Balansavimo lygio klasifikacijų supratimas
Apibrėžimas: Kas yra balansavimo laipsnis?
A balansavimo laipsnis (taip pat vadinamas balansinės kokybės laipsniu arba G klasės) yra standartizuota klasifikavimo sistema, kuri nurodo reikiamą balanso kokybę skirtingų tipų besisukančių mašinų. Apibrėžiama pirmiausia pagal ISO 21940-11 standarte (anksčiau ISO 1940-1), balansavimo klasės suskirsto įrangą pagal jos eksploatacines charakteristikas ir priskiria atitinkamas balansavimo tolerancijos.
Ši klasifikavimo sistema užtikrina, kad visos šalys – gamintojai, techninės priežiūros technikai ir galutiniai vartotojai – laikytųsi nuoseklių, tarptautiniu mastu pripažintų standartų, nustatydamos ir tikrindamos rotorių balansavimo kokybę.
G klasės sistema
Balansavimo laipsniai žymimi raide “G”, po kurios nurodoma skaitinė vertė, pvz., G 2,5, G 6,3 arba G 16. Skaičius yra leistino likutinio slėgio sandauga. disbalansas ekscentricitetas (milimetrais) ir kampinis greitis (radianais per sekundę). Paprasčiau tariant, tai yra leistinas disbalanso virpesių greitis mm/s.
Pagrindinis principas
Mažesni G skaičiai rodo griežtesnius balanso reikalavimus (mažesnį leistiną liekamąjį disbalansą), o didesni G skaičiai leidžia didesnį liekamąjį disbalansą. Sistema atpažįsta, kad skirtingų tipų įrangai keliami labai skirtingi balanso kokybės reikalavimai, atsižvelgiant į jos greitį, masę, taikymą ir darbo aplinką.
Įprastos balansavimo klasės ir jų taikymas
ISO 21940-11 apibrėžia markes nuo G 0,4 (didžiausias tikslumas) iki G 4000 (mažiausias tikslumas). Dažniausiai pasitaikančios markės yra šios:
G 0.4 – itin didelis tikslumas
Paraiškos:
- Šlifavimo staklių verpstės
- Giroskopai
- Tikslioji matavimo įranga
Charakteristikos: Reikalinga specializuota balansavimo įranga ir kontroliuojama aplinka. Paprastai atliekama specializuotose tikslaus balansavimo dirbtuvėse.
G 1.0 – Didelis tikslumas
Paraiškos:
- Didelio tikslumo staklių velenai
- Turbokompresoriai
- Didelės spartos centrifugos
- Kompiuterių diskų įrenginiai
Charakteristikos: Reikalingas kruopštus visų balansavimo parametrų valdymas ir aukštos kokybės prietaisai.
G 2.5 – Tikslioji pramonė
Paraiškos:
- Dujų ir garo turbinos
- Standūs turbogeneratoriaus rotoriai
- Kompresoriai
- Staklių pavaros
- Vidutinio ir didelio dydžio elektros varikliai (su specialiais reikalavimais)
- Išcentriniai separatoriai
Charakteristikos: Aukštos kokybės, greitaeigės pramoninės įrangos standartas. Pasiekiamas su geru lauko balansavimas praktikos.
G 6.3 – Bendroji pramonė (dažniausiai pasitaikanti)
Paraiškos:
- Bendrosios paskirties elektros varikliai
- Apdorojimo pramonės mašinos
- Išcentriniai siurbliai
- Ventiliatoriai ir pūstuvai
- Pavarų mechanizmai
- Bendrosios technikos rotoriai
- Vidutinio greičio kompresoriai
Charakteristikos: “Standartinė” daugumai pramoninių mašinų taikoma klasė. Užtikrina gerą pusiausvyrą tarp pasiekiamumo ir našumo. Lengvai pasiekiama naudojant nešiojamą balansavimo įrangą.
G 16 – Sunkioji pramonė
Paraiškos:
- Varantieji velenai (sraigto velenai, kardaniniai velenai)
- Daugiacilindriai dyzeliniai varikliai su šešiais ar daugiau cilindrų
- Smulkintuvai
- Žemės ūkio technika
- Atskiri variklių komponentai
Charakteristikos: Tinka tvirtai, lėtesnio greičio įrangai, kuriai reikalingas didesnis vibracijos toleravimas.
G 40 ir aukštesnis – labai sunkiosios pramonės
Paraiškos:
- Keturių cilindrų dyzeliniai varikliai (G 40)
- Standusai pritvirtintos lėtaeigės mašinos
- Labai didelė, lėtai besisukanti įranga
Charakteristikos: Taikoma masyviai, lėtai veikiančiai įrangai, kur didelio tikslumo balansavimas nėra ekonomiškai pagrįstas arba techniškai būtinas.
Kaip pasirinkti tinkamą balansavimo klasę
Tinkamo balansavimo lygio pasirinkimas apima kelių veiksnių įvertinimą:
1. Įrangos tipas ir konstrukcija
ISO 21940-11 standarte pateikiamos išsamios lentelės, kuriose įrangos tipai susieti su rekomenduojamomis rūšimis. Tai yra pagrindinis atspirties taškas renkantis rūšį.
2. Veikimo greitis
Didesnio greičio įrangai paprastai reikalingas griežtesnis balansas (mažesnis G skaičius), nes išcentrinės jėgos didėja proporcingai greičio kvadratui.
