Balanceren van industriële afzuigventilatoren: complete gids van theorie tot praktijk

Sectie 1: Fundamentele principes van onevenwichtigheid - Het begrijpen van de "waarom"

Het balanceren van roterende massa's is een van de belangrijkste handelingen bij het onderhoud en de reparatie van industriële apparatuur, vooral cruciaal voor uitlaat balanceren Toepassingen. Voor een effectieve en weloverwogen oplossing van problemen die verband houden met overmatige trillingen, is een diepgaand begrip van de fysische processen die ten grondslag liggen aan onbalans, de variëteiten, oorzaken en de destructieve gevolgen ervan noodzakelijk.

1.1. Fysica van onevenwicht: de wetenschap van trillingen

In een ideale wereld zou een roterend lichaam, zoals een waaier van een afzuigventilator, perfect in balans zijn. Vanuit mechanisch oogpunt betekent dit dat de hoofdtraagheidsas volledig samenvalt met de geometrische rotatieas. In werkelijkheid ontstaat er echter, door productiefouten en operationele factoren, een zogenaamde onbalans, waarbij het zwaartepunt van de rotor verschoven is ten opzichte van de rotatieas.

Wanneer zo'n ongebalanceerde rotor begint te draaien, genereert deze massaverschuiving een centrifugale kracht. Deze kracht verandert voortdurend van richting, werkt loodrecht op de rotatieas en wordt via de as overgebracht op de lagersteunen en vervolgens op de gehele constructie. Deze cyclische kracht is de hoofdoorzaak van trillingen.

Waarbij F de middelpuntvliedende kracht is, m de grootte van de ongebalanceerde massa, ω de hoeksnelheid en r de afstand van de rotatie-as tot de ongebalanceerde massa (excentriciteit).

Het belangrijkste aspect van deze relatie is dat de traagheidskracht evenredig groeit met het kwadraat van de rotatiesnelheid (ω²). Dit heeft een enorme praktische betekenis voor uitlaat balanceren Procedures. Bijvoorbeeld, het verdubbelen van de snelheid van de afzuigventilator zal de trillingskracht verviervoudigen. Deze niet-lineaire groei verklaart waarom een afzuigventilator die acceptabel werkt bij lage snelheden, catastrofale trillingsniveaus kan vertonen bij het bereiken van de nominale of verhoogde snelheid, zoals bij aansturing via frequentieomvormers.

1.2. Classificatie van onevenwicht: drie soorten problemen

Rotoronevenwichtigheid wordt, afhankelijk van de onderlinge opstelling van de traagheidsas en de rotatieas, onderverdeeld in drie hoofdtypen:

Statische onbalans (kracht/statische onbalans)

Definitie: Treedt op wanneer de traagheidsas parallel aan de rotatieas wordt verschoven. Dit kan worden gevisualiseerd als één "zwaar punt" op de rotor.

Diagnose: Dit type onbalans is uniek omdat het zich zelfs in rust manifesteert. Als zo'n rotor op horizontale steunen met lage wrijving (ook wel "mesranden" genoemd) wordt geplaatst, zal hij altijd door de zwaartekracht draaien en stoppen met het zwaartepunt naar beneden.

Correctie: Relatief eenvoudig te elimineren door correctiemassa toe te voegen (of te verwijderen) in één vlak, 180 graden tegenover het geïdentificeerde zware punt. Statische onbalans is kenmerkend voor smalle, schijfvormige rotoren met een lage lengte-diameterverhouding (L/D) (bijv. minder dan 0,5).

Onbalans in het paar

Definitie: Treedt op wanneer de traagheidsas de rotatieas snijdt in het zwaartepunt van de rotor. Fysiek komt dit overeen met twee gelijke, ongebalanceerde massa's die zich in twee verschillende vlakken langs de rotorlengte bevinden en 180 graden ten opzichte van elkaar zijn gepositioneerd.

Diagnose: In statische positie is zo'n rotor in evenwicht en zal hij niet de neiging hebben een bepaalde positie in te nemen. Tijdens de rotatie creëert dit massapaar echter een "schommelend" of "wiebelend" moment dat de rotor de neiging heeft loodrecht op de rotatieas te draaien, wat sterke trillingen in de steunen veroorzaakt.

