Bahagian I: Asas Teori dan Pengawalseliaan Pengimbangan Dinamik

Pengimbangan dinamik medan ialah salah satu operasi utama dalam teknologi pelarasan getaran, bertujuan untuk memanjangkan hayat perkhidmatan peralatan industri dan mencegah situasi kecemasan. Penggunaan instrumen mudah alih seperti Balanset-1A membolehkan operasi ini dilakukan terus di tapak operasi, meminimumkan masa henti dan kos yang berkaitan dengan pembongkaran. Walau bagaimanapun, pengimbangan yang berjaya memerlukan bukan sahaja keupayaan untuk bekerja dengan instrumen, tetapi juga pemahaman mendalam tentang proses fizikal yang mendasari getaran, serta pengetahuan tentang rangka kerja kawal selia yang mengawal kualiti kerja.

Prinsip metodologi adalah berdasarkan pemasangan pemberat percubaan dan pengiraan pekali pengaruh tidak seimbang. Ringkasnya, instrumen mengukur getaran (amplitud dan fasa) pemutar berputar, selepas itu pengguna secara berurutan menambah berat percubaan kecil dalam satah tertentu untuk "menentukur" pengaruh jisim tambahan pada getaran. Berdasarkan perubahan dalam amplitud dan fasa getaran, instrumen secara automatik mengira jisim yang diperlukan dan sudut pemasangan pemberat pembetulan untuk menghapuskan ketidakseimbangan.

Pendekatan ini melaksanakan apa yang dipanggil kaedah tiga larian untuk pengimbangan dua satah: pengukuran awal dan dua larian dengan pemberat percubaan (satu dalam setiap satah). Untuk pengimbangan satu satah, dua larian biasanya mencukupi - tanpa pemberat dan dengan satu pemberat percubaan. Dalam instrumen moden, semua pengiraan yang diperlukan dilakukan secara automatik, memudahkan proses dengan ketara dan mengurangkan keperluan kelayakan pengendali.

Bahagian 1.1: Fizik Ketidakseimbangan: Analisis Mendalam

Pada teras sebarang getaran dalam peralatan berputar terletak ketidakseimbangan, atau ketidakseimbangan. Ketidakseimbangan ialah keadaan di mana jisim rotor diagihkan secara tidak sekata berbanding paksi putarannya. Pengagihan yang tidak sekata ini membawa kepada berlakunya daya emparan, yang seterusnya menyebabkan getaran sokongan dan keseluruhan struktur mesin. Akibat ketidakseimbangan yang tidak ditangani boleh menjadi malapetaka: daripada haus pramatang dan pemusnahan galas kepada kerosakan pada asas dan mesin itu sendiri. Untuk diagnosis yang berkesan dan penghapusan ketidakseimbangan, adalah perlu untuk membezakan dengan jelas jenisnya.

Jenis Ketidakseimbangan

Ketidakseimbangan statik (satah tunggal): Ketidakseimbangan jenis ini dicirikan oleh anjakan pusat jisim pemutar selari dengan paksi putaran. Dalam keadaan statik, pemutar sedemikian, dipasang pada prisma mendatar, akan sentiasa berputar dengan bahagian berat ke bawah. Ketidakseimbangan statik adalah dominan untuk pemutar nipis berbentuk cakera dengan nisbah panjang kepada diameter (L/D) kurang daripada 0.25, contohnya, roda pengisar atau pendesak kipas sempit. Penghapusan ketidakseimbangan statik boleh dilakukan dengan memasang satu pemberat pembetulan dalam satu satah pembetulan, bertentangan secara diametrik dengan titik berat.

Pasangan (detik) tidak seimbang: Jenis ini berlaku apabila paksi utama inersia pemutar bersilang dengan paksi putaran di pusat jisim tetapi tidak selari dengannya. Ketidakseimbangan pasangan boleh diwakili sebagai dua yang sama dalam magnitud tetapi berlawanan diarahkan jisim tidak seimbang yang terletak di satah yang berbeza. Dalam keadaan statik, pemutar sedemikian berada dalam keseimbangan, dan ketidakseimbangan hanya nyata semasa putaran dalam bentuk "goyang" atau "goyang". Untuk mengimbanginya, pemasangan sekurang-kurangnya dua pemberat pembetulan dalam dua satah berbeza diperlukan, mewujudkan momen pampasan.

