Разбирање на почетниот дебаланс
Почетен дебаланс — исто така наречен оригинален или затекнат дисбаланс — е дебаланс состојбата што постои кај ротор пред да биде применета каква било балансирање корекција. Тоа е основната (базна) состојба на роторот, снимена при првото пуштање на постапката за балансирање. Неговата големина и аголна положба се утврдуваат со мерење на вибрации амплитуда и фаза додека роторот се врти со својата брзина на балансирање. Сè што следи во една задача на балансирање се однесува на овој почетен вектор: тоа е репер во однос на кој се проценува ефективноста на работата, а она што останува откако корекцијата е завршена се нарекува заостанат дебаланс.
1. Извори на почетен дисбаланс
Почетниот дисбаланс се натрупува од многу извори во текот на животот на еден ротор — при производство, при склопување, при работа, па дури и за време на одржувањето наменето да го подобри.
Производствени толеранции
Дури и со прецизна машинска обработка, совршена симетрија е невозможна:
- Варијации во густината на материјалот: нехомоген материјал, внатрешни шуплини или вклучоци создаваат масена асиметрија.
- Толеранции при обработка: мали отстапувања од вистинската концентричност — радијално отскокнување или ексцентричност — создаваат дисбаланс.
- Варијација во дебелината на ѕидот: кај леани или заварени ротори, нерамномерните ѕидови значат нерамномерна распределба на масата.
- Порозност и дефекти при леење: воздушни џебови, собирање при стврднување или вклучоци од згура ја поместуваат масата.
Грешки и варијации при склопување
Кога роторот е составен од повеќе компоненти, дисбаланс може да се внесе дури и ако секој дел е поединечно исправен:
- Натрупување на толеранции: добро избалансирани делови сепак можат да се соберат векторски во значителен вкупен износ.
- Клинести споеви: клиновите, жлебовите за клин и вцртувањата (splines) се сами по себе асиметрични.
- Отвори за завртки и спојни елементи: нерамномерно распоредени отвори или несовпаднати спојни елементи додаваат дисбаланс.
- Термички и пресувани спојеви: компонентите монтирани со собирање при ладење или со притискање можеби нема совршено концентрично да налегнат.
Оперативни причини
Дисбалансот се развива и за време на работа, оддалечувајќи се од првобитната избалансирана состојба на роторот:
- Натрупување на материјал: нечистотија, прашина, наслаги или производ од процесот што се собира на работни кола, лопатки на вентилатор или површини на роторот.
- Ерозија и абење: нерамномерна загуба на материјал од абење, корозија, или кавитација.
- Скршени или отсутни делови: изгубена лопатка на вентилатор, скршено крило на работно коло, испаднат елемент.
- Деформација: свиткување, деформирање или пластична деформација од удар, прегревање или преоптоварување.
- Разлабавени компоненти: делови што се разлабавиле и ја промениле положбата.
Активности на одржување и поправка
Иронично, одржувањето може да го внесе токму оној дисбаланс што сака да го отстрани:
- Вградување резервни делови со различна маса или распределба на масата.
- Заварувачки поправки што додаваат метал асиметрично.
- Преработка или машинска обработка што одзема материјал нерамномерно.
- Боја или премаз нанесени нерамномерно.
2. Како се мери почетниот дисбаланс
Почетниот дебаланс се квантифицира при првото мерење во постапката на балансирање.
Параметри на мерење
- Амплитуда на вибрации: големината на 1× компонентата (еднаш по вртење), обично во mm/s, in/s или mils. Директно корелира со сериозноста на дебалансот.
- Фазен агол: времето на појавата на 1× вибрацискиот врв во степени, во однос на референтна ознака детектирана од keyphasor или тахометар. Ова е одѕивната фаза, а не директно аголот на тешката точка: вибрацијата доцни зад вистинската тешка точка за големина што зависи од тоа колку работната брзина е блиску до резонанца (од близу 0° добро под неа, преку 90° на неа, до близу 180° над неа), плус доцнења од сензорот и инструментацијата. Аголот на тешката точка и на коригирачкиот тег затоа се пресметува од алгоритмот за балансирање — преку методот на пробен тег (влијателен коефициент) — наместо да се чита директно од приказот на фазата.
- Брзина: ротациската брзина при која се земаат мерењата — важна затоа што центрифугална сила од дебалансот расте со квадратот на брзината.
Векторски приказ
Почетниот дебаланс се претставува како вектор “O” (од “Original”) со големина и насока, обично нацртан на поларен дијаграм каде:
- должината на векторот ја претставува амплитудата на вибрациите, а
- аголот на векторот ја претставува измерената фаза на одѕив (од која подоцна се заклучува локацијата на тешката точка).
3. Важност во процесот на балансирање
Мерењето на почетниот дебаланс извршува неколку задачи истовремено.
