레임워크: ISO 표준
균형 조정 분야의 표준은 여러 가지 핵심 기능을 수행합니다. 즉, 통일된 기술 용어를 확립하고, 품질 요구 사항을 정의하며, 무엇보다 기술적 필요성과 경제적 타당성 사이의 절충안 역할을 합니다.
ISO 21940-11 (구 ISO 1940-1): 강체 로터 밸런싱 품질 요구사항
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: e당 = (G × 9549) / n.
품질 등급 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.
허용 잔류 불균형 계산(U당): 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:
- 허용 가능한 특정 불균형의 결정(e당) 다음 공식을 사용합니다.
e 당 = (G × 9549) / n
여기서 G는 밸런싱 품질 등급(예: 2.5)이고, n은 작동 회전 주파수(rpm)입니다. e의 측정 단위는당 g·mm/kg 또는 μm입니다. - 허용 잔류 불균형의 결정(U당) 전체 로터에 대해:
U 당 = e 당 × M
여기서 M은 로터 질량(kg)입니다. U의 측정 단위는당 g·mm입니다. - Allocation of U당 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: U왼쪽 = U당 × (b/L), U오른쪽 = U당 × (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.
예: 질량이 5kg이고 3000rpm으로 작동하는 G2.5 품질 등급의 전기 모터 로터의 경우:
e당 = (2.5 × 9549) / 3000 ≈ 7.96 μm
U당 = 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: 중대형 로터 현장 밸런싱의 기준 및 보호조치
이 표준은 현장 밸런싱 프로세스를 직접 규제합니다.
장점: 제자리 균형 조정의 주요 이점은 로터가 실제 작동 조건, 즉 지지대 위에 놓인 상태에서 작동 부하 하에 균형을 이룬다는 것입니다. 이는 지지 시스템의 동적 특성과 연결된 축열 구성 요소의 영향을 자동으로 고려합니다.
단점 및 제한 사항:
- 제한된 접근: 조립된 기계에 있는 보정 평면에 접근하기 어려운 경우가 많아 무게를 설치할 가능성이 제한됩니다.
- 시범 운영의 필요성: 균형 조정 과정에는 기계를 여러 번 "시작-정지"하는 과정이 필요합니다.
- 심각한 불균형으로 인한 어려움: 초기 불균형이 매우 큰 경우, 평면 선택과 교정 중량 질량에 대한 제한으로 인해 필요한 균형 품질을 달성하지 못할 수 있습니다.
2부: Balanset-1A 장비를 사용한 밸런싱 실용 가이드
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.
섹션 2.1: 성공의 기초: 사전 밸런싱 진단 및 기계 준비
1단계: 1차 진동 진단(정말 불균형인가?)
균형 조정을 하기 전에 진동계 모드에서 예비 진동 측정을 수행하는 것이 유용합니다. Balanset-1A 소프트웨어에는 "진동계" 모드(F5 버튼)가 있어 무게추를 설치하기 전에 전체 진동과 회전 주파수(1×)에서 구성 요소의 진동을 개별적으로 측정할 수 있습니다.
전형적인 불균형 신호: 진동 스펙트럼은 로터 회전 주파수(RPM 주파수의 1배)에서 피크가 나타나야 합니다. 이 성분의 수평 및 수직 방향 진폭은 비슷해야 하며, 다른 고조파의 진폭은 훨씬 낮아야 합니다.
다른 결함의 징후: 스펙트럼에 다른 주파수(예: 2배, 3배 RPM) 또는 다중 주파수가 아닌 주파수에서 상당한 피크가 나타나는 경우, 이는 밸런싱 전에 제거해야 할 다른 문제가 있음을 나타냅니다.
2단계: 종합 기계 검사(체크리스트)
- 로터: 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.
- 베어링: 베어링 어셈블리의 과도한 유격, 이상 소음 및 과열 여부를 점검하십시오. 마모된 베어링은 안정적인 측정값을 얻을 수 없게 합니다.
- 기초와 프레임: 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.
- 구동부: 벨트 구동 방식의 경우 벨트 장력과 상태를 점검하십시오. 커플링 연결부의 경우 축 정렬 상태를 점검하십시오.
- 안전: 모든 보호 장치가 있는지, 그리고 사용 가능한지 확인하세요.
