Wat is rotorbalancering? Een uitgebreide gids

Definitie: Het kernconcept van balanceren

Rotor uitbalanceren Is het systematische proces van het verbeteren van de massaverdeling van een roterend lichaam (een rotor) om ervoor te zorgen dat de effectieve massamiddellijn samenvalt met de werkelijke geometrische middellijn. Wanneer een rotor uit balans is, ontstaan er centrifugale krachten tijdens de rotatie, wat leidt tot overmatige trillingen, lawaai, een kortere levensduur van het lager en mogelijk catastrofale uitval. Het doel van balanceren is om deze krachten te minimaliseren door op specifieke plaatsen precieze hoeveelheden gewicht toe te voegen of te verwijderen, waardoor de trillingen tot een acceptabel niveau worden teruggebracht.

Waarom is balanceren een cruciale onderhoudstaak?

Onbalans is een van de meest voorkomende bronnen van trillingen in roterende machines. Precisiebalanceren gaat niet alleen over het verminderen van trillingen; het is een cruciale onderhoudsactiviteit die aanzienlijke voordelen biedt:

• Langere levensduur van lagers: Onbalanskrachten worden rechtstreeks op de lagers overgebracht. Door deze krachten te verminderen, wordt de levensduur van lagers aanzienlijk verlengd.
• Verbeterde machinebetrouwbaarheid: Minder trillingen zorgen voor minder spanning op alle machineonderdelen, zoals afdichtingen, assen en structurele steunen, wat leidt tot minder storingen.
• Verbeterde veiligheid: Hoge trillingsniveaus kunnen leiden tot defecten aan onderdelen, wat grote veiligheidsrisico's voor het personeel oplevert.
• Lagere geluidsniveaus: Mechanische trillingen zijn een belangrijke bron van industrieel lawaai. Een goed uitgebalanceerde machine draait veel stiller.
• Lager energieverbruik: Energie die anders verloren zou gaan door trillingen en hitte, wordt nu omgezet in nuttige arbeid, waardoor de efficiëntie verbetert.

Soorten balanceren: statisch versus dynamisch

Balanceerprocedures worden gecategoriseerd op basis van het type onbalans dat ze corrigeren. De twee belangrijkste typen zijn statisch en dynamisch balanceren.

Statisch balanceren (enkelvlaksbalanceren)

Statische onbalans treedt op wanneer het zwaartepunt van de rotor ten opzichte van de rotatieas is verschoven. Dit wordt vaak gevisualiseerd als een enkele "zware plek". Statisch balanceren corrigeert dit door een enkel correctiegewicht 180° tegenover de zware plek aan te brengen. Het wordt "statisch" genoemd omdat dit type onbalans kan worden gedetecteerd met de rotor in rust (bijvoorbeeld op meskantrollen). Het is geschikt voor smalle, schijfvormige rotoren zoals ventilatoren, slijpschijven en vliegwielen, waarbij de lengte-diameterverhouding klein is.

Dynamisch balanceren (twee-vlaks balanceren)

Dynamische onbalans is een complexere aandoening die zowel statische onbalans als koppelonbalans omvat. Koppelonbalans treedt op wanneer er twee gelijke, zware punten aan de tegenoverliggende uiteinden van de rotor zitten, 180° uit elkaar. Dit creëert een schommelbeweging, of moment, die alleen kan worden gedetecteerd wanneer de rotor draait. Dynamische balancering is vereist voor de meeste rotoren, met name die met een lengte groter dan hun diameter (zoals motorankers, assen en turbines). Het vereist correcties in ten minste twee verschillende vlakken langs de lengte van de rotor om zowel de kracht als de koppelonbalans tegen te gaan.

De balanceringsprocedure: hoe het wordt gedaan

Moderne balancering wordt doorgaans uitgevoerd met behulp van gespecialiseerde apparatuur en een systematische aanpak, vaak met behulp van de invloedcoëfficiëntmethode:

1. Eerste run: De machine wordt gebruikt om de initiële trillingsamplitude en fasehoek te meten, veroorzaakt door de bestaande onbalans. Hiervoor worden een trillingssensor en een toerenteller (voor fasereferentie) gebruikt.
2. Proefgewichtloop: Een bekend proefgewicht wordt tijdelijk aan de rotor bevestigd op een bekende hoekpositie in een correctievlak.
3. Tweede run: De machine draait opnieuw en de nieuwe trillingsamplitude en -fase worden gemeten. De verandering in trilling (het vectorverschil) wordt uitsluitend veroorzaakt door het proefgewicht.
4. Berekening: Door te weten hoe het proefgewicht de trillingen heeft beïnvloed, berekent het balanceerinstrument een 'invloedscoëfficiënt'. Deze coëfficiënt wordt vervolgens gebruikt om de precieze hoeveelheid correctiegewicht en de exacte hoek te bepalen waar het moet worden geplaatst om de oorspronkelijke onbalans te compenseren.
5. Correctie en verificatie: Het proefgewicht wordt verwijderd, het berekende permanente correctiegewicht wordt geïnstalleerd en er wordt een laatste test uitgevoerd om te controleren of de trillingen tot een acceptabel niveau zijn teruggebracht. Voor het balanceren van twee vlakken wordt dit proces herhaald voor het tweede vlak.

Relevante normen en toleranties

Aanvaardbare trillingsniveaus zijn niet willekeurig. Ze worden gedefinieerd door internationale normen, met name de ISO 21940 serie (die de oudere ISO 1940 verving). Deze normen definiëren "Balance Quality Grades" (bijv. G 6.3, G 2.5, G 1.0) voor verschillende machineklassen. Een lager G-getal duidt op een nauwere tolerantie. Deze klassen worden gebruikt om de maximaal toelaatbare restonbalans voor een bepaalde rotor te berekenen op basis van de massa en het bedrijfstoerental, zodat deze aan de operationele vereisten voldoet.

← Terug naar hoofdindex