Основа за корекции
Сите пресметки за балансирање се однесуваат на почетниот дебаланс. Целта е да се додадат корекциски тегови што генерираат вибрациски вектор еднаков и спротивен на почетниот вектор, поништувајќи го.
Проценка на сериозноста
Големината на почетниот дебаланс покажува колку е сериозен проблемот и помага да се одлучи:
- дали балансирањето е вистинската постапка, или пак друга механичка неисправност — разлабавеност или неусогласеност — треба прво да се отстрани;
- соодветната големина на пробни тегови; и
- дали една корекција ќе биде доволна или се потребни неколку итерации.
Корисна проверка пред да се допре роторот е измерената амплитуда да се претвори во силата што роторот всушност ја создава; нашиот Калкулатор за центрифугална сила од дисбаланс претвора даден дебаланс и брзина директно во њутни, што ја прави итноста очигледна.
Следење на напредокот
Споредбата на почетниот дебаланс со преостанатиот дебаланс по корекцијата покажува колку добро е завршена работата. Добро балансирање обично ги намалува вибрациите за 70–90% или повеќе од почетното ниво.
Пресметка на влијателниот коефициент
Во метод на коефициенти на влијание, векторот на почетниот дебаланс се одзема од вибрациите измерени за време на пуштањето со пробен тег за да се изолира ефектот на пробниот тег:
T = (O + T) − O, каде што O е почетниот дебаланс, а T е ефектот на пробниот тег.
Од тој изолиран ефект анализаторот го пресметува влијателниот коефициент, а потоа и точната коригирачка маса и агол. За работа во една рамнина оваа пресметка можете да ја повторите со Калкулатор за коефициент на влијание.
4. Однос со преостанатиот дебаланс
Целта на балансирањето е да се намали почетниот дебаланс до прифатливо ниско преостанато ниво. Односот е едноставен, пред-и-потоа:
- Почетен дебаланс: состојбата “пред”.
- Корекција: постапката на балансирање и монтирањето на тегот.
- Преостанат дебаланс: состојбата “потоа”.
Идеално, преостанатиот дебаланс треба да биде помал од 10–30% од почетниот, при што точната цел се определува според барањето за квалитет на балансирање на роторот според ISO 21940-11 (современиот наследник на ISO 1940-1). Претворањето на избран G-степен и работната брзина во дозволена вредност во грам-милиметри е брзо со Калкулатор за преостанат дебаланс (ISO 21940-11).
5. Типични нивоа на почетен дебаланс
Големината на почетниот дебаланс варира многу во зависност од видот на опремата и историјата на употреба.
Нови или неодамна балансирани ротори
Вибрациите обично се движат од 0,5 до 2,0 mm/s (0,02 до 0,08 in/s) за индустриски машини — добра до прифатлива состојба на балансирање.
Умерено небалансирани ротори
Вибрации од 2,0 до 7,0 mm/s (0,08 до 0,28 in/s) значат дека роторот наскоро треба да се балансира. Ова е честа состојба за опрема на која ѝ претстои редовно одржување.
Сериозно небалансирани ротори
Вибрации над 7,0 mm/s (0,28 in/s) сигнализираат сериозен дебаланс што бара итно внимание, честопати поради изгубена лопатка, силно наталожување или големо оштетување на компонента.
Забелешка: ова се општи насоки за типични индустриски машини. Конкретното прифатливо ниво зависи од видот, големината, брзината и монтажата на машината, како што е дефинирано со стандарди како ISO 20816 серијата (поранешен ISO 10816).
6. Мерење на терен и документација
На склопена машина, почетниот дебаланс се снима на самото место, наместо на машина за балансирање. Преносен двоканален анализатор како што е Balanset-1A ја чита амплитудата и фазата на 1× во сопствените лежишта на машината при работна брзина, го запишува оригиналниот вектор “O”, а потоа ги води мерењата со пробен тег и корекциските мерења што го намалуваат — доловувајќи ја вистинската затечена состојба во која роторот навистина работи, вклучувајќи ги ефектите од склопувањето и топлината што една работилничка машина за балансирање никогаш не би можела да ги види.
Без разлика кој алат се користи, мерењето на почетниот дисбаланс спаѓа во записот за балансирање:
- амплитуда и фаза на вибрациите на секоја мерна точка;
- работната брзина за време на мерењето;
- датумот и идентификацијата на опремата; и
- секоја видлива причина за дисбаланс забележана при прегледот.
Оваа документација гради историски запис за состојбата на роторот и поддржува анализа на трендови со текот на времето — откривајќи, на пример, дали дисбалансот полека расте поради наталожување или ерозија и овозможувајќи одржувањето да се планира пред вибрациите да станат сериозни.