섹션 2.2: 계측기 설정 및 구성
하드웨어 설치
진동 센서(가속도계):
- 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).
- 베어링 하우징에 센서를 로터에 최대한 가깝게 설치하세요.
- 핵심 실천 사항: 최대 신호를 얻으려면 센서를 진동이 가장 심한 방향으로 설치해야 합니다. 견고한 접촉을 위해 강력한 자석 받침대 또는 나사식 마운트를 사용하십시오.
위상 센서(레이저 타코미터):
- Connect the sensor to the special input (X3 for Balanset-1A; labeled Tacho on newer revisions).
- 로터의 축이나 다른 회전 부분에 작은 반사 테이프 조각을 붙이십시오.
- 레이저 빔이 회전 전체에 걸쳐 안정적으로 목표물을 타격하도록 타코미터를 설치하십시오.
소프트웨어 구성(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.
- 수정 평면을 정의하십시오: 로터에서 수정 추를 안전하게 설치할 수 있는 위치를 선택하십시오.
섹션 2.3: 밸런싱 절차: 단계별 가이드
실행 0: 초기 측정
- 기계를 시동하고 안정적인 작동 속도로 설정하십시오. 이후 모든 작동에서 회전 속도가 동일하게 유지되는 것이 매우 중요합니다.
- 프로그램에서 측정을 시작하십시오. 기기는 초기 진동 진폭 및 위상 값을 기록합니다.
실행 1: 1번 평면의 시험 중량
- 기계를 멈추세요.
- 시험 중량 선택: 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.
- 시험추 설치: 무게를 측정한 시험용 추를 1면의 알려진 반지름에 단단히 부착합니다. 각도 위치를 기록합니다.
- 동일한 안정적인 속도로 기계를 시작하세요.
- 두 번째 측정을 수행하십시오.
- 기기를 중지하고 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.
실행 2: 평면 2의 시험 중량(2개 평면 밸런싱용)
- 2단계의 절차를 정확히 반복하되, 시험용 추를 2번 평면에 설치하십시오.
- 시작, 측정, 정지 및 remove the trial weight (or leave it with the "Leave on rotor" box checked, as in Run 1).
교정추의 계산 및 설치
- 시험 운행 중에 기록된 벡터 변화를 바탕으로, 프로그램은 각 평면의 교정 중량의 질량과 설치 각도를 자동으로 계산합니다.
- 설치 각도는 일반적으로 로터 회전 방향으로 시험 중량 위치에서 측정됩니다.
- 영구적인 교정용 추를 단단히 부착하십시오. 용접을 사용할 경우 용접 부위 자체에도 질량이 있다는 점을 기억하십시오.
Run T (Trim): Verification measurement and fine balancing
- 기계를 다시 시작하세요.
- 잔류 진동 수준을 평가하기 위해 제어 측정을 수행합니다.
- 획득한 값을 ISO 1940-1에 따라 계산된 허용오차와 비교합니다.
- 진동이 여전히 허용 오차를 초과하는 경우, 계측기는 미세한 보정값을 계산합니다.
- 완료되면 보고서와 영향 계수를 저장하여 향후에 활용할 수 있도록 하십시오.
3부: 고급 문제 해결 및 문제 해결
이 섹션에서는 필드 밸런싱의 가장 복잡한 측면, 즉 표준 절차로는 결과를 얻을 수 없는 상황에 대해 설명합니다.
안전 조치
우발적 시작 방지(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.
개인 보호 장비: 안전 고글 또는 안면 보호대 착용은 필수입니다. 옷은 헐렁한 부분이 없는 몸에 꼭 맞는 옷을 입어야 합니다. 긴 머리는 머리 덮개 아래로 넣어야 합니다.
기계 주변의 위험 구역: 평형 유지 구역에 허가받지 않은 사람의 접근을 제한하십시오. 시험 운전 중에는 장치 주변에 차단벽이나 경고 테이프를 설치합니다. 위험 구역 반경은 최소 3~5미터입니다.
안정적인 무게 부착: When attaching trial or permanent corrective weights, pay special attention to their fixation. An ejected weight becomes a dangerous projectile.