Ketidakseimbangan dinamik: Ini ialah jenis ketidakseimbangan yang paling biasa dalam keadaan sebenar, mewakili gabungan ketidakseimbangan statik dan pasangan. Dalam kes ini, paksi pusat utama inersia pemutar tidak bertepatan dengan paksi putaran dan tidak bersilang di pusat jisim. Untuk menghapuskan ketidakseimbangan dinamik, pembetulan jisim dalam sekurang-kurangnya dua satah diperlukan. Instrumen dua saluran seperti Balanset-1A direka khusus untuk menyelesaikan masalah ini.

Ketidakseimbangan kuasi statik: Ini adalah kes khas ketidakseimbangan dinamik di mana paksi utama inersia bersilang dengan paksi putaran tetapi tidak pada pusat jisim pemutar. Ini adalah perbezaan yang halus tetapi penting untuk mendiagnosis sistem rotor yang kompleks.

Rotor Tegar dan Fleksibel: Perbezaan Kritikal

Salah satu konsep asas dalam pengimbangan ialah perbezaan antara rotor tegar dan fleksibel. Perbezaan ini menentukan kemungkinan dan metodologi pengimbangan yang berjaya.

Rotor tegar: Pemutar dianggap tegar jika frekuensi putaran operasinya jauh lebih rendah daripada frekuensi kritikal pertamanya, dan ia tidak mengalami ubah bentuk elastik yang ketara (pesongan) di bawah tindakan daya emparan. Mengimbangi pemutar sedemikian biasanya berjaya dilakukan dalam dua satah pembetulan. Instrumen Balanset-1A direka terutamanya untuk bekerja dengan rotor tegar.

Rotor fleksibel: Rotor dianggap fleksibel jika ia beroperasi pada frekuensi putaran yang hampir dengan salah satu frekuensi kritikalnya atau melebihinya. Dalam kes ini, pesongan aci elastik menjadi setanding dengan pusat anjakan jisim dan ia sendiri menyumbang dengan ketara kepada getaran keseluruhan.

Sebelum memulakan kerja, adalah sangat penting untuk mengklasifikasikan rotor dengan mengaitkan kelajuan operasinya dengan frekuensi kritikal yang diketahui (atau dikira). Sekiranya mustahil untuk memintas resonans, adalah disyorkan untuk mengubah keadaan pemasangan unit buat sementara waktu semasa pengimbangan untuk mengalihkan resonans.

Bahagian 1.2: Rangka Kerja Kawal Selia: Piawaian ISO

Piawaian dalam bidang pengimbangan melaksanakan beberapa fungsi utama: ia mewujudkan terminologi teknikal yang seragam, mentakrifkan keperluan kualiti, dan yang penting, berfungsi sebagai asas untuk kompromi antara keperluan teknikal dan kebolehlaksanaan ekonomi.

ISO 1940-1-2007 (ISO 1940-1): Keperluan Kualiti untuk Mengimbangi Rotor Tegar

Piawaian ini ialah dokumen asas untuk menentukan ketidakseimbangan sisa yang dibenarkan. Ia memperkenalkan konsep pengimbangan gred kualiti (G), yang bergantung kepada jenis mesin dan kekerapan putaran operasinya.

Kualiti gred G: Setiap jenis peralatan sepadan dengan gred kualiti tertentu yang kekal malar tanpa mengira kelajuan putaran. Sebagai contoh, gred G6.3 disyorkan untuk penghancur, dan G2.5 untuk angker dan turbin motor elektrik.

Pengiraan ketidakseimbangan sisa yang dibenarkan (U_per): Piawaian ini membenarkan pengiraan nilai ketidakseimbangan tertentu yang dibenarkan yang berfungsi sebagai penunjuk sasaran semasa pengimbangan. Pengiraan dilakukan dalam dua peringkat:

1. Penentuan ketidakseimbangan khusus yang dibenarkan (cth_per) menggunakan formula:
   e per = (G × 9549) / n
   di mana G ialah gred kualiti pengimbangan (cth, 2.5), n ialah kekerapan putaran operasi, rpm. Unit ukuran untuk e_per ialah g·mm/kg atau μm.
2. Penentuan ketidakseimbangan sisa yang dibenarkan (U_per) untuk keseluruhan rotor:
   U per = e per × M
   di mana M ialah jisim rotor, kg. Unit ukuran untuk U_per ialah g·mm.