Correctie: Vereist correctie in ten minste twee vlakken om dit moment te compenseren.

Dynamische onbalans

       

Definitie: Dit is het meest algemene en veelvoorkomende geval in de praktijk, waarbij de traagheidsas niet evenwijdig is aan de rotatieas en deze ook niet snijdt, maar er in de ruimte scheef mee staat. Dynamische onbalans is altijd een combinatie van statische en koppelonbalans.

Diagnose: Treedt alleen op tijdens rotatie van de rotor.

Correctie: Vereist altijd balancering in ten minste twee correctievlakken om gelijktijdig zowel de kracht- als de momentcomponent te compenseren.

1.3. Grondoorzaken van problemen: waar komt onevenwichtigheid vandaan?

De oorzaken van onevenwichtigheid kunnen worden onderverdeeld in twee grote groepen, die vooral relevant zijn voor uitlaat balanceren toepassingen:

Operationele factoren (meest voorkomend):

• Materiaalaccumulatie: De meest voorkomende oorzaak van afzuigventilatoren in vervuilde omgevingen is een ongelijkmatige ophoping van stof, vuil, verf, procesproducten of vocht op de waaierbladen, waardoor de massaverdeling verandert.
• Slijtage en corrosie: Ongelijkmatige slijtage van de bladen, druppelerosie door binnendringende vloeistoffen of chemische corrosie leiden op sommige plekken tot massaverlies en daardoor tot onbalans.
• Thermische vervorming: Ongelijkmatige verwarming of koeling van de rotor, vooral tijdens langdurige stilstand van hete apparatuur, kan leiden tot tijdelijke of permanente kromming van de as of waaier.
• Verlies van evenwichtsgewichten: Eerder geïnstalleerde correctiegewichten kunnen losraken door trillingen, corrosie of mechanische impact.

Fabricage- en montagefouten:

• Fabricagefouten: Niet-uniformiteit van het materiaal (bijvoorbeeld porositeit van het gietstuk), onnauwkeurigheden bij de bewerking of slechte kwaliteit van de montage van de schoepen op de waaier.
• Montage- en installatiefouten: Onjuiste montage van de waaier op de as, verkeerde uitlijning, loszittende naafbevestiging, verkeerde uitlijning van de motor- en ventilatorassen.
• Gerelateerde componentproblemen: Gebruik van niet-standaard of versleten aandrijfriemen, defecte lagers, loszittende bevestiging van de unit aan de fundering (toestand die bekend staat als "soft foot").

1.4. Gevolgen van onevenwichtigheid: kettingreactie van vernietiging

Als onbalansproblemen worden genegeerd, ontstaat er een kettingreactie van destructieve gevolgen die zowel de mechanische onderdelen van de apparatuur als de economische prestaties beïnvloeden. Dit is met name van cruciaal belang bij uitlaatsystemen:

Mechanische gevolgen:

• Trillingen en geluid: Het meest voor de hand liggende gevolg is een sterke toename van trillingen en lawaai. Dit leidt tot slechtere werkomstandigheden en is een eerste signaal dat er een storing optreedt.
• Versnelde lagerslijtage: Het meest voorkomende, dure en gevaarlijke gevolg: cyclische belastingen door centrifugale kracht veroorzaken versnelde vermoeidheid en vernietiging van rollichamen en loopvlakken, waardoor de levensduur van het lager tientallen keren wordt verkort.
• Vermoeidheidsfalen: Langdurige blootstelling aan trillingen leidt tot metaalmoeheid, wat kan leiden tot vernietiging van assen, ondersteunende structuren, lassen en zelfs tot breuk van de ankerbouten waarmee de eenheid aan de fundering is bevestigd.
• Schade aan aangrenzende componenten: Trillingen beschadigen ook koppelingsverbindingen, riemaandrijvingen en asafdichtingen.

