Zrozumienie metody trzech przebiegów w wyważaniu wirnika

Urządzenia

Przenośna wyważarka i analizator drgań Balanset-1A

Części

Czujnik optyczny (tachometr laserowy)

Kompletny zestaw do diagnostyki i wyważania drgań firmy Vibromera, w tym cztery czujniki drgań z kablami, moduł interfejsu sygnału, tachometr laserowy ze stojakiem magnetycznym, waga cyfrowa, kabel USB i futerał transportowy. System jest przeznaczony do wyważania wirnika polowego i monitorowania stanu urządzeń przemysłowych.

Urządzenia

Stojak magnetyczny Insize-60-kgf

Części

Balanser dynamiczny "Balanset-1A" OEM

Definicja: Czym jest metoda trzech przebiegów?

The metoda trzech przebiegów jest najpowszechniej stosowaną procedurą wyważanie dwupłaszczyznowe (dynamiczne). To określa ciężarki korekcyjne potrzebne w dwóch płaszczyzny korekcyjne wykorzystując dokładnie trzy przebiegi pomiarowe: jeden początkowy przebieg w celu ustalenia linii bazowej brak równowagi stan, po którym następują dwa kolejne waga próbna przebiegów (po jednym na każdą płaszczyznę korekcji).

Metoda ta zapewnia optymalną równowagę między dokładnością a wydajnością, wymagając mniejszej liczby uruchomień i zatrzymań maszyny niż metoda czterech przebiegów zapewniając jednocześnie wystarczającą ilość danych do obliczenia skutecznych korekt dla większości zastosowań przemysłowych równoważenie aplikacje.

Procedura trzech przebiegów: krok po kroku

Procedura jest prosta i systematyczna:

Uruchomienie 1: Początkowy pomiar bazowy

Maszyna pracuje z prędkością wyważania w stanie niezrównoważonym, w jakim została zastała. Wibracje pomiary wykonuje się w obu położeniach łożysk (oznaczonych jako łożysko 1 i łożysko 2), rejestrując oba amplituda oraz kąt fazowy. Pomiary te przedstawiają wektory drgań spowodowane pierwotnym rozkładem niewyważenia.

Pomiar na łożysku 1: Amplituda A₁, faza θ₁
Pomiar na łożysku 2: Amplituda A₂, faza θ₂
Zamiar: Ustala podstawowe warunki drgań (O₁ i O₂), które należy skorygować

Przebieg 2: Ciężar próbny w płaszczyźnie korekcyjnej 1

Maszyna zostaje zatrzymana, a znany ciężarek próbny (T₁) zostaje tymczasowo przymocowany pod precyzyjnie oznaczonym kątem w pierwszej płaszczyźnie korekcji (zazwyczaj w pobliżu łożyska 1). Maszyna zostaje ponownie uruchomiona z tą samą prędkością, a drgania są ponownie mierzone na obu łożyskach.

Dodać: Ciężar próbny T₁ pod kątem α₁ w płaszczyźnie 1
Pomiar na łożysku 1: Nowy wektor wibracji (O₁ + efekt T₁)
Pomiar na łożysku 2: Nowy wektor wibracji (O₂ + efekt T₁)
Zamiar: Określa, jak ciężar w płaszczyźnie 1 wpływa na drgania w obu łożyskach

Narzędzie równoważące oblicza współczynniki wpływu dla Płaszczyzny 1 poprzez odejmowanie wektorowe pomiarów początkowych od tych nowych pomiarów.

Przebieg 3: Ciężar próbny w płaszczyźnie korekcyjnej 2

Pierwszy obciążnik próbny zostaje usunięty, a drugi obciążnik próbny (T₂) zostaje przymocowany w oznaczonym miejscu na drugiej płaszczyźnie korekcji (zazwyczaj w pobliżu łożyska 2). Przeprowadzany jest kolejny pomiar, ponownie rejestrując drgania na obu łożyskach.

Usunąć: Masa próbna T₁ z samolotu 1
Dodać: Ciężar próbny T₂ pod kątem α₂ w płaszczyźnie 2
Pomiar na łożysku 1: Nowy wektor wibracji (O₁ + efekt T₂)
Pomiar na łożysku 2: Nowy wektor wibracji (O₂ + efekt T₂)
Zamiar: Określa, jak ciężar w płaszczyźnie 2 wpływa na drgania w obu łożyskach

Przyrząd dysponuje teraz kompletnym zestawem czterech współczynników wpływu, które opisują, jak każda płaszczyzna oddziałuje na każdy łożysko.