전기 안전: 일반적인 전기 안전 수칙을 준수하십시오. 접지된 콘센트를 사용하고, 젖었거나 전기가 흐르는 곳에 케이블을 설치하지 마십시오.
제3.1절: 측정 불안정성 진단 및 해결 방안
징후: 동일한 조건에서 반복 측정하는 경우, 진폭 및/또는 위상 값이 크게 변합니다("플로트", "점프"). 이로 인해 보정 계산이 불가능합니다.
근본 원인: 계측기는 오작동하는 것이 아닙니다. 시스템의 진동 반응이 불안정하고 예측 불가능하다는 것을 정확하게 보고하고 있습니다.
체계적인 진단 알고리즘:
- 기계적 느슨함: 이것이 가장 흔한 원인입니다. 베어링 하우징 장착 볼트와 프레임 앵커 볼트의 조임 상태를 확인하십시오. 기초 또는 프레임에 균열이 있는지 확인하십시오.
- 베어링 결함: 구름 베어링의 과도한 내부 간극이나 베어링 셸의 마모는 축이 지지대 내부에서 불규칙적으로 움직이게 합니다.
- 프로세스 관련 불안정성:
- 공기역학(팬): 난류, 날개에서 발생하는 유동 박리는 불규칙적인 힘의 영향을 일으킬 수 있습니다.
- 유압(펌프): 캐비테이션은 불균형으로 인한 주기적인 신호를 가리는 강력하고 불규칙적인 유압 충격을 발생시킵니다.
- 내부 질량 이동(분쇄기, 제분기): 로터 내부에서 물질이 재분배되어 "이동식 불균형"으로 작용할 수 있습니다.
- 공명: 작동 속도가 구조물의 고유 진동수에 매우 가까울 경우, 아주 작은 속도 변화라도 진동 진폭과 위상에 큰 변화를 일으킬 수 있습니다.
- 열 효과: 기계가 예열됨에 따라 열팽창으로 인해 축이 휘거나 정렬이 변경될 수 있습니다.
섹션 3.2: 균형이 도움이 되지 않을 때: 근본적인 결함 식별
징후: 균형 조정 절차가 완료되었고 측정값은 안정적이지만 최종 진동은 여전히 높습니다.
Using the vibration spectrum for differential diagnosis (in the Balanset software: F8 - Charts, "F5-Spectrum (Hz)" tab):
- 축 정렬 불량: 주요 징후 - 2배 RPM 주파수에서 높은 진동 피크 발생. 높은 축 방향 진동이 특징적입니다.
- 롤링 베어링 결함: 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.
- 샤프트 휨: 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.
- 전기 문제(전기 모터): 자기장 비대칭은 공급 주파수의 두 배(50Hz 네트워크의 경우 100Hz)로 진동을 유발할 수 있습니다.
일반적인 밸런싱 오류 및 예방 팁
- 결함이 있거나 더러운 로터의 밸런싱: 균형을 맞추기 전에 항상 메커니즘의 상태를 확인하십시오.
- 시험 중량이 너무 작음: 20-30% 진동 변화 규칙을 목표로 하십시오.
- Inconsistent operating speed between runs: 모든 측정 동안 회전 속도를 항상 일정하고 동일하게 유지하십시오.
- 위상 및 마크 오류: 각도 측정 과정을 주의 깊게 모니터링하십시오. 교정용 추의 각도는 일반적으로 회전 방향으로 시험용 추의 위치를 기준으로 측정합니다.
- 잘못된 부착 또는 무게 손실: 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.
밸런싱 품질 기준
| 품질 등급 G | Balance quality grade G = e당·ω (mm/s) | 로터 유형(예) |
|---|---|---|
| G4000 | 4000 | 저속 해양 디젤 엔진의 단단히 고정된 크랭크축 |
| G1600 | 1600 | 대형 2행정 엔진의 크랭크샤프트 |
| 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 | 가스 및 증기 터빈 로터, 터보 압축기, 공작기계 구동 장치 |
| 지1 | 1 | 연삭기 드라이브, 스핀들 |
| G0.4 | 0.4 | 정밀 연삭기 스핀들, 자이로스코프 |
Note: the grade number is the product e당·ω in mm/s. The permissible specific unbalance itself is speed-dependent: e당 = (G × 9549) / n [μm]. Example: G6.3 at 1500 rpm gives e당 = 40.1 μm; at 3000 rpm it gives 20.1 μm.
