Feltdynamisk balansering
Del I: Teoretiske og regulatoriske grunnlag for dynamisk balansering
Field dynamic balancing is one of the key operations in vibration commissioning and condition-based maintenance, aimed at extending the service life of industrial equipment and preventing emergency situations. The use of portable instruments such as Balanset-1A allows these operations to be performed directly at the operating site, minimizing downtime and costs associated with dismantling. However, successful balancing requires not only the ability to work with the instrument, but also a deep understanding of the physical processes underlying vibration, as well as knowledge of the regulatory framework governing the quality of work.
Metodikkprinsippet er basert på å installere prøvevekter og beregne ubalansepåvirkningskoeffisienter. Enkelt sagt måler instrumentet vibrasjonen (amplitude og fase) til en roterende rotor, hvoretter brukeren sekvensielt legger til små prøvevekter i spesifikke plan for å "kalibrere" påvirkningen av tilleggsmasse på vibrasjon. Basert på endringer i vibrasjonsamplitude og -fase beregner instrumentet automatisk den nødvendige massen og installasjonsvinkelen for korrigerende vekter for å eliminere ubalanse.
Denne tilnærmingen implementerer den såkalte trekjøringsmetoden For balansering i to plan: innledende måling og to kjøringer med prøvevekter (ett i hvert plan). For balansering i ett plan er to kjøringer vanligvis tilstrekkelig - uten vekt og med ett prøvevekt. I moderne instrumenter utføres alle nødvendige beregninger automatisk, noe som forenkler prosessen betydelig og reduserer kravene til operatørkvalifikasjon.
Avsnitt 1.1: Ubalansens fysikk: grundig analyse
Kjernen i enhver vibrasjon i roterende utstyr ligger i ubalanse. Ubalanse er en tilstand der rotormassen er ujevnt fordelt i forhold til rotasjonsaksen. Denne ujevne fordelingen fører til sentrifugalkrefter, som igjen forårsaker vibrasjon av støtter og hele maskinstrukturen. Konsekvensene av ukorrekt ubalanse kan være katastrofale: fra for tidlig slitasje og ødeleggelse av lagre til skade på fundamentet og selve maskinen. For effektiv diagnose og eliminering av ubalanse er det nødvendig å tydelig skille mellom typene.
Typer ubalanse
Statisk ubalanse (enkeltplan): In this type of unbalance the rotor's central principal axis of inertia is displaced parallel to the axis of rotation - the center of mass is offset radially from the rotation axis. In a static state, such a rotor, installed on horizontal knife-edges (parallel ways), will always turn with the heavy side downward. Static unbalance is dominant for thin, disk-shaped rotors where the length-to-diameter ratio (L/D) is below approximately 0.5, for example, grinding wheels or narrow fan impellers. Static unbalance elimination is possible by installing one corrective weight in one correction plane, diametrically opposite to the heavy point - a single-plane approach that is valid at moderate speeds (roughly under 1000 rpm); high-speed narrow discs still require two-plane balancing.
Momentubalanse: Denne typen oppstår når rotorens hovedtreghetsakse skjærer rotasjonsaksen i massesenteret, men ikke er parallell med den. Parubalanse kan representeres som to ubalanserte masser med samme størrelse, men motsatt rettet, plassert i forskjellige plan. I en statisk tilstand er en slik rotor i likevekt, og ubalansen manifesterer seg bare under rotasjon i form av "gynging" eller "vingling". For å kompensere for dette kreves det installasjon av minst to korrigerende vekter i to forskjellige plan, noe som skaper et kompenserende moment.
Dynamisk ubalanse: Dette er den vanligste typen ubalanse under reelle forhold, og representerer en kombinasjon av statiske og parvise ubalanser. I dette tilfellet faller ikke rotorens hovedtreghetsakse sammen med rotasjonsaksen og skjærer den ikke i massesenteret. For å eliminere dynamisk ubalanse er massekorrigering i minst to plan nødvendig. Tokanalsinstrumenter som Balanset-1A er spesielt utviklet for å løse dette problemet.
