Forstå ubalanse i roterende maskiner

Definisjon: Hva er ubalanse?

Ubalanse (ofte brukt om hverandre med ubalanse) er en tilstand i en rotor der massesenteret (eller tyngdepunktet) ikke er på linje med rotasjonssenteret. Denne forskyvningen, kjent som eksentrisitet, betyr at massen ikke er jevnt fordelt rundt rotasjonsaksen. Når rotoren roterer, skaper denne ujevne massefordelingen en netto sentrifugalkraft som trekker rotoren bort fra sentrum, noe som får hele maskinen til å vibrere. Ubalanse er den vanligste kilden til vibrasjon i roterende maskineri.

Den klassiske signaturen av ubalanse

Ubalanse har en veldig tydelig og gjenkjennelig vibrasjonssignatur, noe som gjør den relativt enkel å diagnostisere:

• Hyppighet: Vibrasjonen oppstår nøyaktig på 1x rotasjonshastigheten av rotoren. Hvis maskinen øker eller senker farten, vil vibrasjonsfrekvensen følge den perfekt.
• Retning: Vibrasjonen er hovedsakelig i radial retning (horisontal og vertikal). Det er vanligvis svært lite aksial (skyve) vibrasjon.
• Amplitude: Vibrasjonens amplitude er proporsjonal med kvadratet av rotasjonshastigheten. Hvis du dobler hastigheten, vil ubalansekraften (og den resulterende vibrasjonen) firedobles.
• Fase: Fasemålingen for ubalanse er vanligvis stabil og repeterbar.

Typer ubalanse

Ubalanse kan deles inn i tre hovedtyper:

1. Statisk ubalanse

Også kjent som «kraftubalanse», er dette den enkleste typen. Det oppstår når massen er ujevnt fordelt i et enkelt plan, som en enkelt tung flekk på en tynn skive. Det kalles «statisk» fordi det kan oppdages med rotoren i ro. Hvis den plasseres på friksjonsfrie knivkanter, vil rotoren rulle til den tunge flekken er nederst. Det kan korrigeres med en enkelt vekt plassert 180° motsatt av den tunge flekken.

2. Ubalanse i parforholdet

Dette skjer når det er to like tunge punkter på motsatte ender av en rotor, plassert 180° fra hverandre. Dette skaper en «par»- eller gyngebevegelse som prøver å vri rotoren ende over ende. En rotor med ren par-ubalanse er statisk balansert (den vil ikke rulle på knivkanter), men den vil vibrere kraftig når den roterer. Det krever to korreksjonsvekter i to separate plan for å motvirke gyngebevegelsen.

3. Dynamisk ubalanse

Dette er den vanligste tilstanden som finnes i virkelige maskiner. Det er en kombinasjon av både statisk og parvis ubalanse. Korrigering av dynamisk ubalanse krever at massekorrigeringer gjøres i minst to forskjellige plan langs rotoren, en prosess kjent som dynamisk balansering.

Vanlige årsaker til ubalanse

Ubalanse kan være tilstede fra produksjonstidspunktet eller utvikle seg under drift. Vanlige årsaker inkluderer:

• Produksjonsfeil: Porøsitet i støpegods, ujevn materialtetthet og maskineringstoleranser.
• Monteringsfeil: Feil installerte komponenter, ujevnt strammede bolter eller feiljusterte nøkler.
• Slitasje: Ujevn erosjon, korrosjon eller slitasje på vifteblader eller pumpehjul.
• Materialoppbygging: Opphopning av smuss, støv eller produkter på rotorer i vifter, blåsere og sentrifuger.
• Komponentfeil: En kastet balansevekt eller et brukket blad vil umiddelbart skape en alvorlig ubalansetilstand.

Hvorfor det er viktig å korrigere ubalanse

Å la en maskin kjøre med betydelig ubalanse er skadelig for dens helse. Den konstante sykliske kraften forårsaker:

• For tidlig lagersvikt: Lagrene utsettes for høye dynamiske belastninger, noe som fører til rask slitasje.
• Tretthet og sprekkdannelser: Vibrasjonen forårsaker utmattingsspenning på sjakten, fundamentet og andre komponenter.
• Redusert effektivitet: Energi går til spille i form av vibrasjoner og varme i stedet for å utføre nyttig arbeid.
• Sikkerhetsrisikoer: Alvorlig ubalanse kan føre til katastrofal feil.

Ubalanse korrigeres gjennom en systematisk balanseringsprosedyre, som er en av de mest effektive måtene å forbedre maskineriets pålitelighet.

← Tilbake til hovedindeksen