Economische en operationele gevolgen:

• Verhoogd energieverbruik: Een groot deel van de motorenergie wordt niet gebruikt voor het verplaatsen van lucht, maar voor het creëren van trillingen. Dit leidt tot directe financiële verliezen.
• Verminderde prestaties: Trillingen kunnen de aerodynamische eigenschappen van het waaier verstoren, wat leidt tot een verminderde luchtstroom en druk die door de afzuigventilator wordt gecreëerd.
• Nooduitval: Uiteindelijk leidt onevenwichtigheid tot noodstops van de apparatuur, wat resulteert in dure reparaties en verliezen door uitval van de productielijn.
• Veiligheidsbedreigingen: In kritieke gevallen kan de waaier bij hoge snelheden kapotgaan, wat een direct gevaar vormt voor het leven en de gezondheid van het personeel.

Sectie 2: Trillingsdiagnostiek - De kunst van nauwkeurige diagnose

Een goede diagnose is de hoeksteen van succesvol balanceren. Voordat u overgaat tot massacorrectie, is het noodzakelijk om met grote zekerheid vast te stellen dat onbalans inderdaad de hoofdoorzaak is van overmatige trillingen. Deze sectie is gewijd aan instrumentele methoden die niet alleen het probleem detecteren, maar ook de aard ervan nauwkeurig identificeren.

2.1. Waarom trillingen niet altijd onevenwichtigheid betekenen: differentiële diagnose

Een belangrijk principe dat elke onderhoudsspecialist moet begrijpen: overmatige trillingen zijn een symptoom, geen diagnose. Hoewel onbalans een van de meest voorkomende oorzaken is van trillingen van een afzuigventilator, kunnen verschillende andere defecten vergelijkbare patronen creëren die moeten worden uitgesloten voordat u begint. uitlaat balanceren werk.

Belangrijkste gebreken die zich als onevenwichtigheid "vermommen":

• Verkeerde uitlijning: Scheefstand van de as tussen motor en ventilator. In het trillingsspectrum gekenmerkt door een significante piek bij dubbele loopfrequentie (2x), vooral in axiale richting.
• Mechanische losheid: Losraken van lagersteunbouten, scheuren in het funderingsframe. Uit zich in een reeks harmonischen met een lopende frequentie (1x, 2x, 3x, enz.) en, in ernstige gevallen, subharmonischen (0,5x, 1,5x).
• Defecten aan wentellagers: Afbrokkeling, scheuren in loopvlakken of rollichamen. Trillingen genereren bij karakteristieke hoogfrequente, niet-synchrone (geen veelvouden van de rotatiefrequentie) componenten, berekend op basis van de lagergeometrie.
• Gebogen schacht: Creëert trillingen bij zowel de lopende (1x) als de dubbele lopende (2x) frequenties, waardoor de diagnose aanzienlijk wordt gecompliceerd en verplichte faseanalyse nodig is om onderscheid te maken tussen onbalans en verkeerde uitlijning.
• Resonantie: Scherpe, meervoudige trillingsversterking wanneer de rotatiefrequentie van de constructie samenvalt met een van de eigenfrequenties van de constructie. Deze uiterst gevaarlijke situatie wordt niet geëlimineerd door balancering.

2.2. Gereedschapskist van de specialist: ogen en oren van de ingenieur

Nauwkeurige trillingsdiagnostiek en daaropvolgende uitlaat balanceren vereisen gespecialiseerde apparatuur:

• Trillingssensoren (versnellingsmeters): Primaire gegevensverzameling. Voor een compleet driedimensionaal beeld van machinetrillingen worden sensoren op lagerhuizen geïnstalleerd in drie loodrecht op elkaar staande richtingen: horizontaal, verticaal en axiaal.
• Draagbare trillingsanalysatoren/balancers: Moderne instrumenten zoals Balanset-1A Combineren functies van vibrometer (meting van het totale trillingsniveau), Fast Fourier Transform (FFT) spectrumanalysator, fasemeter en balanceercalculator. Ze maken volledige diagnose en balancering direct op de werklocatie van de apparatuur mogelijk.
• Toerenteller (optisch of laser): Integraal onderdeel van elke balanceerset. Noodzakelijk voor nauwkeurige rotatiesnelheidsmeting en synchronisatie van fasemetingen. Voor de bediening wordt een klein stukje reflecterende tape op de as of een ander roterend onderdeel aangebracht.
• Software: Met gespecialiseerde software kunt u apparatuurdatabases onderhouden, trillingstrends in de loop van de tijd analyseren, diepgaande spectrumdiagnoses uitvoeren en automatisch werkrapporten genereren.