Kvasistatisk ubalanse: Dette er et spesialtilfelle av dynamisk ubalanse der hovedtreghetsaksen skjærer rotasjonsaksen, men ikke i rotorens massesenter. Dette er en subtil, men viktig forskjell for å diagnostisere komplekse rotorsystemer.
Stive og fleksible rotorer: Avgjørende forskjell
Et av de grunnleggende konseptene innen balansering er skillet mellom stive og fleksible rotorer. Dette skillet bestemmer selve muligheten og metodikken for vellykket balansering.
Stiv rotor: En rotor regnes som stiv hvis dens driftsrotasjonsfrekvens er betydelig lavere enn dens første kritiske frekvens, og den ikke gjennomgår betydelige elastiske deformasjoner (avbøyninger) under påvirkning av sentrifugalkrefter. Balansering av en slik rotor utføres vanligvis med hell i to korreksjonsplan. Balanset-1A-instrumenter er primært designet for arbeid med stive rotorer.
Fleksibel rotor: En rotor regnes som fleksibel hvis den opererer med en rotasjonsfrekvens nær en av dens kritiske frekvenser eller overstiger den. I dette tilfellet blir den elastiske akselavbøyningen sammenlignbar med masseforskyvningen og bidrar i seg selv betydelig til den totale vibrasjonen.
Forsøk på å balansere en fleksibel rotor ved hjelp av metodikken for stive rotorer (i to plan) fører ofte til feil. Installasjon av korrigerende vekter kan kompensere for vibrasjon ved lav, subresonant hastighet, men når driftshastigheten oppnås, og rotoren bøyer seg, kan disse samme vektene øke vibrasjonen ved å eksitere en av bøyningsvibrasjonsmodusene. Dette er en av hovedgrunnene til at balansering "ikke fungerer", selv om alle handlinger med instrumentet utføres riktig.
Før arbeidet starter, er det ekstremt viktig å klassifisere rotoren ved å korrelere driftshastigheten med kjente (eller beregnede) kritiske frekvenser. Hvis det er umulig å omgå resonans, anbefales det å midlertidig endre enhetens monteringsforhold under balansering for å forskyve resonansen.
Avsnitt 1.2: Regelverk: ISO-standarder
Standarder innen balansering utfører flere viktige funksjoner: de etablerer enhetlig teknisk terminologi, definerer kvalitetskrav og, viktigst av alt, fungerer som grunnlag for et kompromiss mellom teknisk nødvendighet og økonomisk gjennomførbarhet.
ISO 21940-11 (tidligere ISO 1940-1): Kvalitetskrav for balansering av stive rotorer
This standard is the fundamental document for determining permissible residual unbalance. It introduces the concept of balance quality grade (G), which is chosen by machine type only. The speed enters later, when the grade is converted into a permissible specific unbalance: eper = (G × 9549) / n.
Kvalitetsgrad G: Each type of equipment corresponds to a specific quality grade that remains constant regardless of rotation speed. For example, grade G6.3 is recommended for fans, pumps and general-purpose electric motors, G16 for crushers and agricultural machinery, and G2.5 for turbines and turbo-compressors.
Beregning av tillatt restubalanse (Uper): The standard allows calculation of a specific permissible unbalance value that serves as a target indicator during balancing. The calculation is performed in three stages:
- Bestemmelse av tillatt spesifikk ubalanse (f.eks.per) ved å bruke formelen:
e per = (G × 9549) / n
hvor G er balanseringskvalitetsgraden (f.eks. 2,5), n er driftsrotasjonsfrekvensen, o/min. Måleenheten for eper er g·mm/kg eller μm. - Bestemmelse av tillatt restubalanse (Uper) for hele rotoren:
U per = e per × M
hvor M er rotormassen i kg. Måleenheten for Uper er g·mm. - Allocation of Uper between the two correction planes. For a symmetric rotor, split it 50/50 (in the example below: 19.9 g·mm per plane). For an asymmetric between-bearing rotor: Uvenstre = Uper × (b/L), Urett = Uper × (a/L), where a and b are the distances from the center of mass to the left and right bearings and L = a + b. Overhung rotors require a moment-based recalculation with a tighter tolerance on the overhung plane. Balanset-1A performs this allocation automatically and shows the per-plane residual unbalance (D1, D2) next to the balancing tolerance on the Result tab.