| 결함 유형 | 주요 스펙트럼 주파수 | 위상 특성 | 기타 증상 |
|---|---|---|---|
| 불균형 | 1회전 | 안정적인 | 방사형 진동이 우세하다 |
| 축 정렬 불량 | 1배, 2배, 3배 RPM | 불안정할 수 있음 | 높은 축 진동 - 주요 신호 |
| 기계적 풀림 | 1배, 2배 및 다중 고조파 | 불안정한 "점프" | 시각적으로 눈에 띄는 움직임 |
| 롤링 베어링 결함 | 고주파(BPFO, BPFI 등) | RPM과 동기화되지 않음 | 외부 소음, 온도 상승 |
| 공명 | 작동 속도가 고유 주파수와 일치합니다. | 공진을 통과할 때 위상이 180° 변경됩니다. | 진동 진폭은 특정 속도에서 급격히 증가합니다. |
4부: 자주 묻는 질문 및 응용 프로그램 참고 사항
섹션 4.1: 일반적인 자주 묻는 질문(FAQ)
1-플레인 밸런싱과 2-플레인 밸런싱은 언제 사용해야 할까요?
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.
시험용 추로 인해 진동이 위험할 정도로 증가하면 어떻게 해야 할까요?
즉시 기계를 정지하십시오. 이는 시험용 추가 기존의 무거운 지점 근처에 설치되어 불균형을 악화시켰음을 나타냅니다. 해결 방법은 시험용 추가 원래 위치에서 180도 이동한 후 측정을 다시 수행하는 것입니다. 이렇게 하면 시험용 추가 기존의 불균형을 가중시키는 대신 반대 방향으로 작용하게 됩니다.
저장된 영향 계수를 다른 기계에 사용할 수 있나요?
네, 하지만 기계가 완전히 동일한 경우에만 가능합니다. 즉, 동일한 모델, 동일한 로터, 동일한 기초, 동일한 베어링을 사용해야 합니다. 구조적 강성에 변화가 생기면 영향 계수가 변경되어 유효하지 않게 됩니다. 따라서 정확한 보정 계산을 위해서는 새로운 기계를 도입할 때마다 항상 새로운 시험 운전을 실시하는 것이 가장 좋습니다.
정적 불균형과 동적 불균형의 차이점은 무엇인가요?
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.
균형 측정값이 불안정한(부동한) 이유는 무엇입니까?
불안정한 측정값은 시스템의 진동 응답이 예측 불가능함을 나타냅니다. 일반적인 원인으로는 기계적 느슨함(헐거운 볼트, 균열), 과도한 유격이 있는 마모된 베어링, 공정 불안정성(펌프의 캐비테이션, 팬의 난류), 공진(고유 진동수에 가까운 작동 속도), 예열 중 열 효과 또는 인접 장비의 진동 등이 있습니다. 밸런싱 작업을 시도하기 전에 이러한 문제를 해결하십시오.
2면 평형법에서 3회 실행법이란 무엇인가요?
3단계 측정 방법은 다음과 같습니다. 0차 측정: 기준 진동을 설정하기 위해 시험 추 없이 초기 측정을 수행합니다. 1차 측정: 1번 평면에 시험 추를 설치하여 그 영향을 파악합니다. 2차 측정: 시험 추를 2번 평면으로 옮겨 측정합니다. 이 세 가지 측정값을 바탕으로, 장비는 영향 계수 방법을 사용하여 두 평면에 필요한 정확한 보정 추 값을 계산합니다.
ISO 1940-1에 따라 허용 가능한 잔류 불균형을 어떻게 계산합니까?
First calculate permissible specific unbalance: e당 = (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: U당 = 이당 × M, where M is rotor mass in kg. For example, a 5 kg rotor at 3000 RPM with G2.5: e당 = (2.5 × 9549)/3000 = 7.96 μm, U당 = 7.96 × 5 = 39.8 g·mm.
정확한 균형을 맞추기 위해 필요한 최소 시험 중량 효과는 무엇입니까?