2.3. Trillingsspectra lezen (FFT-analyse): Machinesignalen ontcijferen

Het trillingssignaal gemeten door een accelerometer vertegenwoordigt een complexe amplitude-tijdsafhankelijkheid. Voor diagnostiek is een dergelijk signaal weinig informatief. De belangrijkste analysemethode is Fast Fourier Transform (FFT), die complexe tijdsignalen wiskundig ontbindt in hun frequentiespectrum. Het spectrum laat precies zien welke frequenties trillingsenergie bevatten, waardoor deze trillingsbronnen kunnen worden geïdentificeerd.

De belangrijkste indicator voor onbalans in het trillingsspectrum is de aanwezigheid van een dominante piek met een frequentie die exact gelijk is aan de rotatiefrequentie van de rotor. Deze frequentie wordt aangeduid als 1x. De amplitude (hoogte) van deze piek is recht evenredig met de grootte van de onbalans.

2.4. Belangrijke rol van faseanalyse: diagnose bevestigen

Faseanalyse is een krachtig hulpmiddel waarmee de diagnose van "onevenwichtigheid" definitief kan worden bevestigd en waarmee onderscheid kan worden gemaakt met andere defecten die zich ook bij een loopfrequentie van 1x voordoen.

Fase is in wezen de tijdsrelatie tussen twee trillingssignalen met dezelfde frequentie, gemeten in graden. Het laat zien hoe verschillende machinepunten ten opzichte van elkaar en ten opzichte van de reflecterende markering op de as bewegen.

Het bepalen van het type onevenwicht per fase:

• Statische onbalans: Beide lagersteunen bewegen synchroon, 'in fase'. Het fasehoekverschil gemeten op twee lagers in dezelfde radiale richting zal daarom ongeveer 0° (±30°) bedragen.
• Koppel- of dynamische onbalans: Steunen voeren een oscillerende beweging 'in tegenfase' uit. Het faseverschil tussen hen zal daarom ongeveer 180° (±30°) bedragen.

Apparaten

Draagbare balancer & Trillingsanalyzer Balanset-1A

€1,751.00

Onderdelen

Trillingssensor

€90.00

Onderdelen

Optische sensor (Lasertachometer)

€124.00

Apparaten

Balanset-4

€6,803.00

Onderdelen

Magnetische standaard afmeting-60-kgf

€46.00

Onderdelen

Reflecterende tape

€10.00

Apparaten

Dynamische balancer "Balanset-1A" OEM

€1,561.00

Sectie 3: Praktische balansgids - Stapsgewijze methoden en professionele tips

In dit gedeelte vindt u gedetailleerde, stapsgewijze instructies voor het uitvoeren van uitlaat balanceren werkzaamheden, van voorbereidende werkzaamheden tot gespecialiseerde technieken voor verschillende soorten afzuigventilatoren.

3.1. Voorbereidende fase - 50% van succes

Een goede voorbereiding is de sleutel tot succes en veiligheid uitlaat balancerenAls u deze fase overslaat, leidt dit vaak tot onjuiste resultaten en tijdverlies.

Veiligheid eerst:

Voordat met werkzaamheden wordt begonnen, moet de apparatuur volledig spanningsloos zijn. Standaard lockout/tagout (LOTO)-procedures worden toegepast om onbedoeld opstarten te voorkomen. Controleer of er geen spanning staat op de motoraansluitingen.

Reiniging en visuele inspectie:

Dit is geen voorbereidende, maar een primaire handeling. De waaier moet grondig worden gereinigd van alle ophopingen - vuil, stof en product. In veel gevallen kan een goede reiniging alleen al onbalans volledig elimineren of aanzienlijk verminderen, waardoor verder balanceren niet nodig is. Na het reinigen worden de bladen, schijven en lassen zorgvuldig visueel geïnspecteerd op scheuren, deuken, vervormingen en tekenen van slijtage.

