Centrifugų balansavimas: pramoninių centrifugų balansavimo procedūra vietoje
Lauko techniko informacinis leidinys, skirtas dviejų plokštumų dinaminiam dekanterų, diskinių krūvelių, krepšių ir vamzdinių centrifugų balansavimui – neišimant rotoriaus iš mašinos.
Kodėl centrifugos disbalansas kainuoja daugiau nei manote
Centrifugos veikia tokiu greičiu, kokio dauguma pramoninių mašinų niekada nepasiekia. 3000 aps./min. sukimosi greičiu veikiantis dekanteris atlieka 50 apsisukimų per sekundę. Diskinis separatorius, veikiantis 6000 aps./min., – 100 apsisukimų per sekundę. Esant tokiam greičiui, net ir gramai disbalanso sukuria jėgas, matuojamas kiloniutonais.
Fizika negailestinga: išcentrinė jėga auga proporcingai greičio kvadratui. Disbalansas, sukuriantis 50 N jėgą esant 3000 aps./min., sukuria 200 N jėgą esant 6000 aps./min. – keturis kartus daugiau iš tų pačių kelių gramų. Kiekvienas trūkstamas metalo gabalėlis, kiekvienas nelygus apnašas ant dubens sienelės, kiekviena nedidelė spiralės asimetrija – visa tai sustiprėja didėjant greičiui.
Štai ką tai reiškia praktiškai:
Nesubalansuotos centrifugos guolius sunaudoja 3–5 kartus greičiau. Vienas komplektas: 800–3000 €+.
Svyruojantys rotoriai sumažina produkto grynumą ir padidina kietųjų dalelių kiekį koncentrate.
Viršija darbo vietos ribas. Girdimas visame procesų pastate.
Guolių keitimas + prarasta gamyba + skubus pirkimas + viršvalandžiai.
Be tiesioginių išlaidų, yra ir subtilesnė problema. Farmacijos ir maisto perdirbimo centrifugos turi atitikti griežtus kokybės standartus. Vibruojanti centrifuga atskyrimą atlieka netolygiai – partijos, kurios turėtų atitikti kokybės kontrolę, to nedaro. Farmacijos pramonėje nepavykusi partija yra ne tik atliekos; tai atitikties įvykis, priežasties tyrimas ir potencialus reguliavimo signalas.
Vienas neplanuotas centrifugos sustabdymas nepertraukiamo cheminio proceso metu gali kainuoti 15 000–50 000 eurų prarastos produkcijos, priklausomai nuo produkto. Rotoriaus balansavimas trunka 1–2 valandas ir kainuoja tik dalį laiko. Ekonominiai aspektai nėra subtilūs.
Centrifugų tipai ir jų balansavimo skirtumai
Dviejų plokštumų bandomojo svorio metodas taikomas visų tipų centrifugoms. Tačiau prieigos taškai, korekcijos plokštumų vietos ir tipiniai disbalanso šaltiniai labai skiriasi. Žinodami mašinos tipą prieš atvykdami, sutaupote laiko ir išvengiate netikėtumų.
Dekanterio centrifugos
Ilgas, cilindrinis dubuo su vidiniu sraigtiniu konvejeriu. Du atskiri rotoriai (dušo ir sraigtinio konvejerio), kurie turi būti subalansuoti atskirai. Disbalansas paprastai atsiranda dėl sraigtinių sparnų susidėvėjimo, netolygaus kietųjų dalelių kaupimosi arba nedidelio dubens deformavimosi dėl terminio ciklavimo. Korekcinės plokštumos yra ant galinių flanšų arba stebulės paviršių.
Diskinių krūvelių separatoriai
Didelės spartos vertikalios mašinos su kūginių diskų krūva. Labai jautrios disbalansui dėl didelių apsukų. Dažniausios priežastys: trūkstamas arba pasislinkęs diskas, nelygios nuosėdų kišenės, purkštukų susidėvėjimas. Korekcija paprastai atliekama bako viršuje ir apačioje. Norint pasiekti, reikia nuimti dangtį – tam pasiruoškite.
Krepšelių (luptuvų) centrifugos
Perforuotas filtravimo krepšelis. Dažniausias disbalanso šaltinis yra netolygus pyrago pasiskirstymas – produktas netiekiamas simetriškai, todėl vienoje pusėje kaupiasi daugiau masės. Tuščio krepšelio balansavimas yra tik pusė darbo; taip pat reikėtų atkreipti dėmesį į padavimo pasiskirstymą. Korekcija atliekama ant krepšelio krašto arba stebulės.
