Ontdek Vibromera.com — onze nieuwe internationale website. Bezoek Vibromera.com →

Velddynamische balancering

Uitgebreide technische gids voor industriële rotorbalancering

Deel I: Theoretische en regelingsgrondlagen van dynamisch balanceren

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.

Het methodologische principe is gebaseerd op het installeren van proefgewichten en het berekenen van de invloedscoëfficiënten van onbalans. Simpel gezegd meet het instrument de trilling (amplitude en fase) van een roterende rotor, waarna de gebruiker sequentieel kleine proefgewichten in specifieke vlakken toevoegt om de invloed van extra massa op de trilling te "kalibreren". Op basis van veranderingen in trillingsamplitude en -fase berekent het instrument automatisch de benodigde massa en installatiehoek van correctiegewichten om onbalans te elimineren.

Deze aanpak implementeert de zogenaamde drie-run methode Voor balanceren in twee vlakken: een eerste meting en twee runs met proefgewichten (één in elk vlak). Voor balanceren in één vlak zijn twee runs meestal voldoende: één zonder gewicht en één met een proefgewicht. In moderne instrumenten worden alle benodigde berekeningen automatisch uitgevoerd, wat het proces aanzienlijk vereenvoudigt en de kwalificatie-eisen voor de operator verlaagt.

Sectie 1.1: Fysica van onbalans: diepgaande analyse

De kern van elke trilling in roterende apparatuur is onbalans. Onbalans is een toestand waarbij de rotormassa ongelijkmatig verdeeld is ten opzichte van de rotatieas. Deze ongelijkmatige verdeling leidt tot het ontstaan van centrifugale krachten, die op hun beurt trillingen van de steunen en de gehele machineconstructie veroorzaken. De gevolgen van onbalans die niet wordt aangepakt, kunnen catastrofaal zijn: van voortijdige slijtage en beschadiging van lagers tot schade aan de fundering en de machine zelf. Voor een effectieve diagnose en eliminatie van onbalans is het noodzakelijk om de verschillende typen duidelijk te onderscheiden.

Soorten onbalans

Rotorbalanceeropstelling met elektromotor op standaards, trillingssensoren, meetinstrument, laptop met softwaredisplay
Rotorbalanceermachineopstelling met computergestuurd bewakingssysteem voor het meten van statische en dynamische krachten om onbalans in roterende elektromotorcomponenten te detecteren.

Statische onbalans (enkelvlak): 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.

Koppel (moment) onbalans: Dit type treedt op wanneer de hoofdtraagheidsas van de rotor de rotatieas in het massamiddelpunt snijdt, maar er niet evenwijdig aan is. Koppelonbalans kan worden weergegeven als twee even grote, maar tegengesteld gerichte onbalansmassa's die zich in verschillende vlakken bevinden. In een statische toestand is zo'n rotor in evenwicht, en de onbalans manifesteert zich alleen tijdens de rotatie in de vorm van "schommelen" of "wiebelen". Om dit te compenseren, zijn ten minste twee correctiegewichten in twee verschillende vlakken nodig, waardoor een compenserend moment ontstaat.

Rotorbalanceeropstelling met elektromotor op lagerstandaards, trillingssensoren, kabels en Vibromera-analysator op laptopscherm
Technisch schema van een testapparaat voor de rotor van een elektromotor met koperen wikkelingen gemonteerd op precisielagers, aangesloten op elektronische bewakingsapparatuur voor het meten van de rotatiedynamiek.

Dynamische onbalans: Dit is het meest voorkomende type onbalans onder reële omstandigheden en vertegenwoordigt een combinatie van statische en koppelonbalans. In dit geval valt de hoofdtraagheidsas van de rotor niet samen met de rotatieas en snijdt deze niet in het massamiddelpunt. Om dynamische onbalans te elimineren, is massacorrectie in ten minste twee vlakken noodzakelijk. Tweekanaalsinstrumenten zoals de Balanset-1A zijn specifiek ontworpen om dit probleem op te lossen.

Quasi-statische onbalans: Dit is een speciaal geval van dynamische onbalans, waarbij de hoofdtraagheidsas de rotatieas snijdt, maar niet in het zwaartepunt van de rotor. Dit is een subtiel maar belangrijk onderscheid voor de diagnose van complexe rotorsystemen.