Obliczanie wag korekcyjnych

Po zakończeniu trzech przebiegów oprogramowanie równoważące wykonuje matematyka wektorowa aby obliczyć wagi korekcyjne:

Macierz współczynników wpływu

Na podstawie trzech przebiegów pomiarowych wyznaczono cztery współczynniki:

α₁₁: Jak Płaszczyzna 1 wpływa na Łożysko 1 (efekt podstawowy)
α₁₂: Jak płaszczyzna 2 wpływa na łożysko 1 (sprzężenie krzyżowe)
α₂₁: Jak płaszczyzna 1 wpływa na łożysko 2 (sprzężenie krzyżowe)
α₂₂: Jak Płaszczyzna 2 wpływa na Łożysko 2 (efekt podstawowy)

Rozwiązywanie systemu

Przyrząd rozwiązuje dwa równoczesne równania, aby znaleźć W₁ (poprawka na płaszczyznę 1) i W₂ (poprawka na płaszczyznę 2):

α₁₁ · W₁ + α₁₂ · W₂ = -O₁ (aby anulować drgania na łożysku 1)
α₂₁ · W₁ + α₂₂ · W₂ = -O₂ (aby anulować drgania na łożysku 2)

Rozwiązanie to podaje zarówno masę, jak i położenie kątowe wymagane dla każdego ciężarka korekcyjnego.

Ostatnie kroki

Usuń oba ciężarki próbne
Zamontuj obliczone stałe ciężarki korekcyjne w obu płaszczyznach
Przeprowadź weryfikację, aby potwierdzić, że drgania zostały zredukowane do akceptowalnego poziomu
W razie potrzeby wykonaj bilansowanie w celu dostrojenia wyników

Zalety metody trzech przebiegów

Metoda trzech przebiegów stała się standardem branżowym w zakresie wyważania dwupłaszczyznowego ze względu na kilka kluczowych zalet:

1. Optymalna wydajność

Trzy przebiegi stanowią minimum potrzebne do ustalenia czterech współczynników wpływu (jeden warunek początkowy i jeden przebieg próbny na płaszczyznę). Minimalizuje to przestoje maszyny, zapewniając jednocześnie pełną charakterystykę systemu.

2. Sprawdzona niezawodność

Dziesięciolecia doświadczeń w terenie pokazują, że trzy przebiegi dostarczają wystarczającą ilość danych do niezawodnego wyważania w zdecydowanej większości zastosowań przemysłowych.

3. Oszczędność czasu i kosztów

W porównaniu z metodą czterech przebiegów, wyeliminowanie jednego przebiegu próbnego skraca czas wyważania o około 20%, co przekłada się na skrócenie przestojów i obniżenie kosztów pracy.

4. Prostsze wykonanie

Mniejsza liczba przebiegów oznacza mniejszą liczbę operacji związanych z wagą próbną, mniejsze ryzyko wystąpienia błędów i prostsze zarządzanie danymi.

5. Odpowiednie do większości zastosowań

W przypadku typowych maszyn przemysłowych o umiarkowanym oddziaływaniu sprzężenia krzyżowego i akceptowalnym tolerancje wyważania, trzy serie konsekwentnie przynoszą dobre wyniki.

Kiedy stosować metodę trzech przebiegów

Metoda trzech przebiegów jest odpowiednia dla:

Rutynowe wyważanie przemysłowe: Silniki, wentylatory, pompy, dmuchawy – większość urządzeń obrotowych
Wymagania dotyczące umiarkowanej precyzji: Klasy jakości równowagi od G 2,5 do G 16
Zastosowania wyważania polowego: Wyważanie na miejscu gdzie minimalizacja przestojów ma znaczenie
Stabilne układy mechaniczne: Sprzęt w dobrym stanie mechanicznym i o liniowej reakcji
Standardowe geometrie wirnika: Wirniki sztywne z typowymi stosunkami długości do średnicy

Ograniczenia i kiedy nie należy stosować

Metoda trzech przebiegów może okazać się niewystarczająca w pewnych sytuacjach:

Kiedy preferowana jest metoda czterech przebiegów

Wymagania wysokiej precyzji: Bardzo wąskie tolerancje (G 0,4 do G 1,0), w których dodatkowa weryfikacja liniowości jest cenna
Silne sprzężenie krzyżowe: Gdy płaszczyzny korekcji są bardzo blisko siebie lub sztywność jest bardzo niesymetryczna
Nieznane cechy systemu: Pierwsze wyważanie nietypowego lub niestandardowego sprzętu
Problematyczne maszyny: Sprzęt wykazujący oznaki nieliniowego zachowania lub problemów mechanicznych

Kiedy pojedyncza płaszczyzna może być wystarczająca

Wąskie wirniki typu tarczowego, w których niewyważenie dynamiczne jest minimalne
Gdy tylko jedno łożysko wykazuje znaczące drgania

Porównanie z innymi metodami

Metoda trzech biegów kontra metoda czterech biegów

Aspekt	Trzy biegi	Cztery biegi
Liczba przebiegów	3 (początkowe + 2 próby)	4 (początkowe + 2 próby + łączone)
Czas potrzebny	Krótszy	~20% dłużej
Sprawdzenie liniowości	Nie	Tak (weryfikacja Run 4)
Typowe zastosowania	Rutynowa praca przemysłowa	Sprzęt o wysokiej precyzji i znaczeniu krytycznym
Dokładność	Dobry	Doskonały
Złożoność	Niżej	Wyższy

Metoda trzech przebiegów a metoda jednej płaszczyzny

Metoda trzech przebiegów zasadniczo różni się od wyważanie jednopłaszczyznowe, który wykorzystuje tylko dwa przebiegi (początkowy i jeden próbny), ale może skorygować tylko jedną płaszczyznę i nie może rozwiązać problemu brak równowagi pary.

Najlepsze praktyki zapewniające sukces w metodzie trzech przebiegów

Wybór wagi próbnej

Wybierz ciężarki próbne, które powodują zmianę amplitudy drgań o 25–50%
Zbyt małe: słaby stosunek sygnału do szumu i błędy obliczeniowe
Zbyt duże: ryzyko nieliniowej odpowiedzi lub niebezpiecznego poziomu drgań
Aby zachować spójną jakość pomiaru, należy stosować podobne rozmiary dla obu płaszczyzn

Spójność operacyjna

Utrzymuj dokładnie tę samą prędkość podczas wszystkich trzech przejazdów
W razie potrzeby należy zapewnić stabilizację termiczną pomiędzy cyklami
Zapewnij spójne warunki procesu (przepływ, ciśnienie, temperatura)
Użyj identycznych lokalizacji czujników i metod montażu

Jakość danych

Wykonuj wiele pomiarów na raz i uśredniaj ich wyniki
Sprawdź, czy pomiary fazy są spójne i wiarygodne
Sprawdź, czy wagi próbne dają wyraźnie mierzalne zmiany
Poszukaj anomalii, które mogą wskazywać na błędy pomiaru

Precyzja instalacji

Dokładnie zaznacz i sprawdź położenie kątowe ciężarków próbnych
Upewnij się, że ciężarki próbne są bezpiecznie zamocowane i nie przesuną się podczas biegu.
Montaż ostatecznych ciężarków korekcyjnych z taką samą starannością i precyzją
Przed ostatecznym uruchomieniem sprawdź dokładnie masy i kąty

Rozwiązywanie typowych problemów

Słabe wyniki po korekcie

Możliwe przyczyny:

Ciężarki korekcyjne zamontowane pod niewłaściwymi kątami lub z niewłaściwą masą
Warunki pracy uległy zmianie pomiędzy przebiegami próbnymi a instalacją korekcyjną
Problemy mechaniczne (luzy, niewspółosiowość) nierozwiązane przed wyważeniem
Nieliniowa odpowiedź układu

Wagi próbne powodują niewielką reakcję

Rozwiązania:

Użyj większych ciężarków próbnych lub umieść je w większym promieniu
Sprawdź mocowanie czujnika i jakość sygnału
Sprawdź, czy prędkość robocza jest prawidłowa
Weź pod uwagę, czy układ ma bardzo wysokie tłumienie lub bardzo niską czułość reakcji

Niespójne pomiary