Eksempel: For en elektrisk motorrotor med en masse på 5 kg, som opererer ved 3000 o/min med kvalitetsgrad G2.5:
eper = (2,5 × 9549) / 3000 ≈ 7,96 μm
Uper = 7,96 × 5 = 39,8 g·mm
This means that after balancing, the residual unbalance should not exceed 39.8 g·mm - for this symmetric rotor, about 19.9 g·mm in each of the two correction planes.
ISO 20806:2009: Kriterier og sikkerhetstiltak for balansering på stedet av mellomstore og store rotorer
Denne standarden regulerer direkte feltbalanseringsprosessen.
Fordeler: Hovedfordelen med å balansere på stedet er at rotoren er balansert under reelle driftsforhold, på støttene og under driftsbelastning. Dette tar automatisk hensyn til støttesystemets dynamiske egenskaper og påvirkningen fra tilkoblede akseltogkomponenter.
Ulemper og begrensninger:
- Begrenset tilgang: Ofte er tilgang til korreksjonshøyler på en montert maskin vanskelig, noe som begrenser mulighetene for vektmontering.
- Behov for prøvekjøringer: Balanseringsprosessen krever flere "start-stopp"-sykluser av maskinen.
- Vanskeligheter med alvorlig ubalanse: I tilfeller med svært stor initial ubalanse, kan begrensninger i planvalg og korrigerende vektmasse ikke tillate å oppnå den nødvendige balanseringskvaliteten.
Del II: Praktisk veiledning for balansering med Balanset-1A-instrumenter
The success of balancing depends overwhelmingly on the thoroughness of preparatory work. Most failures are related not to instrument malfunction, but to ignoring factors affecting measurement repeatability. The main preparation principle is to exclude all other possible sources of vibration so that the instrument measures only the effect of unbalance.
Avsnitt 2.1: Grunnlaget for suksess: Diagnostikk før balansering og maskinklargjøring
Trinn 1: Primær vibrasjonsdiagnostikk (Er det virkelig ubalanse?)
Før balansering er det nyttig å utføre en foreløpig vibrasjonsmåling i vibrometermodus. Balanset-1A-programvaren har en "Vibrasjonsmåler"-modus (F5-knapp) hvor du kan måle total vibrasjon og separat komponenten ved rotasjonsfrekvens (1×) før du monterer vekter.
Klassisk ubalansetegn: Vibrasjonsspekteret bør domineres av en topp ved rotorens rotasjonsfrekvens (topp ved 1x RPM-frekvens). Amplituden til denne komponenten i horisontal og vertikal retning bør være sammenlignbar, og amplitudene til andre harmoniske bør være betydelig lavere.
Tegn på andre defekter: Hvis spekteret inneholder betydelige topper ved andre frekvenser (f.eks. 2x, 3x RPM) eller ved ikke-multiple frekvenser, indikerer dette tilstedeværelsen av andre problemer som må elimineres før balansering.
Trinn 2: Omfattende mekanisk inspeksjon (sjekkliste)
- Rotor: Thoroughly clean all rotor surfaces from dirt, rust and built-up deposits (caked product). Even a small amount of dirt at a large radius creates significant unbalance. Check for absence of broken or missing elements.
- Lagre: Sjekk lagerenhetene for overdreven slark, uvedkommende støy og overoppheting. Slitte lagre vil ikke gi stabile avlesninger.