Mechanische controle ("Interventiehiërarchie"):

Voordat de massaverdeling wordt gecorrigeerd, moet de mechanische degelijkheid van de gehele constructie worden gecontroleerd:

• Vastdraaien van boutverbindingen: Controleer de bouten waarmee de waaier aan de naaf, de naaf aan de as, de lagerhuizen aan het frame en de ankerbouten van het frame aan de fundering zijn bevestigd, en draai deze indien nodig vast.
• Geometriecontrole: Controleer met behulp van meetklokken de radiale en axiale slingering van de as en waaier. Controleer ook visueel of met behulp van sjablonen en meetgereedschappen de uitlijning van de schoepen en de gelijkmatigheid van hun invalshoek.

3.2. Statisch balanceren: eenvoudige methoden voor eenvoudige gevallen

Statisch balanceren wordt toegepast op smalle, schijfvormige rotoren (bijvoorbeeld waaiers met een kleine L/D-verhouding) wanneer dynamisch balanceren technisch onmogelijk of economisch onhaalbaar is.

Mesrandmethode:

Klassieke en zeer precieze methode. De rotor (verwijderd van de unit) wordt op twee perfect horizontale, parallelle en gladde prisma's of wrijvingsarme steunen geplaatst. Onder invloed van de zwaartekracht zal het "zware punt" van de rotor altijd de neiging hebben om de onderste positie in te nemen. Correctiegewicht wordt precies tegenover (in een hoek van 180°) dit punt geplaatst. Het proces herhaalt zich totdat de rotor in elke positie in neutraal evenwicht blijft.

Vrije rotatiemethode ("loodlijn"):

Vereenvoudigde methode, toepasbaar op ventilatoren met direct gemonteerde bladen. Na het verwijderen van de aandrijfriemen (indien aanwezig) wordt de waaier langzaam gedraaid en losgelaten. Het zwaarste blad zakt naar beneden. Correctie kan worden bereikt door kleine gewichten (bijvoorbeeld met plakband of magneten) aan de lichtste bladen toe te voegen totdat de waaier geen specifieke positie meer zoekt.

3.3. Dynamisch veldbalanceren: professionele aanpak

Dit is de primaire methode voor industriële uitlaat balanceren, uitgevoerd met behulp van gespecialiseerde instrumenten zoals Balanset-1A zonder demontage van de apparatuur. Het proces bestaat uit verschillende verplichte stappen.

Stap 1: Eerste meting (eerste run)

• Trillingssensoren worden op de lagerhuizen gemonteerd en op de as van de toerenteller wordt reflecterende tape aangebracht.
• De afzuigventilator wordt gestart en op de nominale bedrijfssnelheid gebracht.
• Met behulp van een trillingsanalysator worden de initiële gegevens vastgelegd: amplitude (meestal in mm/s) en fasehoek (in graden) van de trilling bij een loopfrequentie van 1x. Deze gegevens vertegenwoordigen de initiële onbalansvector.

Stap 2: Proefgewichttraining

Logica: Om het instrument precies te laten berekenen hoe de onbalans moet worden gecorrigeerd, is het noodzakelijk om een bekende verandering in het systeem aan te brengen en de reactie ervan te observeren. Dit is het doel van het installeren van proefgewichten.

• Massa- en locatieselectie: Het proefgewicht wordt zo gekozen dat het een merkbare maar veilige verandering in de trillingsvector veroorzaakt (bijv. amplitudeverandering van 20-30% en/of faseverschuiving van 20-30°). Het gewicht wordt tijdelijk bevestigd in het geselecteerde correctievlak op een bekende hoekpositie.
• Meting: Herhaal de opstart en de meting, waarbij nieuwe amplitude- en fasewaarden worden geregistreerd.

Stap 3: Berekening en installatie van het correctiegewicht

Moderne balanceerinstrumenten zoals Balanset-1A Voert automatisch vectoraftrekking uit van de initiële trillingsvector van de vector verkregen met het proefgewicht. Op basis van dit verschil (invloedvector) berekent het instrument de exacte massa en de precieze hoek waar permanent correctiegewicht moet worden geïnstalleerd om de initiële onbalans te compenseren.

Correctie kan worden uitgevoerd door massa toe te voegen (metalen platen lassen, bouten met moeren monteren) of massa te verwijderen (gaten boren, slijpen). Het toevoegen van massa heeft de voorkeur omdat het een omkeerbaar en meer gecontroleerd proces is.