Stijve en flexibele rotoren: cruciaal onderscheid

Een van de fundamentele concepten bij het balanceren is het onderscheid tussen stijve en flexibele rotoren. Dit onderscheid bepaalt de mogelijkheid en methodologie van succesvol balanceren.

Stijve rotor: Een rotor wordt als stijf beschouwd als de rotatiefrequentie aanzienlijk lager is dan de eerste kritische frequentie en er geen significante elastische vervormingen (afbuigingen) optreden onder invloed van centrifugale krachten. Het balanceren van een dergelijke rotor wordt doorgaans succesvol uitgevoerd in twee correctievlakken. Balanset-1A-instrumenten zijn primair ontworpen voor gebruik met stijve rotoren.

Flexibele rotor: Een rotor wordt als flexibel beschouwd als hij draait met een rotatiefrequentie die dicht bij een van zijn kritische frequenties ligt of deze overschrijdt. In dit geval wordt de elastische asdoorbuiging vergelijkbaar met de verplaatsing van het zwaartepunt en draagt deze zelf aanzienlijk bij aan de algehele trillingen.

Belangrijke waarschuwing

Pogingen om een flexibele rotor te balanceren met behulp van de methodologie voor starre rotors (in twee vlakken) leiden vaak tot mislukking. Het aanbrengen van correctiegewichten kan trillingen bij lage, subresonante snelheden compenseren, maar wanneer de bedrijfssnelheid wordt bereikt en de rotor buigt, kunnen diezelfde gewichten de trillingen juist versterken door een van de buigtrillingsmodi te activeren. Dit is een van de belangrijkste redenen waarom balanceren "niet werkt", hoewel alle handelingen met het instrument correct worden uitgevoerd.

Voordat met de werkzaamheden wordt begonnen, is het van groot belang de rotor te classificeren door de bedrijfssnelheid te correleren met bekende (of berekende) kritische frequenties. Als het niet mogelijk is resonantie te omzeilen, wordt aanbevolen de montageomstandigheden van de unit tijdens het balanceren tijdelijk aan te passen om de resonantie te verschuiven.

Paragraaf 1.2: Regelgevend kader: ISO-normen

Normen op het gebied van balanceren vervullen verschillende belangrijke functies: ze stellen een uniforme technische terminologie vast, definiëren kwaliteitseisen en, belangrijker nog, dienen als basis voor een compromis tussen technische noodzaak en economische haalbaarheid.

ISO 21940-11 (voorheen ISO 1940-1): kwaliteitseisen voor het balanceren van starre rotoren

Software for Balanset-1A portable balancer and vibration analyzer. Balance tolerance calculator (ISO 1940)
Software for Balanset-1A portable balancer and vibration analyzer. Balance tolerance calculator (ISO 1940)

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.

Kwaliteitsklasse 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.

Berekening van de toegestane restonbalans (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:

  1. Bepaling van de toelaatbare specifieke onbalans (eper) met behulp van de formule:
    eper = (G × 9549) / n
    waarbij G de balanceerkwaliteitsklasse is (bijv. 2,5) en n de operationele rotatiefrequentie, tpm. De meeteenheid voor eper is g·mm/kg of μm.
  2. Bepaling van de toelaatbare resterende onbalans (Uper) voor de gehele rotor:
    Uper = eper × M
    waarbij M de rotormassa is, kg. De meeteenheid voor Uper is g·mm.
  3. 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: Ulinks = Uper × (b/L), Urechts = 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.

Voorbeeld: Voor een rotor van een elektromotor met een massa van 5 kg, werkend op 3000 tpm met kwaliteitsklasse 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: Criteria en veiligheidsmaatregelen voor balanceren op locatie van middelgrote en grote rotoren

Deze norm reguleert rechtstreeks het veldbalanceringsproces.

Voordelen: Het belangrijkste voordeel van balanceren ter plaatse is dat de rotor onder reële bedrijfsomstandigheden, op zijn steunen en onder bedrijfsbelasting, wordt gebalanceerd. Hierbij wordt automatisch rekening gehouden met de dynamische eigenschappen van het steunsysteem en de invloed van de aangesloten componenten van de asoverbrenging.

