Inzicht in de drie-run-methode bij rotorbalancering
Definitie: Wat is de drie-runmethode?
De drie-run methode is de meest gebruikte procedure voor tweevlaks (dynamisch) balanceren. Het bepaalt de correctiegewichten nodig in twee correctievlakken met behulp van precies drie meetruns: één eerste run om de basislijn vast te stellen onevenwicht conditie, gevolgd door twee opeenvolgende proefgewicht runs (één voor elk correctievlak).
Deze methode biedt een optimale balans tussen nauwkeurigheid en efficiëntie, waardoor er minder machines hoeven te worden gestart en gestopt dan bij de vier-run methode terwijl er voldoende gegevens worden verstrekt om effectieve correcties voor de meeste industriële balanceren toepassingen.
De drie-run-procedure: stap voor stap
De procedure volgt een eenvoudig, systematisch verloop:
Run 1: Initiële basislijnmeting
De machine wordt in ongebalanceerde toestand, zoals aangetroffen, op zijn balancerende snelheid gebruikt. Trilling Er worden metingen gedaan op beide lagerlocaties (aangeduid als Lager 1 en Lager 2), waarbij beide worden geregistreerd amplitude en fasehoek. Deze metingen representeren de trillingsvectoren veroorzaakt door de oorspronkelijke onbalansverdeling.
- Meten bij peiling 1: Amplitude A₁, Fase θ₁
- Meet bij peiling 2: Amplitude A₂, fase θ₂
- Doel: Stelt de basistrillingsconditie (O₁ en O₂) vast die gecorrigeerd moet worden
Run 2: Proefgewicht in correctievlak 1
De machine wordt gestopt en een bekend proefgewicht (T₁) wordt tijdelijk bevestigd op een nauwkeurig gemarkeerde hoekpositie in het eerste correctievlak (meestal nabij lager 1). De machine wordt opnieuw gestart met dezelfde snelheid en de trillingen worden opnieuw gemeten bij beide lagers.
- Toevoegen: Proefgewicht T₁ onder hoek α₁ in vlak 1
- Meten bij peiling 1: Nieuwe trillingsvector (O₁ + effect van T₁)
- Meet bij peiling 2: Nieuwe trillingsvector (O₂ + effect van T₁)
- Doel: Bepaalt hoe een gewicht in vlak 1 de trillingen bij beide lagers beïnvloedt
Het balanceringsinstrument berekent de invloedscoëfficiënten voor Vlak 1 door vectoraftrekking van de beginmetingen van deze nieuwe metingen.
Run 3: Proefgewicht in correctievlak 2
Het eerste proefgewicht wordt verwijderd en een tweede proefgewicht (T₂) wordt bevestigd op een gemarkeerde positie in het tweede correctievlak (meestal in de buurt van lager 2). Er wordt nog een meting uitgevoerd, waarbij opnieuw de trillingen bij beide lagers worden geregistreerd.
- Verwijderen: Proefgewicht T₁ van vlak 1
- Toevoegen: Proefgewicht T₂ onder hoek α₂ in vlak 2
- Meten bij peiling 1: Nieuwe trillingsvector (O₁ + effect van T₂)
- Meet bij peiling 2: Nieuwe trillingsvector (O₂ + effect van T₂)
- Doel: Bepaalt hoe een gewicht in vlak 2 de trillingen bij beide lagers beïnvloedt
Het instrument beschikt nu over een complete set van vier invloedscoëfficiënten die beschrijven hoe elk vlak elk lager beïnvloedt.
Berekening van de correctiegewichten
Nadat de drie runs zijn voltooid, voert de balanceringssoftware het volgende uit: vectorwiskunde om de correctiegewichten op te lossen:
De invloedcoëfficiëntmatrix
Uit de drie meetruns worden vier coëfficiënten bepaald:
- α₁₁: Hoe vliegtuig 1 peiling 1 beïnvloedt (primair effect)
- α₁₂: Hoe vlak 2 lager 1 beïnvloedt (kruiskoppeling)
- α₂₁: Hoe vlak 1 lager 2 beïnvloedt (kruiskoppeling)
- α₂₂: Hoe vliegtuig 2 peiling 2 beïnvloedt (primair effect)
Het systeem oplossen
Het instrument lost twee gelijktijdige vergelijkingen op om W₁ (correctie voor vlak 1) en W₂ (correctie voor vlak 2) te vinden:
- α₁₁ · W₁ + α₁₂ · W₂ = -O₁ (om trillingen bij lager 1 te annuleren)
- α₂₁ · W₁ + α₂₂ · W₂ = -O₂ (om trillingen bij lager 2 te elimineren)
De oplossing geeft zowel de massa als de hoekpositie weer die nodig zijn voor elk correctiegewicht.
Laatste stappen
- Verwijder beide proefgewichten
- Installeer de berekende permanente correctiegewichten in beide vlakken
- Voer een verificatierun uit om te bevestigen dat de trillingen zijn teruggebracht tot een acceptabel niveau
- Voer indien nodig een trimbalans uit om de resultaten nauwkeuriger af te stemmen
Voordelen van de drie-run-methode
De drie-run-methode is de industriestandaard geworden voor het balanceren van twee vlakken vanwege verschillende belangrijke voordelen:
1. Optimale efficiëntie
Drie runs vormen het minimum dat nodig is om vier invloedscoëfficiënten vast te stellen (één beginvoorwaarde plus één proefrun per vlak). Dit minimaliseert de machine-uitvaltijd en biedt tegelijkertijd een complete systeemkarakterisering.
2. Bewezen betrouwbaarheid
Uit tientallen jaren aan praktijkervaring blijkt dat drie runs voldoende gegevens opleveren voor betrouwbare balancering in de overgrote meerderheid van de industriële toepassingen.