- Fundament og ramme: Ensure that the unit is installed on a rigid foundation. Check the torque of the anchor bolts and the absence of cracks in the frame.
- Kjøre: For remdrift, sjekk remstramming og tilstand. For koblingsforbindelser - akseljustering.
- Sikkerhet: Sørg for at alle beskyttelsesvern er til stede og fungerer som de skal.
Avsnitt 2.2: Instrumentoppsett og konfigurasjon
Maskinvareinstallasjon
Vibrasjonssensorer (akselerometre):
- Connect sensor cables to corresponding instrument connectors (e.g., X1 and X2 for Balanset-1A; on newer revisions the connectors are labeled Ch-1 and Ch-2).
- Installer sensorer på lagerhusene så nær rotoren som mulig.
- Nøkkelpraksis: For å oppnå maksimalt signal bør sensorene installeres i den retningen der vibrasjonen er maksimal. Bruk en kraftig magnetisk base eller gjenget feste for å sikre stiv kontakt.
Fasesensor (laserturteller):
- Connect the sensor to the special input (X3 for Balanset-1A; labeled Tacho on newer revisions).
- Fest et lite stykke reflekterende tape til akselen eller en annen roterende del av rotoren.
- Installer turtelleren slik at laserstrålen treffer merket stabilt gjennom hele omdreiningen.
Programvarekonfigurasjon (Balanset-1A)
- Launch the software and connect the USB interface module (administrator rights are not required).
- Go to the balancing module (F7 - Balancing). Create a new record for the unit being balanced.
- Select balancing type: 1-plane (static, the F2 - Single-plane tab) for narrow rotors or 2-plane (dynamic, the F3 - Two-plane tab) for most other cases.
- Definer korreksjonsplan: velg steder på rotoren hvor korrigerende vekter trygt kan installeres.
Avsnitt 2.3: Balanseringsprosedyre: Steg-for-steg-veiledning
Kjøring 0: Innledende måling
- Start maskinen og bring den til stabil driftshastighet. Det er ekstremt viktig at rotasjonshastigheten er den samme i alle påfølgende kjøringer.
- Start målingen i programmet. Instrumentet vil registrere innledende vibrasjonsamplitude og faseverdier.
Kjøring 1: Prøvevekt i plan 1
- Stopp maskinen.
- Valg av prøvevekt: The trial weight mass should be sufficient to cause noticeable change in vibration parameters (amplitude change of at least 20-30% OR phase change of at least 20-30 degrees). You do not have to guess the starting mass: after Run 0 the software's First Trial Weight Estimator recommends both the trial weight mass and its installation angle from the tachometer mark, and the program warns if the installed weight turns out to be too small.
- Montering av prøvevekt: Fest den veide prøvevekten sikkert ved en kjent radius i plan 1. Noter vinkelposisjonen.
- Start maskinen med samme stabile hastighet.
- Utfør den andre målingen.
- Stopp maskinen og remove the trial weight. If removing it is impractical, you can leave it installed - check the "Leave on rotor" box in the software so the calculation accounts for it.
Forsøk 2: Prøvevekt i plan 2 (for balansering i to plan)
- Gjenta nøyaktig samme prosedyre som i trinn 2, men monter prøvevekten i plan 2.
- Start, mål, stopp og remove the trial weight (or leave it with the "Leave on rotor" box checked, as in Run 1).
Beregning og installasjon av korrigerende vekter
- Basert på vektorendringer registrert under prøvekjøringer, vil programmet automatisk beregne massen og installasjonsvinkelen til korrigeringsvekten for hvert plan.
- Installasjonsvinkelen måles vanligvis fra prøvevektens plassering i rotorens rotasjonsretning.
- Fest permanente korrigerende vekter sikkert. Husk at selve sveisen også har masse når du bruker sveising.
Run T (Trim): Verification measurement and fine balancing
- Start maskinen på nytt.
- Utfør en kontrollmåling for å vurdere nivået av gjenværende vibrasjon.