Stap 4: Verificatierun en trimbalancering

• Nadat het permanente correctiegewicht is geïnstalleerd (en het proefgewicht is verwijderd), wordt er een verificatierun uitgevoerd om het resultaat te evalueren.
• Als het trillingsniveau is gedaald, maar nog steeds de acceptabele normen overschrijdt, wordt trimbalancering uitgevoerd. De procedure wordt herhaald, maar de resultaten van de verificatierun worden nu als initiële gegevens gebruikt. Dit maakt een iteratieve, stapsgewijze aanpak van de vereiste balanskwaliteit mogelijk.

3.4. Enkel- of tweevlaksbalancering? Praktische selectiecriteria

De keuze tussen balanceren met één of twee vlakken is een belangrijke beslissing die het succes van de gehele procedure beïnvloedt, en is vooral belangrijk voor uitlaat balanceren toepassingen.

Hoofdcriterium: verhouding tussen rotorlengte (L) en diameter (D).

• Als L/D < 0,5 en een rotatiesnelheid van minder dan 1000 RPM, dan is er meestal sprake van statische onbalans en is enkelvlaksbalancering voldoende.
• Als L/D > 0,5 of de rotatiesnelheid hoog is (> 1000 RPM), begint koppelonevenwicht een significante rol te spelen, waarvoor tweevlaksbalancering nodig is om dit te verhelpen.

3.5. Bijzonderheden over het balanceren van overhangende ventilatoren

Overhangende afzuigventilatoren, waarbij het werkwiel (waaier) zich buiten de lagersteunen bevindt, vormen een bijzondere uitdaging voor het in balans brengen.

Probleem: Dergelijke systemen zijn inherent dynamisch instabiel en extreem gevoelig voor onbalans, met name het koppeltype. Dit manifesteert zich vaak in abnormaal hoge axiale trillingen.

Complicaties: Het toepassen van standaard tweevlaksmethoden op overhangende rotoren leidt vaak tot onbevredigende resultaten of vereist de installatie van te grote correctiegewichten. De systeemreactie op het proefgewicht kan onintuïtief zijn: het installeren van gewicht op de waaier kan bijvoorbeeld een grotere trillingsverandering veroorzaken bij de verste steun (bij de motor) dan bij de dichtstbijzijnde.

Aanbevelingen: Het balanceren van overhangende afzuigventilatoren vereist meer specialistische ervaring en dynamisch inzicht. Vaak is het nodig om gespecialiseerde softwaremodules te gebruiken in trillingsanalysatoren die de scheidingsmethode voor statische/koppelkrachten toepassen voor een nauwkeurigere berekening van de corrigerende massa.

Sectie 4: Complexe gevallen en professionele technieken

Zelfs met strikte naleving van de procedure kunnen specialisten situaties tegenkomen waarin standaardbenaderingen geen resultaat opleveren. Deze gevallen vereisen een diepgaandere analyse en toepassing van niet-standaardtechnieken.

4.1. Typische fouten en hoe u ze kunt vermijden

Fout 1: Onjuiste diagnose

De meest voorkomende en kostbaarste fout is het proberen te compenseren van trillingen die worden veroorzaakt door verkeerde uitlijning, mechanische speling of resonantie.

Oplossing: Begin altijd met een volledige trillingsanalyse (spectrum- en faseanalyse). Als het spectrum geen duidelijke 1x piekdominantie laat zien, maar er wel significante pieken op andere frequenties aanwezig zijn, kan de balancering pas beginnen nadat de hoofdoorzaak is verholpen.

Fout 2: De voorbereidende fase negeren

Het overslaan van de fasen van het reinigen van de waaier of het controleren van de vastheid van de boutverbindingen.

Oplossing: Volg strikt de 'interventiehiërarchie' zoals beschreven in paragraaf 3.1. Reinigen en aanscherpen zijn geen opties, maar verplichte eerste stappen.

Fout 3: Alle oude balansgewichten verwijderen

Deze handeling vernietigt eerdere (mogelijk fabrieks-)balanceringsresultaten en compliceert het werk aanzienlijk, omdat de initiële onbalans zeer groot kan worden.