ISO 20806-2007 (ISO 20806): Mengimbangi di Tempat

Piawaian ini secara langsung mengawal proses pengimbangan medan.

Kelebihan: Kelebihan utama pengimbangan di tempatnya ialah rotor diimbangi dalam keadaan operasi sebenar, pada sokongannya dan di bawah beban operasi. Ini secara automatik mengambil kira sifat dinamik sistem sokongan dan pengaruh komponen rangkaian aci yang disambungkan.

Kelemahan dan batasan:

• Akses terhad: Selalunya akses kepada pesawat pembetulan pada mesin yang dipasang adalah sukar, mengehadkan kemungkinan untuk pemasangan berat.
• Keperluan untuk percubaan: Proses pengimbangan memerlukan beberapa kitaran "mula-henti" mesin.
• Kesukaran dengan ketidakseimbangan yang teruk: Dalam kes ketidakseimbangan awal yang sangat besar, had pada pemilihan satah dan jisim berat pembetulan mungkin tidak membenarkan mencapai kualiti pengimbangan yang diperlukan.

Bahagian II: Panduan Praktikal Mengimbang dengan Instrumen Balanset-1A

Kejayaan mengimbangi bergantung 80% pada ketelitian kerja persediaan. Kebanyakan kegagalan tidak berkaitan dengan kerosakan instrumen, tetapi untuk mengabaikan faktor yang mempengaruhi kebolehulangan pengukuran. Prinsip penyediaan utama adalah untuk mengecualikan semua sumber getaran lain yang mungkin supaya instrumen mengukur hanya kesan ketidakseimbangan.

Bahagian 2.1: Asas Kejayaan: Diagnostik Pra-pengimbangan dan Penyediaan Mesin

Langkah 1: Diagnostik Getaran Utama (Adakah ia benar-benar tidak seimbang?)

Sebelum mengimbangkan, adalah berguna untuk melakukan pengukuran getaran awal dalam mod vibrometer. Perisian Balanset-1A mempunyai mod "Meter Getaran" (butang F5) di mana anda boleh mengukur getaran keseluruhan dan komponen secara berasingan pada frekuensi putaran (1×) sebelum memasang sebarang pemberat.

Tanda ketidakseimbangan klasik: Spektrum getaran harus dikuasai oleh puncak pada frekuensi putaran rotor (puncak pada frekuensi 1x RPM). Amplitud komponen ini dalam arah mendatar dan menegak harus setanding, dan amplitud harmonik lain harus jauh lebih rendah.

Tanda-tanda kecacatan lain: Jika spektrum mengandungi puncak yang ketara pada frekuensi lain (contohnya, 2x, 3x RPM) atau pada frekuensi bukan berbilang, ini menunjukkan kehadiran masalah lain yang mesti dihapuskan sebelum pengimbangan.

Langkah 2: Pemeriksaan Mekanikal Komprehensif (Senarai Semak)

• pemutar: Bersihkan semua permukaan rotor dengan teliti daripada kotoran, karat, dan produk yang melekat. Walaupun sedikit kotoran pada jejari yang besar, ia boleh menyebabkan ketidakseimbangan yang ketara. Periksa sama ada terdapat elemen yang rosak atau hilang.
• galas: Periksa pemasangan galas untuk pergerakan yang berlebihan, bunyi luaran dan terlalu panas. Galas yang haus tidak akan membolehkan bacaan yang stabil diperolehi.
• Asas dan bingkai: Pastikan unit dipasang di atas asas yang tegar. Periksa pengetatan bolt sauh, ketiadaan retakan pada bingkai.
• memandu: Untuk pemacu tali sawat, periksa ketegangan dan keadaan tali sawat. Untuk sambungan gandingan - penjajaran aci.
• Safety: Pastikan kehadiran dan kebolehgunaan semua pengawal pelindung.