- Sammenlign den oppnådde verdien med toleransen beregnet i henhold til ISO 1940-1.
- Hvis vibrasjonen fortsatt overstiger toleransen, vil instrumentet beregne en liten "fin" (trim) korreksjon.
- Når du er ferdig, lagrer du rapporten og påvirkningskoeffisientene for eventuell fremtidig bruk.
Del III: Avansert problemløsning og feilsøking
Denne delen er viet til de mest komplekse aspektene ved feltbalansering – situasjoner der standardprosedyren ikke gir resultater.
Sikkerhetstiltak
Forebygging av utilsiktet start (Lockout/Tagout): Before starting work, de-energize and disconnect the rotor drive. Hang warning tags on the starters so that no one starts the machine by mistake.
Personlig verneutstyr: Vernebriller eller ansiktsskjerm er obligatorisk. Klær bør være tettsittende, uten løse kanter. Langt hår bør gjemmes under et hodeplagg.
Faresonen rundt maskinen: Begrens uautoriserte personers tilgang til balanseringssonen. Under testkjøringer monteres det sperringer eller varselbånd rundt enheten. Faresonens radius er minst 3–5 meter.
Pålitelig vektfeste: When attaching trial or permanent corrective weights, pay special attention to their fixation. An ejected weight becomes a dangerous projectile.
Elektrisk sikkerhet: Følg generelle elektriske sikkerhetstiltak – bruk en jordet stikkontakt, ikke legg kabler gjennom våte eller varme soner.
Avsnitt 3.1: Diagnose og overvinnelse av måleinstabilitet
Symptom: Under gjentatte målinger under identiske forhold endres amplitude- og/eller faseavlesningene betydelig ("flyt", "hopp"). Dette gjør korreksjonsberegning umulig.
Rotårsak: Instrumentet fungerer ikke feil. Det rapporterer nøyaktig at systemets vibrasjonsrespons er ustabil og uforutsigbar.
Systematisk diagnostisk algoritme:
- Mekanisk løshet: Dette er den vanligste årsaken. Sjekk tiltrekkingen av lagerhusets monteringsbolter og rammens ankerbolter. Sjekk for sprekker i fundamentet eller rammen.
- Lagerfeil: For stor innvendig klaring i rullelagre eller slitasje på lagerskallet gjør at akselen beveger seg kaotisk inne i støtten.
- Prosessrelatert ustabilitet:
- Aerodynamisk (vifter): Turbulent luftstrøm, strømningsseparasjon fra bladene kan forårsake tilfeldige krafteffekter.
- Hydraulisk (pumper): Kavitasjon skaper kraftige, tilfeldige hydrauliske støt som maskerer det periodiske signalet fra ubalanse.
- Intern massebevegelse (knusere, møller): Materiale kan omfordeles inne i rotoren, og fungere som "mobil ubalanse".
- Resonans: Hvis driftshastigheten er svært nær konstruksjonens naturlige frekvens, forårsaker selv små hastighetsvariasjoner store endringer i vibrasjonsamplitude og -fase.
- Termiske effekter: Etter hvert som maskinen varmes opp, kan termisk ekspansjon føre til bøying av akselen eller endringer i justeringen.
Del 3.2: Når balansering ikke hjelper: Identifisering av rotfeil
Symptom: Balanseringsprosedyren er utført, avlesningene er stabile, men den endelige vibrasjonen er fortsatt høy.
Using the vibration spectrum for differential diagnosis (in the Balanset software: F8 - Charts, "F5-Spectrum (Hz)" tab):
- Feil innretting av akselen: Hovedtegn - høy vibrasjonstopp ved 2x RPM-frekvens. Høy aksial vibrasjon er karakteristisk.
- Defekter i rullelager: Manifest as high-frequency vibration at characteristic "bearing" frequencies (BPFO, BPFI, BSF, FTF). Note that detailed rolling-bearing diagnostics is beyond the scope of Balanset-1A: the instrument measures vibration velocity in the 5-1000 Hz band, the sensor response rolls off above roughly 550 Hz, and there is no envelope (demodulation) analysis - use a dedicated bearing analyzer for that task.