Vamzdinės centrifugos
Itin didelio greičio, mažo skersmens dubenys. Labai griežti balansavimo tolerancijos lygiai (dažnai G1,0 ar geresni). Disbalansas net nuo miligramų yra reikšmingas. Paprastai jie yra subalansuoti dirbtuvėse, tačiau vietoje balansuojamas apdailinis balansavimas po pakartotinio įdiegimo pagerina rezultatus. Naudokite labai mažus bandomuosius svarelius – 0,1–0,5 g.
Kodėl parduotuvių balansavimo nepakanka
Dauguma centrifugų rotorių yra subalansuoti gamykloje arba balansavimo dirbtuvėse prieš montavimą. Tad kodėl vibracija dažnai vėl atsiranda mašinai veikiant?
Nes dirbtuvių balansavimas ir realios darbo sąlygos yra skirtingos aplinkos.
Skirtingi guoliai. Balansavimo staklės naudoja savo tikslų veleną ir guolius. Centrifuga naudoja savo guolius, kurie turi skirtingus tarpus, išankstinį įtempimą ir suderinimą. Rotorius, kuris balansavimo staklėse atrodė "idealiai", tikrame korpuse įstatomas šiek tiek kitaip.
Tinkamumo tolerancijos. Kai išimate rotorių, jį transportuojate, balansuojate ir vėl sumontuojate, kiekvienoje sąsajoje kaupiasi klaidos: kūginio lizdo kontaktas, movos tinkamumas, fiksavimo veržlės sukimo momentas, rakto padėtis. Kiekvienas šaltinis atskirai yra mažas. Kartu jie gali pridėti 5–15 mikronų ekscentriciteto – pakankamai, kad vibracija esant dideliems apsisukimams viršytų priimtinas ribas.
Veikimo sąlygos. Dėl terminio plėtimosi proceso temperatūroje keičiasi guolių tarpai ir veleno sulygiavimas. Išcentrinė apkrova, veikianti dubenį dideliu greičiu, sukuria elastinę deformaciją, kurios nebuvo dirbtuvių balansavimo staklėse. Dubens viduje esanti proceso medžiaga visiškai pakeičia masės pasiskirstymą.
Balansavimas vietoje pašalina visas šias problemas. Jūs matuojate vibraciją tikruose guoliuose, realiu greičiu, realiomis terminėmis sąlygomis. Jūsų apskaičiuota korekcija atsižvelgia į viską – nes matuojate tikrąją veikimo būseną, o ne jos apytikslį dydį.
Centrifugoms, kurių sukimosi greitis viršija 3000 aps./min., visada planuokite balansavimą vietoje po įrengimo, net jei rotorius buvo subalansuotas dirbtuvėse. Paprastai pagerėja 30–60% mažesnė liekamoji vibracija, palyginti su vien tik dirbtuvių balansavimu.
Balansavimo procedūra – žingsnis po žingsnio
Tai standartinė dviejų plokštumų bandomojo svorio procedūra, pritaikyta centrifugos specifikai. Bendras laikas: 1–2 valandos įprastam darbui. Pirmą kartą nustatant, skirkite iki 3 valandų, įskaitant išankstinę apžiūrą.
Reikalinga įranga: Balanset-1A nešiojamas balansyras, nešiojamas kompiuteris, bandomieji svareliai, korekciniai svareliai (nerūdijančio plieno, skirti procesinėms centrifugoms), pagrindiniai įrankiai, elektroninės svarstyklės.
Centrifugos kaupia didelę sukimosi energiją. Įsitikinkite, kad visuose nematavimo etapuose yra įdiegtos blokavimo / žymėjimo procedūros. Patikrinkite: ar nėra įtrūkusio centrifugos indo, ar nėra guolio laisvumo (patikrinkite ranka), ar nėra atsilaisvinusių tvirtinimo varžtų, ar centrifugoje nėra apdorojimo medžiagos (pirmiausia išleiskite ir išvalykite). Balansavimas koreguoja masės pasiskirstymą – jis nepašalina mechaninių pažeidimų.
Išankstinis patikrinimas ir pasiruošimas
Ištuštinkite centrifugą ir išimkite proceso medžiagą iš dubens arba krepšio. Vizualiai apžiūrėkite rotorių: ar nėra trūkstamų dalių, įtrūkimų, didelių nuosėdų ir spiralės susidėvėjimo požymių (dekanteriai). Patikrinkite guolių būklę – ranka pasukite veleną. Jei pastebimas laisvumas, prieš balansuojant guolius reikia pakeisti.