Bahagian 2.2: Persediaan dan Konfigurasi Instrumen

Pemasangan Perkakasan

Penderia getaran (pecutan):

• Sambungkan kabel penderia kepada penyambung instrumen yang sepadan (cth, X1 dan X2 untuk Balanset-1A).
• Pasang penderia pada perumah galas sedekat mungkin dengan pemutar.
• Amalan utama: Untuk mendapatkan isyarat maksimum, sensor perlu dipasang pada arah getaran maksimum. Gunakan tapak magnet yang kuat atau pelekap berulir untuk memastikan sentuhan tegar.

Penderia fasa (takometer laser):

• Sambungkan sensor ke input khas (X3 untuk Balanset-1A).
• Pasangkan sekeping kecil pita pemantul pada aci atau bahagian berputar lain pada rotor.
• Pasang takometer supaya pancaran laser secara stabil mengenai sasaran sepanjang pusingan.

Konfigurasi Perisian (Balanset-1A)

• Lancarkan perisian (sebagai pentadbir) dan sambungkan modul antara muka USB.
• Pergi ke modul pengimbangan. Cipta rekod baharu untuk unit yang sedang diimbangi.
• Pilih jenis pengimbangan: 1-satah (statik) untuk pemutar sempit atau 2-satah (dinamik) untuk kebanyakan kes lain.
• Tentukan satah pembetulan: pilih tempat pada rotor di mana pemberat pembetulan boleh dipasang dengan selamat.

Bahagian 2.3: Prosedur Pengimbangan: Panduan Langkah demi Langkah

Jalankan 0: Pengukuran awal

• Mulakan mesin dan bawa ke kelajuan operasi yang stabil. Adalah amat penting bahawa kelajuan putaran adalah sama dalam semua larian berikutnya.
• Dalam program ini, mulakan pengukuran. Instrumen akan merekodkan amplitud getaran awal dan nilai fasa.

Larian 1: Berat percubaan dalam satah 1

• Hentikan mesin.
• Pemilihan berat percubaan: Jisim berat percubaan hendaklah mencukupi untuk menyebabkan perubahan ketara dalam parameter getaran (perubahan amplitud sekurang-kurangnya 20-30% ATAU perubahan fasa sekurang-kurangnya 20-30 darjah).
• Pemasangan berat percubaan: Pasangkan pemberat percubaan yang ditimbang dengan selamat pada jejari yang diketahui dalam satah 1. Catatkan kedudukan sudut.
• Mulakan mesin pada kelajuan stabil yang sama.
• Lakukan pengukuran kedua.
• Stop the machine and KELUARKAN pemberat percubaan.

Larian 2: Berat percubaan dalam satah 2 (untuk imbangan 2 satah)

• Ulangi prosedur dari langkah 2 dengan tepat, tetapi pasangkan pemberat percubaan dalam satah 2.
• Mula, ukur, hentikan dan KELUARKAN pemberat percubaan.

Pengiraan dan pemasangan pemberat pembetulan

• Berdasarkan perubahan vektor yang direkodkan semasa percubaan dijalankan, program akan mengira jisim dan sudut pemasangan berat pembetulan secara automatik untuk setiap satah.
• Sudut pemasangan biasanya diukur dari lokasi berat percubaan ke arah putaran rotor.
• Pasangkan pemberat pembetulan kekal dengan kukuh. Semasa menggunakan kimpalan, ingat bahawa kimpalan itu sendiri juga mempunyai jisim.

Larian 3: Pengukuran pengesahan dan pengimbangan halus

• Hidupkan mesin semula.
• Lakukan pengukuran kawalan untuk menilai tahap getaran sisa.
• Bandingkan nilai yang diperolehi dengan toleransi yang dikira mengikut ISO 1940-1.
• Jika getaran masih melebihi toleransi, instrumen akan mengira pembetulan "halus" (trim) yang kecil.
• Setelah selesai, simpan laporan dan pekali pengaruh untuk kegunaan masa hadapan.

Bahagian III: Penyelesaian Masalah Lanjutan dan Penyelesaian Masalah

Bahagian ini ditumpukan kepada aspek pengimbangan medan yang paling kompleks - situasi di mana prosedur standard tidak menghasilkan keputusan.