- Skaftbue: Manifests as high peak at 1x RPM but often accompanied by noticeable component at 2x RPM. When the rotor is balanced on a mandrel, the software offers built-in runout compensation: the F7 - Run Ecc measurement (taken with the rotor turned 180 degrees on the mandrel) together with the "Subtract mandrel runout from measurements" option, so eccentricity is not mistaken for unbalance.
- Elektriske problemer (elektriske motorer): Magnetisk feltasymmetri kan forårsake vibrasjon med dobbelt så høy frekvens som forsyningsfrekvensen (100 Hz for 50 Hz-nettverk).
Vanlige balanseringsfeil og tips for forebygging
- Balansering av en defekt eller skitten rotor: Sjekk alltid mekanismens tilstand før balansering.
- Prøvevekt for liten: Sikt mot vibrasjonsendringsregelen 20-30%.
- Inconsistent operating speed between runs: Oppretthold alltid stabil og identisk rotasjonshastighet under alle målinger.
- Fase- og merkefeil: Overvåk vinkelbestemmelsen nøye. Korrigeringsvektvinkelen måles vanligvis fra prøvevektens posisjon i rotasjonsretningen.
- Feil feste eller vekttap: Strictly follow the methodology - remove the trial weight after the run, or, if it stays on the rotor, make sure the "Leave on rotor" box is checked so the calculation accounts for it.
Balansering av kvalitetsstandarder
| Kvalitetsgrad G | Balance quality grade G = eper·ω (mm/s) | Rotortyper (eksempler) |
|---|---|---|
| G4000 | 4000 | Fast monterte veivaksler på trege marine dieselmotorer |
| G1600 | 1600 | Veivaksler til store totaktsmotorer |
| G16 | 16 | Cardan shafts with special requirements, agricultural machinery, crushers |
| G6.3 | 6.3 | Pump rotors, fan impellers, electric motor armatures |
| G2.5 | 2.5 | Gass- og dampturbinrotorer, turbokompressorer, maskinverktøydrift |
| G1 | 1 | Slipemaskinens drivverk, spindler |
| G0,4 | 0.4 | Spindler, gyroskoper for presisjonsslipemaskiner |
Note: the grade number is the product eper·ω in mm/s. The permissible specific unbalance itself is speed-dependent: eper = (G × 9549) / n [μm]. Example: G6.3 at 1500 rpm gives eper = 40.1 μm; at 3000 rpm it gives 20.1 μm.
| Feiltype | Dominerende spektrumfrekvens | Faseegenskap | Andre symptomer |
|---|---|---|---|
| Ubalanse | 1x turtall | Stabil | Radial vibrasjon dominerer |
| Feiljustering av akselen | 1x, 2x, 3x turtall | Kan være ustabil | Høy aksial vibrasjon - nøkkeltegn |
| Mekanisk løshet | 1x, 2x og flere harmoniske | Ustabil, "hoppende" | Visuelt merkbar bevegelse |
| Defekt rullelager | Høye frekvenser (BPFO, BPFI, osv.) | Ikke synkronisert med RPM | Uvedkommende støy, forhøyet temperatur |
| Resonans | Driftshastigheten sammenfaller med egenfrekvensen | Faseendringer på 180° når den passerer gjennom resonans | Vibrasjonsamplituden øker kraftig ved en bestemt hastighet |
Del IV: Ofte stilte spørsmål og applikasjonsnotater
Avsnitt 4.1: Generelle ofte stilte spørsmål (FAQ)
Når bør jeg bruke 1-plans kontra 2-plans balansering?
