Rotorbalancering — Procedures, typen & normen
De complete handleiding voor het balanceren van roterende machines: statisch versus dynamisch (eenplanige en tweeplanige), de invloedscoëfficiëntmethode, ISO 21940-toleranties, balanceren in het veld en correctietechnieken.
Deze handleiding weerspiegelt de veldbalanceringsmethodologie die Vibromera gebruikt; de tweevlaks Balanset-instrumenten passen de hieronder beschreven invloedscoëfficiëntenmethode toe.
Voor een aankoopbeslissingsperspectief op hetzelfde onderwerp, zie hoe u een draagbare balanceermachine kiest.
Statisch versus dynamisch balanceren
De twee fundamentele balanceringstypen worden bepaald door de rotorgeometrie en het type onbalans dat aanwezig is.
| Criterium | Enkelvlak | Tweevlaks |
|---|---|---|
| Type onbalans gecorrigeerd | Alleen statisch | Statisch + koppel (dynamisch) |
| Rotorgeometrie | L/D < 0,5 (schijfvormig) | L/D > 0,5 (langwerpig) |
| Aantal runs | 2 (initieel + proef) | 3–4 (initiële + 2 proeven, of kruiskoppeling) |
| Sensoren vereist | 1 versnellingsmeter + tachometer | 2 versnellingsmeters + tachometer |
| Trillingspatroon van het lager | In fase bij 1× | De fase varieert (niet in fase, niet 180°) |
| Typische rotors | Ventilatorwaaiers, poelies, slijpschijven | Motoren, pompen, rollen, turbines, assen |
| ISO-vlakaanbeveling | Smalle rotoren volgens ISO 1940-1 §4.3 | Standaard voor alle langwerpige rotors |
| Balanset-1A-modus | F2 | F3 |
De balanceringsprocedure
Invloedscoëfficiëntmethode (proefgewicht) — de standaardaanpak voor balanceren in het veld en in de werkplaats
Waarom balanceren? — De voordelen
Onbalans is de belangrijkste bron van trillingen in roterende machines. Correctie levert meetbare resultaten op.
Wat is rotorbalancering?
Rotorbalancering is het proces waarbij de massaverdeling van een roterend lichaam wordt verbeterd, zodat het zwaartepunt samenvalt met de geometrische rotatieas. Dit minimaliseert centrifugale krachten en vermindert trillingen, lager belasting, geluid en energieverbruik. Correctie wordt uitgevoerd door gewicht toe te voegen of te verwijderen op specifieke locaties en hoeken, geleid door trillingsmetingen en faseanalyse. Het acceptatiecriterium wordt gedefinieerd door ISO 1940-1 (ISO 21940-11) G-klassen. De twee typen zijn statisch (éénvlaks) voor schijfvormige rotors en dynamisch (twee-vlakken) voor langwerpige rotors.
Onbalans is de meest voorkomende bron van trillingen in roterende machines. Wanneer de massaverdeling onvolmaakt is – door fabricagetoleranties, materiaalinhomogeniteit, corrosie, afzettingen of beschadigingen – ontstaan centrifugale krachten die kwadratisch toenemen met het toerental. Een kleine onbalans bij lage snelheid kan bij hoge snelheid destructief worden.
Balanceren pakt dit aan door iteratief de trillingsrespons te meten en de massaverdeling aan te passen tot de resterende onbalans onbalans valt binnen de tolerantie. Het betreft zowel een productieproces (op balanceermachines in de werkplaats) als een onderhoudsproces (balanceren op locatie van geïnstalleerde apparatuur).
De invloedscoëfficiëntmethode
Modern balanceren — zowel op speciale machines als in het veld — maakt gebruik van de invloedscoëfficiënt (proefgewicht) methode. Het natuurkundige principe: als we weten hoe een bekende massa op een bekende positie de trilling beïnvloedt, kunnen we de massa en positie berekenen die nodig zijn om de oorspronkelijke onbalans op te heffen.
Bij het balanceren van twee vlakken wordt het systeem een 2×2 matrix (vier invloedscoëfficiënten die rekening houden met de kruiskoppeling tussen de vlakken), maar het principe blijft identiek. Balanset-1A Dit lost het probleem automatisch op: de operator hoeft alleen maar de machine te starten en de proefgewichten te bevestigen.
Proefgewichtselectie
Het proefgewicht moet een merkbare verandering in de trillingen veroorzaken (idealiter 10–30% ten opzichte van het beginniveau) zonder gevaarlijke belastingen te creëren. Een nuttige eerste schatting:
Wanneer te balanceren — Trillingssignatuur
Hoe weet u dat trillingen worden veroorzaakt door onbalans in plaats van...? verkeerde uitlijning, losheid, of lagerdefecten?
Frequentie: Dominante piek precies bij 1× RPM (draaisnelheid) in de FFT spectrum.