Diskų krūvelių mašinose patikrinkite, ar visi diskai yra ir ar jie tinkamai įdėti. Vieno pasislinkusio disko sukimasis 6000 aps./min. gali sukelti kelis šimtus gramų atitinkamą disbalansą.
Sumontuokite jutiklius ir tachometrą
Ant kiekvieno guolio korpuso pritvirtinkite po vieną akselerometrą, orientuotą radialine kryptimi (statmenai velenui). Naudokite magnetinius laikiklius iš „Balanset-1A“ rinkinio. Vertikaliose centrifugose jutiklius montuokite horizontalioje plokštumoje – radialine kryptimi, kur disbalanso jėgos yra stipriausios.
Padėkite lazerinį tachometrą taip, kad jis nuskaitytų atspindinčią juostelę ant veleno, jungties arba dubens galo. Prijunkite viską prie „Balanset-1A“ įrenginio, o tada prie nešiojamojo kompiuterio per USB.
Įrašykite pradinę vibraciją
Paleiskite centrifugą ir padidinkite jos darbinį greitį. Palaukite, kol rodmenys stabilizuosis – centrifugoms gali prireikti 30–60 sekundžių, kad pasiektų terminę ir mechaninę pusiausvyrą. „Balanset-1A“ realiuoju laiku rodo abiejų plokštumų vibracijos greitį (mm/s) ir fazės kampą (laipsniais).
Užsirašykite pradinę liniją. Tai yra jūsų "prieš" matavimas – atskaitos taškas viskam, kas bus daroma toliau.
Bandomasis svoris — 1 plokštuma
Sustabdykite centrifugą (atlikite blokavimą). Prie pirmosios korekcijos plokštumos pritvirtinkite žinomos masės bandomąjį svorį — paprastai prie pavaros galo flanšo arba stebulės. Bandomojo svorio dydį parinkite pagal jėgą, o ne pagal rotoriaus masės procentą: įvertinkite išcentrinę jėgą, kurią jis sukurs esant darbiniam sukimosi greičiui (F = m·r·ω²), ir laikykite tą jėgą maždaug 5–10% rotoriaus svorio. Pradėkite nuo mažo svorio ir didinkite tik tol, kol vibracijos amplitudė arba fazė pasikeis 20–30% — pakankamai patikimiems įtakos koeficientams. Esant centrifugos greičiams net keli gramai sukuria dideles jėgas, todėl verčiau rinkitės mažesnį svorį, ypač didelio greičio diskų paketams.
Pažymėkite tikslią kampinę padėtį. Paleiskite centrifugą iš naujo, pasiekite darbinį greitį ir užrašykite naują vibraciją bei fazę.
Bandomasis svoris — 2 plokštuma
Sustabdykite centrifugą. Nuimkite bandomąjį svarelį nuo 1 plokštumos ir uždėkite jį tuo pačiu kampiniu padėtimi ant 2 plokštumos (ne pavaros galo). Paleiskite iš naujo, išmatuokite, užregistruokite.
„Balanset-1A“ dabar turi tris pilnus duomenų rinkinius: pradinį, 1 plokštumos atsaką, 2 plokštumos atsaką. Programinė įranga apskaičiuoja visą 2×2 įtakos koeficiento matricą.
Įdiekite nuolatinius korekcinius svarmenis
Programinė įranga rodo: ""1 plokštuma: 18,2 g ties 212°. 2 plokštuma: 7,4 g ties 58°."" Nuimkite bandomąjį svarelį. Pasverkite korekcinius svorius ant elektroninių svarstyklių. Sumontuokite apskaičiuotose pozicijose.
Proceso centrifugoms naudokite nerūdijančio plieno svarmenis, kad jie būtų atsparūs korozijai. Pritvirtinkite suvirindami (dažniausiai tai daroma centrifugų bakeliams) arba varžtais (flanšams ir stebulėms). Dekanterinių spiralių atveju svarmenys paprastai privirinami prie galinės centrifugos dalies.
Patikrinkite ir dokumentuokite
Paskutinį kartą paleiskite centrifugą. Programinė įranga rodo likusią vibraciją abiejose plokštumose. Įvertinkite rezultatą pagal gamintojo nustatytą vibracijos ribą arba taikomą ISO 20816-3 zonos ribą; paties rotoriaus balanso kokybė tikrinama atskirai pagal ISO 21940-11 (anksčiau ISO 1940-1) G klasės toleranciją g·mm. Kaip praktinius lauko taikinius, mes paprastai pasirašome dekanterį esant 3 000 aps./min. mažesniam nei 2.8 mm/s greičiui, o disko rietuvės separatorių – esant 6 000 aps./min. mažesniam nei 1.0 mm/s greičiui.