Nadelen en beperkingen:

  • Beperkte toegang: Vaak is de toegang tot correctievlakken op een geassembleerde machine moeilijk, waardoor de mogelijkheden voor het installeren van gewichten beperkt zijn.
  • Noodzaak van proefdraaien: Het balanceringsproces vereist meerdere "start-stop"-cycli van de machine.
  • Moeilijkheden met ernstige onbalans: Bij een zeer grote initiële onbalans kunnen beperkingen in de vlakselectie en de massa van het correctiegewicht het onmogelijk maken om de vereiste balanskwaliteit te bereiken.

Deel II: Praktische gids voor balanceren met Balanset-1A-instrumenten

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.

Sectie 2.1: Basis voor succes: pre-balanceringsdiagnostiek en machinevoorbereiding

Stap 1: Primaire trillingsdiagnostiek (Is er werkelijk sprake van onbalans?)

Voordat u gaat balanceren, is het nuttig om eerst een trillingsmeting uit te voeren in de vibratiemeterstand. De Balanset-1A-software heeft een "Vibratiemeter"-modus (F5-knop) waarmee u de algehele trilling en de trilling van het onderdeel afzonderlijk bij de rotatiefrequentie (1×) kunt meten voordat u gewichten aanbrengt.

Klassiek teken van onbalans: Het trillingsspectrum moet worden gedomineerd door een piek bij de rotatiefrequentie van de rotor (piek bij 1x RPM-frequentie). De amplitude van deze component moet in horizontale en verticale richting vergelijkbaar zijn, en de amplitudes van andere harmonischen moeten aanzienlijk lager zijn.

Tekenen van andere defecten: Als het spectrum significante pieken vertoont bij andere frequenties (bijv. 2x, 3x RPM) of bij niet-meervoudige frequenties, duidt dit op de aanwezigheid van andere problemen die moeten worden verholpen voordat er gebalanceerd kan worden.

Stap 2: Uitgebreide mechanische inspectie (checklist)

  • 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.
  • Lagers: Controleer de lagerassemblages op overmatige speling, bijgeluiden en oververhitting. Versleten lagers maken het onmogelijk om stabiele metingen te verkrijgen.
  • Fundering en frame: 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.
  • Aandrijving: Bij riemaandrijvingen: controleer de riemspanning en de conditie. Bij koppelingen: controleer de uitlijning van de assen.
  • Veiligheid: Zorg ervoor dat alle beschermingsmiddelen aanwezig zijn en bruikbaar zijn.

Sectie 2.2: Instrumentopstelling en -configuratie

Hardware-installatie

Trillingssensoren (versnellingsmeters):

  • 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).
  • Installeer sensoren op de lagerhuizen, zo dicht mogelijk bij de rotor.
  • Kernpraktijk: Om een maximaal signaal te verkrijgen, moeten de sensoren worden geïnstalleerd in de richting waar de trilling het sterkst is. Gebruik een sterke magnetische voet of een schroefbevestiging om een stevig contact te garanderen.

Fasesensor (lasertachometer):

  • Connect the sensor to the special input (X3 for Balanset-1A; labeled Tacho on newer revisions).
  • Bevestig een klein stukje reflecterende tape aan de as of een ander draaiend onderdeel van de rotor.
  • Installeer de toerenteller zo dat de laserstraal gedurende de hele omwenteling stabiel op het doel gericht blijft.

Softwareconfiguratie (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.
  • Definieer correctievlakken: kies plaatsen op de rotor waar correctiegewichten veilig kunnen worden aangebracht.

Sectie 2.3: Balanceringsprocedure: Stapsgewijze handleiding

Run 0: Initiële meting

  • Start de machine en breng deze op een stabiele werksnelheid. Het is uiterst belangrijk dat de rotatiesnelheid in alle volgende runs gelijk is.
  • Start de meting in het programma. Het instrument registreert de initiële trillingsamplitude en fase.
Balanceeropstelling voor elektromotorrotor met trillingssensoren X1, X2 op lagerstandaarden, laptop voor gegevensanalyse op standaard.
Industriële motortestapparatuur met kopergewonden rotor gemonteerd op precisielagers, voorzien van een computergestuurd bewakingssysteem.
Vibromera-softwareinterface voor tweevlaksbalancering met weergave van trillingsgegevens, frequentiespectrum en proefmassameetvelden
Software-interface voor dynamisch balanceren in twee vlakken, die trillingsanalysedata weergeeft met tijdsdomein-golfvormen en frequentiespectrumgrafieken.