3. Tvirtinimo tipas
Ant lanksčių pamatų arba izoliacinių sistemų sumontuota įranga dažnai gali toleruoti didesnius G skaičius nei standžiai sumontuota įranga.
4. Artumas prie personalo
Dėl triukšmo ir saugos priežasčių mašinoms, esančioms užimtose patalpose, gali prireikti tvirtesnio balanso.
5. Specialūs reikalavimai
Kai kurioms reikmėms (medicinos įrangai, tiksliajai gamybai, aviacijai ir kosmosui) reikalingas griežtesnis balansas nei įprasta pramoninėje praktikoje.
6. Ekonominiai aspektai
Kiekvienas žingsnis link griežtesnės kokybės didina balansavimo išlaidas. Pasirinkta kokybė turėtų atitikti eksploatacinius poreikius, nepersistengiant su specifikacijomis.
Nuolydžio ir leistino disbalanso santykis
Balansavimo laipsnis naudojamas apskaičiuoti didžiausią leistiną likutinis disbalansas konkrečiam rotoriui:
Formulė
Uuž (g·mm) = (9549 × G × M) / aps./min.
Kur:
- Uuž = Leistinas liekamasis disbalansas gramais-milimetrais
- G = Balanso kokybės įvertinimo numeris (pvz., 6,3, jei tai G 6,3)
- M = Rotoriaus masė kilogramais
- RPM = Aptarnavimo greitis apsisukimais per minutę
Pavyzdys
100 kg ventiliatoriaus rotorius, veikiantis 1500 aps./min., G 6.3 klasės:
Uuž = (9549 × 6,3 × 100) / 1500 = 401 g·mm
Jei koregavimo plokštumos spindulys yra 200 mm, tai atitinka 2,0 gramus leistino liekamojo disbalanso.
Kelių greičių ir kintamo greičio aspektai
Mašinoms, kurios veikia skirtingu greičiu:
- Pastovaus greičio veikimas: Nuolydį taikykite įprastu darbo greičiu
- Kintamas greitis: Nuolydį tepkite maksimaliu nepertraukiamu darbiniu greičiu
- Kritinių greičių viršijimas: Už lankstūs rotoriai, gali reikėti ypatingo dėmesio pusiausvyrai esant kritiniams greičiams, todėl gali prireikti modalinio balansavimo metodų.
Patvirtinimas ir priėmimas
Po balansavimas baigus, pasiektą balanso kokybę reikia patikrinti pagal nurodytą klasę:
Matavimo metodai
- Tiesioginis disbalanso matavimas: Balansavimo staklėse liekamasis disbalansas matuojamas tiesiogiai ir lyginamas su Uuž
- Vibracijos matavimas: Lauko balansavimo metu vibracijos amplitudė naudojama kaip netiesioginis balanso kokybės rodiklis.
Priėmimo kriterijai
Rotorius laikomas priimtinu, kai:
- Išmatuotas liekamasis disbalansas ≤ Apskaičiuotas Uuž, ARBA
- Vibracijos lygiai atitinka ISO 20816 arba kitus taikomus vibracijos standartus
Istorinis kontekstas: nuo ISO 1940 iki ISO 21940
G klasių sistema iš pradžių buvo nustatyta ISO 1940-1 standarte (pirmą kartą išleistame 1986 m.). 2016 m. ISO 1940 serija buvo peržiūrėta ir pernumeruota į ISO 21940 seriją, o ISO 21940-11 pakeitė ISO 1940-1. Pagrindiniai principai ir klasių vertės iš esmės nepakito, tačiau naujesnis standartas numato:
- Atnaujintos įrangos klasifikacijos
- Aiškesnės gairės renkantis klasę
- Geresnė integracija su kitais rotoriaus dinamikos standartais
- Patobulintos lanksčių rotorių procedūros
Dažni klaidingi įsitikinimai
1 klaidinga nuomonė: “Tvirtesnis visada geriau”
Realybė: Pernelyg dideli balanso kokybės reikalavimai didina išlaidas be proporcingos naudos. G 2.5 įranga nebūtinai veikia geriau nei G 6.3 įranga tais atvejais, kai tinka G 6.3.
2 klaidinga nuomonė: “Paviršiaus lygis tiesiogiai atitinka vibracijos lygį”
Realybė: Nors G skaičius yra susijęs, jis rodo leistiną disbalanso ekscentriškumą, o ne vibracijos amplitudę. Tikroji vibracija priklauso nuo daugelio veiksnių, ne tik nuo balanso kokybės.
3 klaidinga nuomonė: “Viena klasė tinka visai gamyklos įrangai”
Realybė: Skirtingiems įrangos tipams reikalingos skirtingos kokybės medžiagos net ir toje pačioje įmonėje. Tiksliam malūnėliui ir trupintuvui keliami labai skirtingi balansavimo reikalavimai.
Dokumentacija ir specifikacijos
Nurodant balansavimo darbus, dokumentuose turėtų būti aiškiai nurodyta:
- Reikalingas balansavimo laipsnis (pvz., “Subalansuota iki G 6.3 pagal ISO 21940-11”)
- Aptarnavimo greitis tolerancijos skaičiavimui
- Reikalingų korekcijos plokštumų skaičius
- Patikros metodas (dirbtuvėse balansavimo staklės arba lauko vibracijos matavimas)