Jei likutis vis dar viršija tikslinį rodiklį, programinė įranga siūlo atlikti apkarpymo korekcijas – nedidelius papildomus svorius. Praktiškai 80–85% centrifugavimo darbų yra baigti po pirmojo korekcijos etapo.
Išsaugokite ataskaitą. „Balanset-1A“ archyvuoja vibracijos spektrus, korekcijų istoriją ir palyginimus prieš/po. Šie duomenys tiesiogiai įtraukiami į jūsų techninės priežiūros įrašus ir atitikties dokumentus.
Lauko ataskaita: dekanteris chemijos gamykloje
Specializuotų cheminių medžiagų gamintojas Vidurio Europoje susidūrė su pasikartojančia problema su savo pagrindine dekanterinės centrifugos sistema. Guoliai gendėdavo kas 4–5 mėnesius, o ne kas numatytą 18 mėnesių eksploatavimo laiką. Kiekvienam guolio keitimui reikėjo 2 dienų gamybos sustabdymo, krano ir skubaus atsarginių dalių užsakymo. Po trečio gedimo per 14 mėnesių jie mums paskambino.
Dekanteris buvo horizontalus 2,8 metro ilgio įrenginys, veikiantis 3200 aps./min. greičiu. Jame buvo apdorojama kalcio karbonato suspensija – abrazyvinė medžiaga, kuri laikui bėgant netolygiai dėvi spiralės sparnus. Gamykla kaskart keisdavo guolius, bet niekada nesprendė pagrindinės priežasties.
Balanset-1A sukonfigūravome per suplanuotą techninės priežiūros laikotarpį. Pradinė vibracija: 12.4 mm/s pavaros gale, 8.6 mm/s laisvame gale. Abu rodmenys viršija net aukščiausią standžios atramos C/D zonos ribą pagal ISO 10816-3 (7.1 mm/s, didelėms 1 grupės mašinoms) – tvirtai D zonoje, „padaroma žala“.
Po vieno dviejų plokštumų korekcijos praėjimo – iš viso 90 minučių, įskaitant parengimą – rezultatai:
Horizontali dekanterinė centrifuga — CaCO₃ apdorojimas
2,8 m filtro, 3200 aps./min., kalcio karbonato suspensija. Sraigtinio sklendės susidėvėjimas sukėlė laipsnišką disbalansą. Per 14 mėnesių iki balansavimo intervencijos susidėvėjo trys guolių komplektai.
Po šešių mėnesių tie patys guoliai vis dar veikė. Vibracija pakilo iki 3.1 mm/s – tikėtasi, atsižvelgiant į abrazyvinį procesą – vis dar žemiau mūsų 4.5 mm/s įspėjimo lygio. Kito planuoto išjungimo metu jie susibalansavo. Visas guolio tarnavimo laikas nuo: prognozuojamas 20+ mėnesių.
Vien per pirmuosius metus išvengta guolių keitimo išlaidų siekė maždaug 6 000–8 000 eurų. „Balanset-1A“ įrenginys kainavo 1 975 eurus. Jie jį naudoja trijose kitose centrifugose toje pačioje gamykloje.
ISO standartai ir priėmimo kriterijai
Centrifugos balansavimo kokybę reglamentuoja du vienas kitą papildantys standartai: vienas apibrėžia, koks liekamasis disbalansas yra priimtinas rotoriuje (ISO 21940-11, anksčiau ISO 1940-1), kitas apibrėžia priimtinus sumontuotos mašinos vibracijos lygius (ISO 10816 / 20816). Tai yra atskiri priėmimo kriterijai: G klasė yra rotoriaus disbalanso tolerancija, o ne korpuso vibracijos riba.
ISO 21940-11 (anksčiau ISO 1940-1) – Subalansuokite kokybės klases
Šis standartas priskiria markių numerius (G), lygius leistino liekamojo specifinio disbalanso ir kampinio greičio sandaugai, išreikštai mm/s. Žemesnis G = griežtesnė tolerancija.