Bahagian 3.1: Diagnosis dan Mengatasi Ketidakstabilan Pengukuran

simptom: Semasa pengukuran berulang dalam keadaan yang sama, amplitud dan/atau bacaan fasa berubah dengan ketara ("terapung", "lompat"). Ini menjadikan pengiraan pembetulan mustahil.

Punca punca: Instrumen ini tidak rosak. Ia melaporkan dengan tepat bahawa tindak balas getaran sistem tidak stabil dan tidak dapat diramalkan.

Algoritma diagnostik sistematik:

• Kelonggaran mekanikal: Ini adalah punca yang paling kerap. Periksa pengetatan bolt pelekap perumah galas, bolt sauh bingkai. Periksa retakan pada asas atau bingkai.
• Kecacatan galas: Jarak dalaman yang berlebihan dalam galas gulung atau haus cangkerang galas membolehkan aci bergerak secara huru-hara di dalam sokongan.
• Ketidakstabilan berkaitan proses:
  • Aerodinamik (kipas): Aliran udara bergelora, pemisahan aliran daripada bilah boleh menyebabkan kesan daya rawak.
  • Hidraulik (pam): Peronggaan menghasilkan kejutan hidraulik rawak yang kuat yang menutup isyarat berkala daripada ketidakseimbangan.
  • Pergerakan jisim dalaman (penghancur, kilang): Bahan boleh diagihkan semula di dalam rotor, bertindak sebagai "ketidakseimbangan mudah alih".
• Resonans: Jika kelajuan operasi sangat hampir dengan frekuensi semula jadi struktur, walaupun sedikit variasi kelajuan menyebabkan perubahan besar dalam amplitud dan fasa getaran.
• Kesan terma: Apabila mesin menjadi panas, pengembangan haba boleh menyebabkan lenturan aci atau perubahan penjajaran.

Bahagian 3.2: Apabila Pengimbangan Tidak Membantu: Mengenalpasti Kecacatan Akar

simptom: Prosedur pengimbangan telah dilakukan, bacaan stabil, tetapi getaran akhir kekal tinggi.

Menggunakan penganalisis spektrum untuk diagnosis pembezaan:

• Penjajaran aci: Tanda utama - puncak getaran tinggi pada frekuensi 2x RPM. Getaran paksi yang tinggi adalah ciri.
• Kecacatan galas bergolek: Dimanifestasikan sebagai getaran frekuensi tinggi pada frekuensi "bearing" yang bersifat ciri (BPFO, BPFI, BSF, FTF).
• Busur aci: Menunjukkan puncak tinggi pada 1x RPM tetapi sering disertai dengan komponen yang ketara pada 2x RPM.
• Masalah elektrik (motor elektrik): Asimetri medan magnet boleh menyebabkan getaran pada frekuensi bekalan dua kali ganda (100 Hz untuk rangkaian 50 Hz).

Ralat Pengimbangan Biasa dan Petua Pencegahan

• Mengimbangi rotor yang rosak atau kotor: Sentiasa periksa keadaan mekanisme sebelum mengimbangkan.
• Berat percubaan terlalu kecil: Sasarkan peraturan perubahan getaran 20-30%.
• Ketidakpatuhan terhadap ketekalan rejim: Sentiasa kekalkan kelajuan putaran yang stabil dan sama semasa semua pengukuran.
• Ralat fasa dan tanda: Pantau penentuan sudut dengan teliti. Sudut pemberat pembetulan biasanya diukur dari kedudukan pemberat percubaan dalam arah putaran.
• Pelekatan atau kehilangan berat yang salah: Ikuti metodologi dengan ketat - jika ia memerlukan penyingkiran pemberat percubaan, keluarkannya.

Mengimbangi Standard Kualiti

Bahagian IV: Soalan Lazim dan Nota Permohonan

Bahagian 4.1: Soalan Lazim Umum (FAQ)

Bila hendak menggunakan 1-plane dan bila 2-plane balancing?
Gunakan pengimbangan 1 satah (statik) untuk rotor sempit berbentuk cakera (nisbah L/D < 0.25). Gunakan pengimbangan 2-satah (dinamik) untuk hampir semua rotor lain, terutamanya dengan L/D > 0.25.