3. Tijd- en kostenbesparing
Vergeleken met de vier-runmethode wordt door het weglaten van één proefrun de balanceertijd met ongeveer 20% verkort, wat resulteert in minder uitvaltijd en arbeidskosten.
4. Eenvoudigere uitvoering
Minder runs betekent minder handelingen met proefgewichten, minder kans op fouten en eenvoudiger gegevensbeheer.
5. Geschikt voor de meeste toepassingen
Voor typische industriële machines met matige kruiskoppelingseffecten en acceptabele balancerende toleranties, drie runs leveren consistent succesvolle resultaten op.
Wanneer de drie-run-methode gebruiken
De drie-run-methode is geschikt voor:
- Routinematige industriële balancering: Motoren, ventilatoren, pompen, blowers – het grootste deel van de roterende apparatuur
- Vereisten voor gemiddelde precisie: Balanskwaliteitsklassen van G 2,5 tot G 16
- Toepassingen voor veldbalancering: In-situ balanceren waar het minimaliseren van downtime belangrijk is
- Stabiele mechanische systemen: Apparatuur met goede mechanische conditie en lineaire respons
- Standaardrotorgeometrieën: Stijve rotoren met typische lengte-diameterverhoudingen
Beperkingen en wanneer niet te gebruiken
De drie-run-methode kan in bepaalde situaties ontoereikend zijn:
Wanneer de vier-runmethode de voorkeur heeft
- Vereisten voor hoge precisie: Zeer nauwe toleranties (G 0,4 tot G 1,0) waarbij de extra verificatie van lineariteit waardevol is
- Sterke kruiskoppeling: Wanneer de correctievlakken erg dicht bij elkaar liggen of de stijfheid zeer asymmetrisch is
- Onbekende systeemkenmerken: Eerste balancering van ongebruikelijke of aangepaste apparatuur
- Probleemmachinerie: Apparatuur die tekenen van niet-lineair gedrag of mechanische problemen vertoont
Wanneer een enkel vlak voldoende zou kunnen zijn
- Smalle schijfvormige rotoren waarbij de dynamische onbalans minimaal is
- Wanneer slechts één lagerlocatie significante trillingen vertoont
Vergelijking met andere methoden
Drie-run versus vier-run methode
| Aspect | Drie-run | Vier-run |
|---|---|---|
| Aantal runs | 3 (initieel + 2 pogingen) | 4 (initieel + 2 proeven + gecombineerd) |
| Benodigde tijd | Korter | ~20% langer |
| Lineariteitscontrole | Geen | Ja (run 4 verifieert) |
| Typische toepassingen | Routinematig industrieel werk | Hoogprecieze, kritische apparatuur |
| Nauwkeurigheid | Goed | Uitstekend |
| Complexiteit | Lager | Hoger |
Drie-run versus enkel-plan methode
De drie-run-methode verschilt fundamenteel van enkelvlaks balancering, die slechts twee runs gebruikt (initieel plus één proef), maar slechts één vlak kan corrigeren en geen oplossing kan bieden paar onevenwicht.
Best practices voor succes met de drie-run-methode
Proefgewichtselectie
- Kies proefgewichten die een verandering van 25-50% in de trillingsamplitude veroorzaken
- Te klein: slechte signaal-ruisverhouding en rekenfouten
- Te groot: risico op niet-lineaire respons of onveilige trillingsniveaus
- Gebruik voor beide vlakken vergelijkbare afmetingen om een consistente meetkwaliteit te behouden
Operationele consistentie
- Houd voor alle drie de runs exact dezelfde snelheid aan
- Zorg indien nodig voor thermische stabilisatie tussen runs
- Zorg voor consistente procesomstandigheden (stroom, druk, temperatuur)
- Gebruik identieke sensorlocaties en montagemethoden
Gegevenskwaliteit
- Neem meerdere metingen per run en middel deze
- Controleer of de fasemetingen consistent en betrouwbaar zijn
- Controleer of de proefgewichten duidelijk meetbare veranderingen opleveren
- Zoek naar afwijkingen die kunnen wijzen op meetfouten
Installatie Precisie
- Markeer en controleer zorgvuldig de hoekposities van de proefgewichten
- Zorg ervoor dat de proefgewichten stevig vastzitten en niet verschuiven tijdens het hardlopen.
- Installeer de definitieve correctiegewichten met dezelfde zorg en precisie
- Controleer de massa's en hoeken dubbel voordat u de laatste run maakt
Problemen met veelvoorkomende problemen oplossen
Slechte resultaten na correctie
Mogelijke oorzaken:
- Correctiegewichten zijn onder een verkeerde hoek of met een verkeerde massa geïnstalleerd
- De bedrijfsomstandigheden veranderden tussen proefdraaien en correctie-installatie
- Mechanische problemen (losheid, verkeerde uitlijning) die niet zijn aangepakt vóór het balanceren
- Niet-lineaire systeemrespons
Proefgewichten produceren een kleine respons
Oplossingen:
- Gebruik grotere proefgewichten of plaats ze op een grotere straal
- Controleer de sensormontage en de signaalkwaliteit
- Controleer of de werksnelheid correct is
- Overweeg of het systeem een zeer hoge demping of een zeer lage responsgevoeligheid heeft
Inconsistente metingen
Oplossingen:
- Houd rekening met meer tijd voor thermische en mechanische stabilisatie
- Verbeter de sensormontage (gebruik noppen in plaats van magneten)
- Isoleren van externe trillingsbronnen
- Mechanische problemen aanpakken die variabel gedrag veroorzaken
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 