Oplossing: Verwijder nooit alle gewichten zonder goede reden. Als de waaier door eerdere balanceringen veel kleine gewichten heeft verzameld, kunnen deze worden verwijderd. Combineer vervolgens hun vectoriële som tot één equivalent gewicht en installeer dit.

Fout 4: de herhaalbaarheid van gegevens niet controleren

Begin met balanceren met onstabiele initiële amplitude- en fasewaarden.

Oplossing: Voer vóór de installatie van het proefgewicht 2-3 controlestarts uit. Als de amplitude of fase van start tot start "zweeft", duidt dit op een complexer probleem (resonantie, thermische buiging, aerodynamische instabiliteit). Balanceren onder dergelijke omstandigheden levert geen stabiel resultaat op.

4.2. Balanceren van nabij-resonantie: wanneer de fase ligt

Probleem: Wanneer de bedrijfssnelheid van de afzuigventilator zeer dicht bij een van de natuurlijke trillingsfrequenties van het systeem (resonantie) ligt, wordt de fasehoek extreem instabiel en zeer gevoelig voor de kleinste snelheidsschommelingen. Dit maakt standaard vectorberekeningen op basis van fasemeting onnauwkeurig of zelfs onmogelijk.

Oplossing: Vier-run-methode

Essence: Deze unieke balanceermethode maakt geen gebruik van fasemetingen. De berekening van het correctiegewicht wordt uitsluitend uitgevoerd op basis van veranderingen in de trillingsamplitude.

Proces: Deze methode vereist vier opeenvolgende uitvoeringen:

1. Meet de initiële trillingsamplitude
2. Meet de amplitude met een proefgewicht dat op een voorwaardelijke 0°-positie is geïnstalleerd
3. Meet de amplitude met hetzelfde gewicht verplaatst naar 120°
4. Meet de amplitude met hetzelfde gewicht verplaatst naar 240°

Op basis van de vier verkregen amplitudewaarden wordt een grafische oplossing (cirkeldoorsnijdingsmethode) opgesteld of een wiskundige berekening uitgevoerd, waarmee de benodigde massa en installatiehoek van het correctiegewicht kunnen worden bepaald.

4.3. Wanneer het probleem niet het evenwicht is: structurele en aerodynamische krachten

Structurele problemen:

Een zwakke of gebarsten fundering en losse steunen kunnen resoneren met de werkfrequentie van de afzuigventilator, waardoor de trillingen vele malen groter worden.

Diagnose: Om de structurele eigenfrequenties in uitgeschakelde toestand te bepalen, wordt een impacttest (bumptest) toegepast. Deze wordt uitgevoerd met een speciale modale hamer en accelerometer. Als een van de gevonden eigenfrequenties dicht bij de operationele rotatiefrequentie ligt, is er inderdaad sprake van resonantie.

Aerodynamische krachten:

Luchtstroomturbulentie bij de inlaat (door obstakels of een te gesloten klep, het zogenaamde "fan starvation") of de uitlaat kan laagfrequente, vaak onstabiele trillingen veroorzaken die niet gerelateerd zijn aan een massa-onevenwicht.

Diagnose: Er wordt een test uitgevoerd met een verandering in aerodynamische belasting bij een constante rotatiesnelheid (bijvoorbeeld door de demper geleidelijk te openen/sluiten). Als het trillingsniveau significant verandert, is de aard ervan waarschijnlijk aerodynamisch.

4.4. Analyse van reële voorbeelden (casestudies)

Voorbeeld 1 (Resonantie):

In één gedocumenteerd geval leverde het balanceren van de toevoerventilator met behulp van de standaardmethode geen resultaten op vanwege extreem onstabiele fasemetingen. Analyse toonde aan dat de bedrijfssnelheid (29 Hz) zeer dicht bij de natuurlijke frequentie van de waaier (28 Hz) lag. Toepassing van de vierloopsmethode, onafhankelijk van de fase, zorgde voor een succesvolle trillingsreductie tot een acceptabel niveau, wat een tijdelijke oplossing bood totdat de ventilator vervangen werd door een betrouwbaardere versie.