Apa yang perlu dilakukan jika berat percubaan menyebabkan peningkatan getaran berbahaya?
Hentikan mesin dengan segera. Ini bermakna pemberat percubaan telah dipasang berhampiran dengan titik pemberat sedia ada. Penyelesaiannya: alihkan pemberat percubaan 180 darjah dari kedudukan asalnya.

Bolehkah pekali pengaruh tersimpan digunakan untuk mesin lain?
Ya, tetapi hanya jika mesin yang lain benar-benar sama - model yang sama, rotor yang sama, asas yang sama, galas yang sama. Sebarang perubahan dalam kekakuan struktur akan menjadikannya tidak sah.

Bagaimana untuk mengambil kira alur kunci? (ISO 8821)
Amalan standard adalah menggunakan "separuh kekunci" pada laluan kekunci aci semasa mengimbangkan tanpa bahagian yang sepadan. Ini mengimbangi jisim bahagian kekunci yang mengisi alur pada aci.

Bahagian 4.2: Panduan Pengimbangan untuk Jenis Peralatan Tertentu

Kipas industri dan ekzos asap:

• Masalah: Paling mudah terdedah kepada ketidakseimbangan disebabkan oleh pembentukan produk pada bilah atau haus yang kasar.
• Procedure: Sentiasa bersihkan pendesak dengan teliti sebelum memulakan kerja. Beri perhatian kepada daya aerodinamik yang boleh menyebabkan ketidakstabilan.

Pam:

• Masalah: Musuh utama - peronggaan.
• Procedure: Sebelum mengimbangkan, pastikan margin peronggaan yang mencukupi di bahagian masuk (NPSHa). Pastikan saluran paip sedutan tidak tersumbat.

Penghancur, pengisar dan mulsa:

• Masalah: Haus yang melampau, kemungkinan perubahan ketidakseimbangan yang besar disebabkan oleh patah tukul atau haus.
• Procedure: Periksa integriti dan pemasangan elemen kerja. Penambat rangka mesin tambahan mungkin diperlukan.

Angker motor elektrik:

• Masalah: Mungkin mempunyai sumber getaran mekanikal dan elektrik.
• Procedure: Gunakan penganalisis spektrum untuk memeriksa getaran pada frekuensi bekalan dua kali ganda. Kehadirannya menunjukkan kerosakan elektrik, bukan ketidakseimbangan.

Conclusion

Pengimbangan dinamik rotor di tempatnya menggunakan instrumen mudah alih seperti Balanset-1A merupakan alat yang ampuh untuk meningkatkan kebolehpercayaan dan kecekapan operasi peralatan industri. Walau bagaimanapun, kejayaan prosedur ini tidak banyak bergantung pada instrumen itu sendiri tetapi pada kelayakan pakar dan keupayaan untuk menggunakan pendekatan sistematik.

Prinsip utama:

• Persediaan menentukan keputusan: Pembersihan rotor yang teliti, memeriksa keadaan galas dan asas, serta diagnostik getaran awal adalah syarat wajib untuk pengimbangan yang berjaya.
• Pematuhan piawaian adalah asas kualiti: Penggunaan ISO 1940-1 mengubah penilaian subjektif kepada keputusan yang objektif, boleh diukur dan signifikan dari segi undang-undang.
• Instrumen ini bukan sahaja pengimbang tetapi juga alat diagnostik: Ketidakupayaan untuk mengimbangi atau ketidakstabilan membaca adalah tanda diagnostik penting yang menunjukkan masalah yang lebih serius.
• Memahami fizik proses adalah kunci untuk menyelesaikan tugas bukan standard: Pengetahuan tentang perbezaan antara rotor tegar dan fleksibel, memahami pengaruh resonans membolehkan pakar membuat keputusan yang betul.

Mematuhi cadangan yang digariskan dalam panduan ini akan membolehkan pakar teknikal bukan sahaja berjaya menangani tugas-tugas biasa tetapi juga mendiagnosis dan menyelesaikan masalah getaran peralatan berputar yang kompleks dan tidak remeh dengan berkesan.