Use 1-plane (static) balancing for narrow, disk-shaped rotors where the length-to-diameter ratio (L/D) is below approximately 0.5 and the speed is moderate (roughly under 1000 rpm), such as grinding wheels or narrow fan impellers. Use 2-plane (dynamic) balancing for elongated rotors, for any L/D above approximately 0.5, and for high-speed narrow discs. Two-plane balancing corrects both static unbalance and couple (moment) unbalance.
Hva skal jeg gjøre hvis prøvevekten forårsaker farlig økning i vibrasjoner?
Stopp maskinen umiddelbart. Dette indikerer at prøvevekten ble installert nær det eksisterende tunge punktet, noe som forverret ubalansen. Løsningen er å flytte prøvevekten 180 grader fra sin opprinnelige posisjon og gjenta målingen. Dette sikrer at prøvevekten skaper en motsatt effekt i stedet for å forverre den eksisterende ubalansen.
Kan jeg bruke lagrede påvirkningskoeffisienter for en annen maskin?
Ja, men bare hvis maskinene er helt identiske – samme modell, samme rotor, samme fundament, samme lagre. Enhver endring i strukturell stivhet vil endre påvirkningskoeffisientene og gjøre dem ugyldige. Beste praksis er å alltid utføre nye prøvekjøringer for hver ny maskin for å sikre nøyaktige korreksjonsberegninger.
Hva er forskjellen mellom statisk og dynamisk ubalanse?
In static unbalance the rotor's central principal axis of inertia is displaced parallel to the rotation axis - the center of mass is offset radially from the axis - and it can be detected without spinning by placing the rotor on knife-edge supports. Dynamic unbalance is a combination of static and couple unbalance where the principal axis of inertia doesn't coincide with the rotation axis - it only manifests during rotation and requires two-plane correction.
Hvorfor er balanseringsavlesningene mine ustabile (flytende)?
Ustabile avlesninger indikerer at systemets vibrasjonsrespons er uforutsigbar. Vanlige årsaker inkluderer: mekanisk løshet (løse bolter, sprekker), slitte lagre med for mye slark, prosessinstabilitet (kavitasjon i pumper, turbulens i vifter), resonans (driftshastighet nær naturlig frekvens), termiske effekter under oppvarming eller vibrasjon fra nærliggende utstyr. Løs disse problemene før du prøver å balansere.
Hva er tre-løpsmetoden i to-plans balansering?
Tre-kjøringsmetoden innebærer: Kjøring 0 - innledende måling uten prøvevekter for å fastslå grunnlinjevibrasjon; Kjøring 1 - måling med prøvevekt installert i plan 1 for å bestemme dens påvirkning; Kjøring 2 - måling med prøvevekt flyttet til plan 2. Basert på disse tre datapunktene beregner instrumentet de nøyaktige korrigeringsvektene som trengs for begge planene ved hjelp av påvirkningskoeffisientmetoden.
Hvordan beregner jeg tillatt restubalanse i henhold til ISO 1940-1?
First calculate permissible specific unbalance: eper = (G × 9549) / n, where G is the quality grade (e.g., 2.5 for turbines, 6.3 for fans) and n is RPM. Then calculate permissible residual unbalance: Uper = eper × M, where M is rotor mass in kg. For example, a 5 kg rotor at 3000 RPM with G2.5: eper = (2.5 × 9549)/3000 = 7.96 μm, Uper = 7,96 × 5 = 39,8 g·mm.
Hva er den minste prøvevekteffekten som trengs for nøyaktig balansering?
Prøvevekten bør forårsake minst 20–30° endring i vibrasjonsamplitude ELLER 20–30 grader endring i fasevinkel. Hvis effekten er for liten, drukner det nyttige signalet i målestøy, noe som fører til unøyaktige korreksjonsberegninger. Hvis ingenting endres, øk prøvevektens masse (innenfor sikre grenser) til du oppnår tilstrekkelig effekt.