Richting: Voornamelijk radiaal (horizontaal en verticaal). De axiale component is klein.
Fase: Stabiele, herhaalbare fasehoek bij 1× rotatiesnelheid. De fase verschuift niet in de loop van de tijd.
Snelheidsafhankelijkheid: De amplitude neemt toe met het kwadraat van de snelheid (evenredig met ω²).
In tegenstelling tot een verkeerde uitlijning: Verkeerde uitlijning veroorzaakt significante 2× en/of axiale 1× componenten. Lagerdefecten veroorzaken niet-synchrone frequenties.
Controleer altijd eerst de diagnose voordat u gaat balanceren. Balanset-1A De spectrumanalysator (F1-modus) toont het volledige spectrum. FFT spectrum, waardoor bevestigd kan worden dat 1× domineert voordat verder wordt gegaan met balanceren.
Correctiemethoden
Massa toevoegen
- Klemgewichten: Zink- of stalen gewichten met veerklem. Vaak gebruikt voor ventilatoren en wielen. Snel en niet permanent te bevestigen.
- Aanbouwgewichten: Nauwkeurige gewichten, bevestigd met bouten in getapte gaten of T-groeven. Standaard voor grote rotoren en turbines.
- Lasgewichten: Stalen platen of staven die met puntlassen aan de rotor zijn bevestigd. Permanent. Gebruikelijk bij zware industriële ventilatoren en rotors van breekinstallaties.
- Epoxy/plamuur: Tweecomponentenlijm met metaalvuller. Geschikt voor onregelmatige oppervlakken. Alleen te gebruiken bij gematigde temperaturen.
- Stelschroeven: Wordt in radiale gaten geschroefd. Vaak gebruikt op koppelingsnaven en assen. Verstelbaar.
Massa verwijderen
- Boren: Verwijder materiaal van het zwaar punt. Nauwkeurige controle van de verwijderde massa (massa = dichtheid × volume). Onomkeerbaar.
- Frezen/slijpen: Verwijder materiaal van de velg of het oppervlak. Vaak gebruikt bij turbinewielen en remschijven.
Gewichtsverdeling
Wanneer de exact berekende hoek tussen toegankelijke posities valt (bijvoorbeeld tussen boutgaten op een koppeling), wordt de correctie verdeeld over de twee aangrenzende posities met behulp van vectordecompositie. Balanset-1A Inclusief een automatische calculator voor gewichtsverdeling.
Veldbalancering (ter plaatse)
Veldbalancering betekent het balanceren van een rotor. zonder het uit de machine te verwijderen. Dit elimineert de tijd die nodig is voor demontage en houdt rekening met de werkelijke bedrijfsomstandigheden (uitlijning, lagervoorspanning, funderingseffecten) die bij balanceren in de werkplaats niet kunnen worden nagebootst.
Balanset-1A is een compleet draagbaar veldbalanceringssysteem: 2-kanaals trillingsanalysator, lasertoerenteller, ingebouwd ISO 1940 Tolerantiecalculator, balanceermodi voor één vlak (F2) en twee vlakken (F3), automatische gewichtsverdeling en generatie van een officieel balansrapport (F6). Meetnauwkeurigheid: ±5% snelheid, ±1° fase. Geschikt voor G 16 tot en met G 2,5.
Balanset-4 Uitbreidbaar tot 4 kanalen voor complexe rotors met meerdere lagers of gelijktijdige bewaking van meerdere machines.
Voordelen van veldbalancering
- Niet demonteren: Bespaart uren of dagen aan stilstand voor grote machines.
- Werkelijke bedrijfsomstandigheden: Dit omvat uitlijning, voorspanning van de lagers, thermische toestand en funderingseffecten.
- Trimbalancering: Corrigeert de onbalans die tijdens de assemblage ontstaat en die niet door middel van balanceren in de werkplaats kan worden verholpen.
- Controle na onderhoud: Snelle controle na vervanging van de waaier, koppeling of lagerrevisie.
Normen en toleranties
Balanceren betekent niet "zo goed mogelijk" zijn, maar "binnen de tolerantie". De tolerantie wordt bepaald door internationale normen:
| Standaard | Onderwerp | Kerninhoud |
|---|---|---|
| ISO 1940-1 / ISO 21940-11 | Balanskwaliteitsklassen (G-klassen) | G 0,4–G 4000 schaal. Formule: Uper = (9 549×G×M)/n. G 6.3 = standaard voor ventilatoren, pompen, motoren. |
| ISO 1940-2 / ISO 21940-2 | Terminologie | Definities: soorten onbalans, rotorclassificaties, machinetypes, kwaliteitsbegrippen. |
| ISO 14694 | Industriële ventilatoren | BV-toepassingscategorieën voor ventilatoren, balanceerkwaliteiten en richtlijnen voor trillingsgrenzen specifiek voor industriële ventilatoren. |
| ISO 10816 / ISO 20816 | Evaluatie van machinetrillingen | Meet de operationele resultaat van balanceerkwaliteit. Classificatie zone A/B/C/D. |
| ISO 21940-12 | Flexibele rotoren | Meerdere snelheids- en meervlakprocedures voor rotors boven de eerste buigkritische snelheid. |
| ISO 21940-14 | Balanceringsprocedures | Algemene procedures voor het balanceren in meerdere vlakken. |
| API 610 / API 617 | Petroleumpompen / compressoren | Raadpleeg de ISO 1940 G-klassen voor de eisen met betrekking tot de rotorbalans. |
Voorbeelden
Machine: Centrifugaalventilator van 22 kW, 1460 tpm, waaiergewicht 38 kg. Overmatige trilling: 8,2 mm/s RMS op het aandrijflager. FFT bevestigt dominante 1× piek met stabiele fase.