Run 1: Proefgewicht in vlak 1

  • Stop de machine.
  • Selectie van het proefgewicht: 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.
  • Installatie van proefgewichten: Bevestig het gewogen proefgewicht stevig op een bekende straal in vlak 1. Noteer de hoekpositie.
  • Start de machine op dezelfde stabiele snelheid.
  • Voer de tweede meting uit.
  • Stop de machine en 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.
Balanceeropstelling voor de rotor van een elektromotor met trillingssensoren X1 en X2, draagbare analysator, verbindingskabels en laptop.
3D-weergave van een testopstelling voor een elektromotorrotor met koperen wikkelingen, gemonteerd op een precisiebalanceerapparaat.

Run 2: Proefgewicht in vlak 2 (voor balanceren in 2 vlakken)

  • Herhaal de procedure uit stap 2 exact, maar plaats het proefgewicht in vlak 2.
  • Beginnen, meten, stoppen en remove the trial weight (or leave it with the "Leave on rotor" box checked, as in Run 1).
Balanceeropstelling voor elektromotorrotor met trillingssensoren X1, X2, meetinstrument, laptop en frame van balanceermachine.
Industriële motortestapparatuur met koperen wikkelingen, gemonteerd op steunen, voorzien van diagnosefuncties die via een laptop worden aangestuurd.

Berekening en installatie van correctiegewichten

  • Op basis van de vectorwijzigingen die tijdens proefdraaien zijn geregistreerd, berekent het programma automatisch de massa en de installatiehoek van het correctiegewicht voor elk vlak.
  • De installatiehoek wordt doorgaans gemeten vanaf de plaats van het proefgewicht in de richting van de rotorrotatie.
  • Bevestig de permanente correctiegewichten op een veilige manier. Houd er bij het lassen rekening mee dat de las zelf ook massa heeft.
Software-interface voor het balanceren van tweevlaksrotoren, met weergave van trillingsgegevens, correctiemassa's en resultaten van resterende onbalans.
De software-interface van de dynamische balanceermachine toont de resultaten van een balancering in twee vlakken met correctiemassa's van 0,290 g en 0,270 g bij specifieke hoeken.
Weergave van software voor het balanceren van tweevlaksrotoren, met polaire grafieken voor vlak 1 en 2, met correctiemassa's en -hoeken.
Dynamische balanceringsanalyse in twee vlakken met polaire grafieken voor rotorcorrectie. De interface toont de benodigde massa-toevoeging om trillingen te minimaliseren.

Run T (Trim): Verification measurement and fine balancing

  • Start de machine opnieuw.
  • Voer een controlemeting uit om het niveau van de resttrilling te beoordelen.
  • Vergelijk de verkregen waarde met de tolerantie die is berekend volgens ISO 1940-1.
  • Als de trilling nog steeds de tolerantie overschrijdt, berekent het instrument een kleine "fijne" (trim) correctie.
  • Sla na voltooiing het rapport en de invloedscoëfficiënten op voor eventueel toekomstig gebruik.
Balanceeropstelling voor motorrotor met trillingssensoren, meetinstrument, laptop en balanceerstandaards gemarkeerd met X1/X2.
3D-weergave van een rotorassemblage van een elektromotor op testapparatuur, met koperen wikkelingen en groene diagnose-indicatoren.

Deel III: Geavanceerde probleemoplossing en foutdiagnose

In dit gedeelte worden de meest complexe aspecten van veldbalancering besproken: situaties waarin de standaardprocedure geen resultaten oplevert.

Veiligheidsmaatregelen

Voorkomen van onbedoeld starten (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.

Persoonlijke beschermingsmiddelen: Een veiligheidsbril of gelaatscherm is verplicht. De kleding moet nauwsluitend zijn, zonder losse randen. Lang haar moet onder een hoofddeksel worden gestopt.

