Memahami Imbangan Dua Satah
Definisi: Apakah Imbangan Dua Satah?
Pengimbangan dua satah ialah a pengimbangan dinamik prosedur di mana pemberat pembetulan diletakkan dalam dua satah berasingan sepanjang panjang rotor untuk menghapuskan kedua-dua ketidakseimbangan statik dan pasangan tidak seimbang. Kaedah ini diperlukan untuk kebanyakan jentera berputar industri, terutamanya untuk rotor di mana panjang paksi adalah setanding atau lebih besar daripada diameter.
Tidak seperti mengimbangi satah tunggal, yang hanya menangani pengimbangan pusat jisim rotor, pengimbangan dua satah membetulkan kedua-dua ketidakseimbangan daya translasi dan momen (pasangan) yang menyebabkan pemutar bergoyang atau bergoyang semasa putaran.
Bilakah Pengimbangan Dua Satah Diperlukan?
Pengimbangan dua satah diperlukan dalam situasi berikut:
1. Rotor Panjang atau Langsing
Mana-mana rotor dengan nisbah panjang-ke-diameter lebih besar daripada kira-kira 0.5 hingga 1.0 memerlukan pengimbangan dua satah. Ini termasuk:
- Angker motor elektrik
- Aci pam dan pemampat
- Rotor kipas berbilang peringkat
- Aci pemacu dan gandingan
- Spindle dan perkakas berputar
- Pemutar turbin
2. Kehadiran Couple Unbalance
Apabila ukuran getaran menunjukkan gerakan luar fasa yang ketara antara dua penyokong galas (menunjukkan gerakan goyang atau senget), pasangan tidak seimbang hadir dan mesti diperbetulkan menggunakan pengimbangan dua satah.
3. Apabila Pengimbangan Satah Tunggal Tidak Mencukupi
Jika percubaan di mengimbangi satah tunggal mengurangkan getaran pada satu galas tetapi meningkatkannya pada galas yang lain, ini adalah petunjuk jelas bahawa pengimbangan dua satah diperlukan.
4. Pemutar Tegar dengan Jisim Teragih
Walaupun untuk pemutar tegar beroperasi di bawah yang pertama kelajuan kritikal, jika jisim diagihkan pada panjang paksi yang ketara, pengimbangan dua satah memastikan getaran diminimumkan di semua lokasi galas.
Prosedur Pengimbangan Dua Satah
Pengimbangan dua satah adalah lebih kompleks daripada pengimbangan satah tunggal kerana pembetulan dalam satu satah mempengaruhi getaran pada kedua-dua galas. Prosedur menggunakan kaedah pekali pengaruh dengan berbilang berat percubaan:
Langkah 1: Pengukuran Awal
Jalankan mesin pada kelajuan pengimbangannya dan ukur vektor getaran awal (amplitud dan fasa) di kedua-dua lokasi galas. Labelkan ini sebagai "Bearing 1" dan "Bearing 2." Data ini mewakili kesan gabungan semua ketidakseimbangan yang terdapat dalam rotor.
Langkah 2: Tentukan Satah Pembetulan
Pilih dua satah pembetulan sepanjang rotor di mana pemberat boleh ditambah atau dikeluarkan. Pesawat-pesawat ini haruslah jaraknya sejauh yang praktikal dan boleh diakses. Lokasi biasa termasuk berhampiran setiap hujung rotor, pada bebibir gandingan, atau pada hab kipas.
Langkah 3: Berat Percubaan dalam Satah 1
Hentikan mesin dan pasangkan pemberat percubaan pada kedudukan sudut yang diketahui dalam satah pembetulan pertama. Jalankan mesin dan ukur getaran baharu pada kedua-dua galas. Perubahan dalam getaran pada setiap galas, yang disebabkan oleh berat percubaan dalam Satah 1, direkodkan. Ini mewujudkan dua pekali pengaruh: kesan Satah 1 pada Bearing 1, dan kesan Satah 1 pada Bearing 2.
Langkah 4: Berat Percubaan dalam Satah 2
Keluarkan berat percubaan pertama dan pasangkan berat percubaan pada kedudukan yang diketahui dalam satah pembetulan kedua. Jalankan mesin semula dan ukur getaran pada kedua-dua galas. Ini mewujudkan dua lagi pekali pengaruh: kesan Satah 2 pada Bearing 1, dan kesan Satah 2 pada Bearing 2.
Langkah 5: Kira Berat Pembetulan
Instrumen pengimbangan kini mempunyai empat pekali pengaruh, membentuk matriks 2×2 yang menerangkan cara sistem pemutar bertindak balas terhadap pemberat dalam setiap satah. menggunakan matematik vektor dan penyongsangan matriks, instrumen menyelesaikan sistem persamaan serentak untuk mengira jisim dan sudut tepat yang diperlukan dalam setiap satah pembetulan untuk meminimumkan getaran pada kedua-dua galas secara serentak.