Voorbeeld 2 (Meerdere defecten):

Trillingsanalyse van afzuigventilatoren in een suikerfabriek bracht complexe problemen aan het licht. Eén ventilatorspectrum vertoonde hoekafwijkingen (hoge pieken van 1x en 2x in axiale richting), terwijl een ander spectrum mechanische speling vertoonde (uniforme harmonischen 1x, 2x, 3x). Dit onderstreept het belang van het sequentieel elimineren van defecten: eerst werden de uitlijning en het aandraaien van de schroeven uitgevoerd, en pas daarna, indien nodig, werd de balancering uitgevoerd.

Sectie 5: Normen, toleranties en preventief onderhoud

De laatste fase van elk technisch werk is het beoordelen van de kwaliteit ervan aan de hand van de wettelijke vereisten. Ook wordt er een strategie ontwikkeld om de apparatuur op lange termijn in goede staat te houden.

5.1. Overzicht van de belangrijkste normen (ISO)

Er worden diverse internationale normen gehanteerd om de balanskwaliteit en trillingsomstandigheden van afzuigventilatoren te beoordelen.

ISO 14694:2003:

Belangrijkste norm voor industriële ventilatoren. Stelt eisen vast voor de balanskwaliteit en maximaal toegestane trillingsniveaus, afhankelijk van de toepassingscategorie van de ventilator (BV-1, BV-2, BV-3, enz.), het vermogen en het installatietype.

ISO 1940-1:2003:

Deze norm definieert de balanskwaliteitsklasse (G) voor starre rotoren. De kwaliteitsklasse kenmerkt de toelaatbare restonbalans. Voor de meeste industriële afzuigventilatoren gelden de volgende klassen:

• G6.3: Standaard industriële kwaliteit, geschikt voor de meeste algemene industriële toepassingen.
• G2.5: Verbeterde kwaliteit, vereist voor sneldraaiende of bijzonder kritische afzuigventilatoren waarbij de trillingsvereisten strenger zijn.

ISO 10816-3:2009:

Regelt de evaluatie van trillingsomstandigheden van industriële machines op basis van metingen aan niet-roterende onderdelen (bijv. lagerhuizen). De norm introduceert vier conditiezones:

• Zone A: "Goed" (nieuwe apparatuur)
• Zone B: "Voldoende" (onbeperkte werking toegestaan)
• Zone C: "Aanvaardbaar voor een beperkte tijd" (identificatie en eliminatie van de oorzaak vereist)
• Zone D: "Onacceptabel" (trillingen kunnen schade veroorzaken)

ISO 14695:2003:

Deze norm stelt uniforme methoden en voorwaarden vast voor trillingsmetingen van industriële ventilatoren. Deze zijn nodig om de vergelijkbaarheid en reproduceerbaarheid van de resultaten die op verschillende tijdstippen en met verschillende apparatuur zijn verkregen, te garanderen.

5.2. Langetermijnstrategie: integratie in het predictief onderhoudsprogramma

Uitlaatbalancering Moet niet worden beschouwd als een eenmalige reparatie. Het is een integraal onderdeel van de moderne predictieve onderhoudsstrategie.

Door regelmatige trillingsmonitoring te implementeren (bijvoorbeeld door routegegevens te verzamelen met draagbare analyseapparatuur) kan de conditie van de apparatuur in de loop van de tijd worden gevolgd. Trendanalyse, met name de geleidelijke toename van de trillingsamplitude bij een frequentie van 1x, is een betrouwbare indicator voor een zich ontwikkelende onbalans.

Deze aanpak maakt het mogelijk:

• Plan het balanceren vooraf, voordat het trillingsniveau de kritische waarden bereikt die zijn vastgelegd in de ISO 10816-3-norm.
• Voorkom secundaire schade aan lagers, koppelingen en ondersteunende structuren die onvermijdelijk ontstaat bij langdurige werking met overmatige trillingen.
• Het elimineren van ongeplande, noodgevallen door reparatiewerkzaamheden om te zetten naar geplande preventieve werkzaamheden.

Het opzetten van een elektronische database met de trillingstoestand van belangrijke apparatuur en regelmatige trendanalyses vormen de basis voor het nemen van technisch verantwoorde en economisch effectieve onderhoudsbeslissingen. Dit verhoogt uiteindelijk de betrouwbaarheid en de algehele productie-efficiëntie.