Gevarenzone rond de machine: Beperk de toegang van onbevoegde personen tot de balanceerzone. Tijdens testruns worden er barrières of waarschuwingslinten rondom het apparaat geplaatst. De straal van de gevarenzone is minimaal 3-5 meter.

Betrouwbare gewichtsbevestiging: When attaching trial or permanent corrective weights, pay special attention to their fixation. An ejected weight becomes a dangerous projectile.

Elektrische veiligheid: Neem de algemene elektrische veiligheidsvoorschriften in acht: gebruik een werkend geaard stopcontact en leg geen kabels door natte of hete zones.

Paragraaf 3.1: Diagnose en het overwinnen van meetinstabiliteit

Symptoom: Bij herhaalde metingen onder identieke omstandigheden veranderen de amplitude- en/of fasewaarden significant ("float", "jump"). Dit maakt correctieberekening onmogelijk.

Grondoorzaak: Het instrument functioneert naar behoren. Het geeft correct aan dat de trillingsrespons van het systeem instabiel en onvoorspelbaar is.

Systematisch diagnostisch algoritme:

  • Mechanische losheid: Dit is de meest voorkomende oorzaak. Controleer of de bevestigingsbouten van het lagerhuis en de frameankerbouten goed vastzitten. Controleer op scheuren in de fundering of het frame.
  • Lagerdefecten: Overmatige interne speling in wentellagers of slijtage van de lagerbehuizing zorgt ervoor dat de as onvoorspelbaar in de lagersteun kan bewegen.
  • Procesgerelateerde instabiliteit:
    • Aerodynamisch (ventilatoren): Turbulente luchtstroming en loslating van de luchtstroom door de schoepen kunnen willekeurige krachteffecten veroorzaken.
    • Hydraulisch (pompen): Cavitatie veroorzaakt krachtige, willekeurige hydraulische schokken die het periodieke signaal van onbalans maskeren.
    • Interne massabeweging (brekers, molens): Materiaal kan zich binnenin de rotor herverdelen en fungeren als "mobiele onbalans".
  • Resonantie: Als de bedrijfssnelheid zeer dicht bij de eigenfrequentie van de constructie ligt, veroorzaken zelfs kleine snelheidsvariaties enorme veranderingen in de trillingsamplitude en -fase.
  • Thermische effecten: Door opwarming van de machine kan thermische uitzetting leiden tot buiging van de as of veranderingen in de uitlijning.

Sectie 3.2: Wanneer balanceren niet helpt: het identificeren van basisdefecten

Symptoom: De balanceerprocedure is uitgevoerd, de metingen zijn stabiel, maar de uiteindelijke trilling blijft hoog.

Using the vibration spectrum for differential diagnosis (in the Balanset software: F8 - Charts, "F5-Spectrum (Hz)" tab):

  • Asuitlijningsfout: Belangrijkste kenmerk: hoge trillingspiek bij tweemaal de toerentalfrequentie. Sterke axiale trillingen zijn kenmerkend.
  • Defecten aan wentellagers: 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.
  • Asbuiging: 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.
  • Elektrische problemen (elektromotoren): Asymmetrie in het magnetische veld kan trillingen veroorzaken met een frequentie die tweemaal zo hoog is als de voedingsfrequentie (100 Hz bij een netwerk van 50 Hz).

Veelvoorkomende fouten bij het balanceren en tips om deze te voorkomen

  • Balanceren van een defecte of vuile rotor: Controleer altijd de staat van het mechanisme voordat u het balanceert.
  • Proefgewicht te klein: Streef naar de 20-30% trillingsveranderingsregel.
  • Inconsistent operating speed between runs: Zorg er tijdens alle metingen voor dat de rotatiesnelheid constant en gelijk blijft.
  • Fase- en markeringsfouten: Houd de hoekbepaling nauwlettend in de gaten. De hoek van het correctiegewicht wordt doorgaans gemeten vanaf de positie van het proefgewicht in de draairichting.
  • Verkeerde bevestiging of verlies van gewichten: 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.