Langkah 6: Pasang Pembetulan dan Sahkan
Pasang kedua-dua pemberat pembetulan yang dikira secara kekal dan jalankan mesin untuk pengesahan akhir. Sebaik-baiknya, getaran pada kedua-dua galas harus dikurangkan ke tahap yang boleh diterima. Jika tidak, imbangan trim boleh dilakukan untuk memperhalusi pembetulan.
Memahami Matriks Pekali Pengaruh
Kuasa pengimbangan dua satah terletak pada matriks pekali pengaruh. Setiap satah pembetulan mempengaruhi getaran pada kedua-dua galas, dan kesan gandingan silang ini mesti diambil kira:
- Kesan Langsung: Berat dalam Satah 1 mempunyai pengaruh paling kuat pada getaran pada Bearing 1 berdekatan, dan berat dalam Satah 2 mempunyai kesan paling kuat pada Bearing 2 berdekatan.
- Kesan Gandingan Silang: Walau bagaimanapun, berat dalam Satah 1 juga mempengaruhi Bearing 2 (walaupun biasanya pada tahap yang lebih rendah), dan berat dalam Satah 2 juga mempengaruhi Bearing 1.
Pengiraan instrumen pengimbangan merangkumi keempat-empat kesan ini secara serentak, memastikan pemberat pembetulan berfungsi bersama untuk meminimumkan getaran pada semua titik pengukuran.
Kelebihan Pengimbangan Dua Satah
- Pembetulan Lengkap: Menangani ketidakseimbangan statik dan pasangan, menyediakan penyelesaian pengimbangan yang menyeluruh untuk kebanyakan jenis rotor.
- Meminimumkan Getaran pada Semua Galas: Tidak seperti pengimbangan satah tunggal, pengimbangan dua satah mengoptimumkan pengurangan getaran merentasi keseluruhan sistem rotor.
- Memanjangkan Hayat Komponen: Dengan mengurangkan getaran di kedua-dua lokasi galas, haus pada galas, pengedap dan gandingan diminimumkan.
- Piawaian Industri: Pengimbangan dua satah ialah pendekatan standard untuk kebanyakan jentera perindustrian dan diperlukan oleh banyak pengeluar peralatan dan piawaian industri.
- Sesuai untuk Rotor Tegar: Mengimbangi dengan berkesan pemutar tegar beroperasi di bawah kelajuan kritikal pertama mereka, yang mewakili sebahagian besar peralatan perindustrian.
Perbandingan dengan Pengimbangan Satah Tunggal dan Berbilang Satah
- lwn. Pesawat Tunggal: Pengimbangan dua satah lebih kompleks dan memakan masa tetapi memberikan pengurangan getaran yang unggul untuk semua kecuali rotor jenis cakera yang paling sempit.
- lwn. Berbilang Pesawat: Untuk pemutar fleksibel beroperasi di atas kelajuan kritikal, tiga atau lebih satah pembetulan mungkin diperlukan. Walau bagaimanapun, pengimbangan dua satah adalah mencukupi untuk sebahagian besar jentera perindustrian.
Cabaran dan Penyelesaian Biasa
1. Pesawat Pembetulan Tidak Boleh Dicapai
Cabaran: Kadangkala lokasi satah pembetulan yang ideal tidak boleh diakses pada mesin yang dipasang.
Penyelesaian: Gunakan lokasi yang tersedia seperti hab gandingan, bilah kipas atau bebibir luaran. Instrumen moden boleh menyumbang secara matematik untuk jarak satah yang kurang optimum.
2. Tindak balas Berat Percubaan yang Tidak Mencukupi
Cabaran: Jika berat percubaan menghasilkan sedikit perubahan dalam getaran, pekali pengaruh akan menjadi tidak tepat.
Penyelesaian: Gunakan berat percubaan yang lebih besar atau letakkannya pada radius yang lebih besar untuk meningkatkan kesannya.
3. Tingkah Laku Sistem Bukan Linear
Cabaran: Sesetengah rotor (terutamanya yang mempunyai komponen longgar, kaki lembut, atau beroperasi berhampiran resonans) tidak bertindak balas secara linear kepada pemberat pembetulan.
Penyelesaian: Atasi masalah mekanikal dahulu (ketatkan bolt, betulkan kaki lembut), dan lakukan pengimbangan dari kelajuan kritikal apabila boleh.
Aplikasi Pengimbangan Medan
Pengimbangan dua satah adalah kaedah standard untuk pengimbangan medan daripada jentera perindustrian. Dengan penganalisis getaran mudah alih dan instrumen pengimbangan, juruteknik boleh melakukan pengimbangan dua satah terus di tapak tanpa membuka atau menghantar pemutar ke kedai pengimbangan. Pendekatan ini menjimatkan masa, mengurangkan kos dan memastikan pemutar seimbang di bawah keadaan operasi sebenar, mengambil kira faktor seperti kekukuhan galas, fleksibiliti asas dan beban proses.