시험용 추는 진동 진폭을 최소 20~30T, 또는 위상각을 최소 20~30도 변화시켜야 합니다. 변화가 너무 작으면 유용한 신호가 측정 노이즈에 묻혀 보정 계산이 부정확해집니다. 변화가 없다면 충분한 변화가 나타날 때까지 (안전한 범위 내에서) 시험용 추의 질량을 증가시키십시오.
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.
| 징후 | 가능한 원인 | 권장 작업 |
|---|---|---|
| 불안정/"부동" 판독값 | 기계적 느슨함, 베어링 마모, 공진, 공정 불안정성, 외부 진동 | Tighten all bolted connections, check bearing play, conduct coast-down test (the RunDown tab in the F5 - Vibration Meter mode), stabilize operating regime |
| 여러 사이클 후에도 내성을 얻을 수 없음 | 영향 계수가 잘못되었거나, 로터가 유연하거나, 숨겨진 결함(정렬 불량)이 존재할 수 있습니다. | 적절하게 선택된 무게로 시험 가동을 반복하고, 로터의 유연성을 확인하고, FFT를 사용하여 다른 결함을 찾으십시오. |
| 균형 조정 후 진동은 정상이지만 빠르게 돌아옴 | 교정 중량 배출, 로터에 제품 축적, 열 변형 | 보다 신뢰할 수 있는 무게 부착 방식(용접)을 사용하고 정기적인 로터 청소 일정을 시행하십시오. |
섹션 4.2: 특정 장비 유형에 대한 밸런싱 가이드
Industrial fans and induced-draft (ID) fans:
- 문제: 칼날에 제품이 쌓이거나 마모가 심해 균형이 깨지기 쉽습니다.
- 절차: 작업 시작 전에 임펠러를 항상 철저히 청소하십시오. 불안정성을 유발할 수 있는 공기역학적 힘에 주의하십시오.
펌프:
- 문제: 주요 적 - 캐비테이션.
- 절차: 밸런싱 작업을 하기 전에 입구(NPSHa)에 충분한 캐비테이션 여유가 있는지 확인하십시오. 흡입 배관이 막히지 않았는지 확인하십시오.
분쇄기, 분쇄기 및 멀처:
- 문제: 극심한 마모, 해머 파손 또는 마모로 인한 큰 불균형 변화 가능성.
- 절차: 작동 부품의 무결성 및 부착 상태를 확인하십시오. 추가적인 기계 프레임 고정 작업이 필요할 수 있습니다.
전기 모터 전기자:
- 문제: 기계적 진동원과 전기적 진동원이 모두 있을 수 있습니다.
- 절차: Use the vibration spectrum (F8 - Charts) to check for vibration at twice the supply frequency. Its presence indicates electrical malfunction, not unbalance.
결론
Balanset-1A와 같은 휴대용 계측기를 사용하여 현장에서 로터의 동적 밸런싱을 수행하는 것은 산업 장비 작동의 신뢰성과 효율성을 높이는 강력한 도구입니다. 그러나 이 절차의 성공 여부는 계측기 자체보다는 전문가의 자격과 체계적인 접근 방식을 적용하는 능력에 달려 있습니다.
핵심 원칙:
- 준비가 결과를 결정합니다: 로터의 철저한 청소, 베어링 및 기초 상태 점검, 그리고 예비 진동 진단은 성공적인 밸런싱을 위한 필수 조건입니다.
- 표준 준수는 품질의 기본입니다. ISO 1940-1을 적용하면 주관적인 평가가 객관적이고 측정 가능하며 법적으로 중요한 결과로 전환됩니다.
- 이 기구는 밸런서일 뿐만 아니라 진단 도구이기도 합니다. 균형 감각 상실이나 읽기 불안정은 더 심각한 문제를 나타내는 중요한 진단 징후입니다.
- 비표준 작업을 해결하려면 프로세스 물리학을 이해하는 것이 중요합니다. 강성 로터와 연성 로터의 차이점을 알고 공진의 영향을 이해하면 전문가들은 올바른 결정을 내릴 수 있습니다.
이 가이드에 제시된 권장 사항을 따르면 기술 전문가들은 일반적인 작업에 성공적으로 대처할 뿐만 아니라 회전 장비 진동과 관련된 복잡하고 까다로운 문제들을 효과적으로 진단하고 해결할 수 있습니다.