Balanceersnormen

Tabel 1: Balanceerklassen (G) volgens ISO 1940-1 voor typische apparatuur
Kwaliteitsklasse G Balance quality grade G = eper·ω (mm/s) Rotortypen (voorbeelden)
G4000 4000 Vast gemonteerde krukassen van langzaam draaiende scheepsdieselmotoren
G1600 1600 Krukassen van grote tweetaktmotoren
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 Gas- en stoomturbinerotoren, turbocompressoren, aandrijvingen voor werktuigmachines
G1 1 Aandrijvingen en spindels voor slijpmachines
G0.4 0.4 Precisieslijpmachine spindels, gyroscopen

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.

Tabel 2: Trillingsdiagnostische matrix: onbalans vergeleken met andere defecten
Defecttype Dominante spectrumfrequentie Fasekarakteristiek Andere symptomen
Onbalans 1x toerental Stabiel Radiale trillingen overheersen
Asuitlijningsfout 1x, 2x, 3x toerental Kan instabiel zijn Hoge axiale trillingen - sleutelteken
Mechanische speling 1x, 2x en meervoudige harmonischen Instabiel, "springend" Visueel waarneembare beweging
Defect wentellager Hoge frequenties (BPFO, BPFI, enz.) Niet gesynchroniseerd met RPM Vreemd geluid, verhoogde temperatuur
Resonantie De bedrijfssnelheid komt overeen met de natuurlijke frequentie Faseverandering van 180° bij het passeren van resonantie De trillingsamplitude neemt bij een bepaalde snelheid sterk toe

Deel IV: Veelgestelde vragen en toepassingsnotities

Paragraaf 4.1: Algemene veelgestelde vragen (FAQ)

Wanneer moet ik 1-vlaks- versus 2-vlaks-balancering gebruiken?
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.

Wat moet ik doen als het proefgewicht een gevaarlijke toename van de trillingen veroorzaakt?
Stop de machine onmiddellijk. Dit wijst erop dat het proefgewicht te dicht bij het bestaande zwaartepunt is geplaatst, waardoor de onbalans is verergerd. De oplossing is om het proefgewicht 180 graden te draaien ten opzichte van de oorspronkelijke positie en de meting te herhalen. Dit zorgt ervoor dat het proefgewicht een tegengesteld effect heeft in plaats van de bestaande onbalans te vergroten.

Kan ik opgeslagen invloedscoëfficiënten voor een andere machine gebruiken?
Ja, maar alleen als de machines absoluut identiek zijn - hetzelfde model, dezelfde rotor, dezelfde fundering, dezelfde lagers. Elke verandering in de structurele stijfheid zal de invloedscoëfficiënten veranderen en ze ongeldig maken. Het is raadzaam om voor elke nieuwe machine altijd nieuwe proefdraaien uit te voeren om nauwkeurige correctieberekeningen te garanderen.

Wat is het verschil tussen statische en dynamische onbalans?
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.

Waarom zijn mijn balansmetingen instabiel (schommelen ze)?
Instabiele metingen duiden erop dat de trillingsrespons van het systeem onvoorspelbaar is. Veelvoorkomende oorzaken zijn: mechanische speling (losse bouten, scheuren), versleten lagers met overmatige speling, procesinstabiliteit (cavitatie in pompen, turbulentie in ventilatoren), resonantie (bedrijfssnelheid nabij de eigenfrequentie), thermische effecten tijdens het opwarmen of trillingen van naburige apparatuur. Los deze problemen op voordat u probeert te balanceren.

Wat is de drie-run-methode bij het balanceren van twee vlakken?
De drie-run-methode omvat: Run 0 - initiële meting zonder proefgewichten om de basistrilling vast te stellen; Run 1 - meting met proefgewicht in vlak 1 om de invloed ervan te bepalen; Run 2 - meting met het proefgewicht verplaatst naar vlak 2. Op basis van deze drie meetpunten berekent het instrument de exacte correctiegewichten die nodig zijn voor beide vlakken met behulp van de invloedscoëfficiëntmethode.

Hoe bereken ik de toelaatbare restonbalans volgens 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.

Wat is het minimale proefgewichteffect dat nodig is voor een nauwkeurige balancering?
Het proefgewicht moet een verandering van ten minste 20-30% in de trillingsamplitude OF een verandering van 20-30 graden in de fasehoek veroorzaken. Als het effect te klein is, verdwijnt het nuttige signaal in de meetruis, wat leidt tot onnauwkeurige correctieberekeningen. Als er niets verandert, verhoog dan de massa van het proefgewicht (binnen veilige grenzen) totdat u een voldoende effect bereikt.