How do I account for keyways? (ISO 8821, now ISO 21940-32:2012)
Standard practice is to use a "half-key" in the shaft keyway when balancing without the mating part, as specified in ISO 21940-32:2012 (which superseded ISO 8821). This compensates for the mass of that part of the key that fills the groove on the shaft.
| Symptom | Sannsynlige årsaker | Anbefalte handlinger |
|---|---|---|
| Ustabile/flytende avlesninger | Mekanisk løshet, lagerslitasje, resonans, prosessinstabilitet, ekstern vibrasjon | Tighten all bolted connections, check bearing play, conduct coast-down test (the RunDown tab in the F5 - Vibration Meter mode), stabilize operating regime |
| Kan ikke oppnå toleranse etter flere sykluser | Feil påvirkningskoeffisienter, rotoren er fleksibel, skjult defekt (feiljustering) | Gjenta prøvekjøringen med riktig valgt vekt, sjekk om rotoren er fleksibel, bruk FFT til å søke etter andre defekter |
| Vibrasjon normal etter balansering, men kommer raskt tilbake | Korrigerende vektutkastning, produktoppbygging på rotoren, termiske deformasjoner | Bruk mer pålitelig vektfeste (sveising), implementer regelmessig rengjøringsplan for rotorer |
Avsnitt 4.2: Balanseringsveiledning for spesifikke utstyrstyper
Industrial fans and induced-draft (ID) fans:
- Problem: Mest utsatt for ubalanse på grunn av produktoppbygging på blader eller slipende slitasje.
- Fremgangsmåte: Rengjør alltid impelleren grundig før arbeidet starter. Vær oppmerksom på aerodynamiske krefter som kan forårsake ustabilitet.
Pumper:
- Problem: Hovedfienden - kavitasjon.
- Fremgangsmåte: Før balansering, sørg for tilstrekkelig kavitasjonsmargin ved innløpet (NPSHa). Kontroller at sugerøret ikke er tett.
Knusere, kverner og mulchere:
- Problem: Ekstrem slitasje, mulighet for store ubalanseendringer på grunn av hammerbrudd eller slitasje.
- Fremgangsmåte: Kontroller at arbeidselementene er intakte og har festet seg. Ytterligere forankring av maskinrammen kan være nødvendig.
Anker for elektriske motorer:
- Problem: Kan ha både mekaniske og elektriske vibrasjonskilder.
- Fremgangsmåte: Use the vibration spectrum (F8 - Charts) to check for vibration at twice the supply frequency. Its presence indicates electrical malfunction, not unbalance.
Konklusjon
Dynamisk balansering av rotorer på plass ved hjelp av bærbare instrumenter som Balanset-1A er et kraftig verktøy for å øke påliteligheten og effektiviteten til driften av industrielt utstyr. Suksessen med denne prosedyren avhenger imidlertid ikke så mye av selve instrumentet som av spesialisters kvalifikasjoner og evne til å anvende en systematisk tilnærming.
Viktige prinsipper:
- Forberedelsen avgjør resultatet: Grundig rengjøring av rotor, kontroll av lager- og fundamenttilstand og innledende vibrasjonsdiagnostikk er obligatoriske forutsetninger for vellykket balansering.
- Samsvar med standarder er grunnlaget for kvalitet: Anvendelse av ISO 1940-1 omdanner subjektiv vurdering til objektive, målbare og juridisk signifikante resultater.
- Instrumentet er ikke bare en balanserer, men også et diagnostisk verktøy: Manglende balanseevne eller ustabilitet i lesing er viktige diagnostiske tegn som indikerer mer alvorlige problemer.
- Å forstå prosessfysikk er nøkkelen til å løse ikke-standardiserte oppgaver: Kunnskap om forskjellene mellom stive og fleksible rotorer, og forståelse av resonanspåvirkning, gjør det mulig for spesialister å ta riktige beslutninger.
Ved å følge anbefalingene som er skissert i denne veiledningen, vil tekniske spesialister ikke bare kunne håndtere typiske oppgaver, men også effektivt diagnostisere og løse komplekse, ikke-trivielle problemer med vibrasjon i roterende utstyr.