Installatie: Balanset-1A Sensor op DE-lager, lasertoerenteller op as. Modus F2 (enkelvlak — L/D < 0,4).
Stap 1: Eerste meting: 8,2 mm/s bij 47°.
Stap 2: Testgewicht: 15 g bij 0° op de ventilatornaaf, R = 200 mm.
Stap 3: Proefdraai: 5,9 mm/s bij 112°.
Stap 4: De software berekent: correctie = 22 g bij 198°, R = 200 mm.
Stap 5: Plaats het lasgewicht van 22 g bij 198°. Verwijder het proefgewicht.
Stap 6: Verificatie: 0,9 mm/s. ISO-tolerantie G 6.3 → Uper = 1570 g·mm. Behaald: ~180 g·mm. ✅ Geslaagd.
Machine: 45 kW motor + centrifugaalpomp, 2950 tpm, rotormassa 55 kg. Trillingen: lager DE 6,1 mm/s, lager NDE 4,8 mm/s. Faseverschil ~140° → dynamische onbalans.
Installatie: Balanset-1A met twee sensoren (DE + NDE), modus F3. Correctievlakken: koppelingsnaaf (vlak 1) en motorventilatoreinde (vlak 2).
Meetronden: Initieel → proefvlak 1 (10 g bij 0°) → proefvlak 2 (8 g bij 0°).
Resultaat: Software lost een 2×2 matrix op. Correctie: vlak 1 = 18 g bij 245°, vlak 2 = 12 g bij 68°.
Verificatie: DE: 0,7 mm/s, NDE: 0,5 mm/s. G 6.3 limiet: 1 122 g·mm. ✅ Beide vlakken ruim binnen de tolerantie.
Machine: Hamermolenbreker, 980 RPM, rotormassa 420 kg. Na vervanging van de hamers nam de trilling toe tot 14,5 mm/s.
Specificatie: G 16 (zwaar gebruik, zware omstandigheden). Uper = 9 549 × 16 × 420 / 980 = 65 500 g·mm.
Werkwijze: Enkelvlaks rotor (schijfvormig). Proef met 150 g bij 0° op de rand. Correctie: 280 g bij 315°. Oplasbare stalen plaat.
Resultaat: 2,8 mm/s. Restbalans ~5 600 g·mm. ✅ Ruim binnen de G16-limiet.
Gerelateerde onderwerpen
- ISO 1940-1: G-klasse tolerantiesysteem — het acceptatiecriterium voor balanceerresultaten.
- ISO 1940-2: Woordenlijst — definities van alle termen die met balanceren te maken hebben.
- Balans Kwaliteitsklasse: Interactieve G-klasse-calculator.
- Onbalans: De fysieke toestand die door middel van balanceren wordt gecorrigeerd.
- ISO 14694: Ventilatorspecifieke BV-categorieën en trillingsgrenzen.
- Harmonischen: Het onderscheiden van 1× (onbalans) van 2× (verkeerde uitlijning) en andere orden.
- Natuurlijke frequentie: De grens tussen een starre en flexibele rotor — cruciaal voor de balanceeraanpak.
Veelgestelde vragen — Rotorbalancering
Procedures, typen, diagnose en standaarden
▸ Wat is rotorbalancering?
▸ Statische versus dynamische balancering?
▸ Hoe werkt de proefgewichtmethode?
▸ 1-vlak of 2-vlak?
▸ Welke ISO-norm geldt voor toleranties?
▸ Kan ik de rotor ter plaatse balanceren (zonder hem te verwijderen)?
▸ Wat zijn veelgebruikte correctiemethoden?
▸ Hoe weet ik of het om onbalans gaat en niet om verkeerde uitlijning?
Gerelateerde woordenlijstartikelen
Elke rotor in balans brengen — in het veld
Eénvlaks- en tweevlaksmodi, ISO 1940-tolerantiecalculator, spectrumanalysator voor diagnose, automatische gewichtsverdeling en formele balansrapporten — alles in één draagbaar instrument.
Balanceerapparatuur bekijken →