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.

Tabel 3: Handleiding voor het oplossen van veelvoorkomende balanceringsproblemen
Symptoom Waarschijnlijke oorzaken Aanbevolen acties
Onstabiele/"zwevende" metingen Mechanische speling, lagerslijtage, resonantie, procesinstabiliteit, externe trillingen Tighten all bolted connections, check bearing play, conduct coast-down test (the RunDown tab in the F5 - Vibration Meter mode), stabilize operating regime
Kan na meerdere cycli geen tolerantie bereiken Onjuiste invloedscoëfficiënten, flexibele rotor, aanwezigheid van een verborgen defect (uitlijningsfout) Herhaal de proefdraai met een correct gekozen gewicht, controleer of de rotor flexibel is en gebruik FFT om naar andere defecten te zoeken.
Trillingen normaal na balanceren, maar keren snel terug Verlies van correctieve gewicht, productophoping op de rotor, thermische vervormingen Gebruik een betrouwbaardere gewichtsbevestiging (lassen) en voer een regelmatig reinigingsschema voor de rotor in.

Paragraaf 4.2: Balanceringsgids voor specifieke apparatuurtypen

Industrial fans and induced-draft (ID) fans:

  • Probleem: Het meest gevoelig voor onevenwichtigheid als gevolg van productophoping op de messen of slijtage door schurende materialen.
  • Werkwijze: Reinig de waaier altijd grondig voordat u aan het werk gaat. Let op aerodynamische krachten die instabiliteit kunnen veroorzaken.

Pompen:

  • Probleem: Grootste vijand: cavitatie.
  • Werkwijze: Controleer vóór het balanceren of er voldoende cavitatiemarge bij de inlaat aanwezig is (NPSHa). Controleer of de zuigleiding niet verstopt is.

Brekers, maalmachines en mulchers:

  • Probleem: Extreme slijtage, mogelijkheid van grote onbalansveranderingen als gevolg van hamerbreuk of slijtage.
  • Werkwijze: Controleer de integriteit en bevestiging van de werkende onderdelen. Mogelijk is extra verankering van het machineframe nodig.

Ankers van elektrische motoren:

  • Probleem: Kan zowel mechanische als elektrische trillingsbronnen hebben.
  • Werkwijze: Use the vibration spectrum (F8 - Charts) to check for vibration at twice the supply frequency. Its presence indicates electrical malfunction, not unbalance.

Conclusie

Dynamisch balanceren van rotors op hun plaats met behulp van draagbare instrumenten zoals de Balanset-1A is een krachtig hulpmiddel om de betrouwbaarheid en efficiëntie van industriële apparatuur te verhogen. Het succes van deze procedure hangt echter niet zozeer af van het instrument zelf, maar van de specialistische kwalificaties en het vermogen om een systematische aanpak te hanteren.

Kernprincipes:

  • Voorbereiding bepaalt resultaat: Grondige reiniging van de rotor, controle van de lagers en de fundering, en een voorlopige trillingsdiagnose zijn essentiële voorwaarden voor een succesvolle balancering.
  • Naleving van normen vormt de basis van kwaliteit: De toepassing van ISO 1940-1 transformeert subjectieve beoordeling in een objectief, meetbaar en juridisch relevant resultaat.
  • Het instrument is niet alleen een balanseerapparaat, maar ook een diagnosehulpmiddel: Evenwichtsproblemen of leesinstabiliteit zijn belangrijke diagnostische signalen die wijzen op ernstiger problemen.
  • Inzicht in procesfysica is essentieel voor het oplossen van niet-standaardtaken: Kennis van de verschillen tussen starre en flexibele rotors, en inzicht in de invloed van resonantie, stelt specialisten in staat de juiste beslissingen te nemen.

Door de aanbevelingen in deze handleiding op te volgen, kunnen technische specialisten niet alleen gangbare taken succesvol uitvoeren, maar ook complexe, niet-triviale problemen met trillingen van roterende apparatuur effectief diagnosticeren en oplossen.

© 2025 Field Dynamic Balancing Guide. Alle rechten voorbehouden.

WhatsApp
Balanset-1A - €1975Vraag een ingenieur