| Klasė | Tipinis pritaikymas | Centrifugų tipų pavyzdžiai |
|---|---|---|
| G 0.4 | Itin tikslūs rotoriai | Ultracentrifugos, didelės spartos laboratoriniai separatoriai |
| G 1.0 | Tikslūs rotoriai | Diskiniai separatoriai, vamzdinės centrifugos |
| G 2.5 | Bendroji pramonė | Dekanteriai, centrifugos su lupimo funkcija, procesų separatoriai |
| G 6.3 | Standartinė technika | Didelės galios dekanteriai, kasybos centrifugos |
ISO 10816-3 / ISO 20816-3 — Mašinų vibracijos stiprumas
Šie standartai apibrėžia vibracijos zonas pagal mašinų grupes ir atramos tipą; centrifugos nėra įvardyta mašinų grupė, todėl taikykite grupę, atitinkančią mašinos dydį arba gamintojo nustatytus apribojimus. Vidutinio dydžio mašinoms (2 grupė, 15–300 kW) ant standžių atramų ISO 10816-3 apibrėžia:
| Zona | Vibracijos greitis (mm/s RMS) | Interpretacija |
|---|---|---|
| A | ≤ 1.4 | Gera – naujai paleista arba po balansavimo |
| B | 1,4 – 2,8 | Priimtinas ilgalaikiam naudojimui |
| C | 2,8 – 4,5 | Tik trumpalaikis toleruotinas poveikis – suplanuokite taisomuosius veiksmus |
| D | > 4.5 | Atsiradus žalai – nedelsiant sustabdykite ir pašalinkite |
Didelėms mašinoms (1 grupė, daugiau kaip 300 kW) taikomos aukštesnės ribos — 2.3 / 4.5 / 7.1 mm/s ant standžių atramų — o lanksčios atramos jas dar padidina. Kaip praktines Vibromera tikslines reikšmes lauke (ne ISO zonų ribas) po balansavimo tipinėms proceso centrifugoms siekiame mažiau nei 2.8 mm/s, perspėjimą nustatome ties 4.5 mm/s, o veiksmų imamės ties 7.1 mm/s. Balanset-1A programinė įranga ISO zonų ribas rodo automatiškai.
Kada reikia balansuoti – tvarkaraštis ir veiksniai
| Situacija | Rekomenduojamas veiksmas |
|---|---|
| Nauja centrifuga po įrengimo | Patikrinkite balansą; jei vibracija > A zona, sureguliuokite vietoje |
| Po rotoriaus remonto, slinkties keitimo arba disko pakeitimo | Visada iš naujo subalansuokite – masės pasiskirstymas pasikeitė |
| Abrazyvinių / koroziją sukeliančių medžiagų aptarnavimas (chemikalai, kasyba) | Vibracijos tikrinimas kas ketvirtį; balansavimas atliekamas, kai ji didėja. |
| Švarus aptarnavimas (farmacijos, maisto, pieno produktų) | Metinė patikra planuojamo išjungimo metu |
| Vibracija bet kuriuo metu viršija 4,5 mm/s | Planuoti balansavimą kitame galimame lange |
| Vibracija viršija 7,1 mm/s | Sustabdykite mašiną, patikrinkite, ar nėra pažeidimų, tada subalansuokite |
| Netikėtas triukšmas, guolio temperatūros padidėjimas | Nedelsdami išmatuokite vibraciją – nustatykite, ar disbalansas ar kita priežastis |
Įmonės, kurių vibracijos tendencijos kartojasi kas ketvirtį ir kurios persibalansuoja pamačius pirmuosius padidėjimo požymius, pateikia ataskaitas. 70–80% mažiau neplanuotų centrifugų sustojimų. „Balanset-1A“ saugo istorinius duomenis – viename ekrane palyginkite šiandienos matavimą su pradiniu rodmeniu po balansavimo, buvusiu prieš 6 mėnesius.
Įranga: „Balanset-1A“ specifikacijos
Aukščiau aprašyta procedūra naudoja Balanset-1A Nešiojama balansavimo sistema. Pagrindinės centrifugos darbui svarbios specifikacijos:
Komplektą sudaro du vibracijos jutikliai, lazerinis tachometras, šviesą atspindinti juosta, magnetiniai laikikliai, elektroninės svarstyklės, programinė įranga USB atmintinėje ir kietas nešiojimo dėklas. Jokių prenumeratų, jokių pasikartojančių licencijos mokesčių. Techninės pagalbos prenumeratoriams pridedami programinės įrangos atnaujinimai.
Veikia centrifugos, kurios vibruoja labiau nei turėtų?
Balanset-1A valdo centrifugas nuo 300 iki 60 000 aps./min. Vienas įrenginys. Jokių pasikartojančių mokesčių. 2 metų garantija. DHL visame pasaulyje.
Dažnai užduodami klausimai
Pasiruošę nustoti keisti guolius ir pradėti šalinti pagrindinę priežastį?
„Balanset-1A“. Vienas įrenginys kiekvienai centrifugai – nuo dekanterio iki diskų kaupimo sistemos. Jokių prenumeratų. Pristatymas visame pasaulyje per DHL.
