Zrozumienie wyważania na miejscu (wyważania in situ)
Wyważanie w terenie, znane również jako wyważanie na miejscu, to proces korygowania brak równowagi z wirnik gdy wirnik pracuje na własnych łożyskach i konstrukcji nośnej, przy prędkości roboczej zbliżonej do normalnej. W odróżnieniu od wyważania warsztatowego, gdzie wirnik jest demontowany i montowany na specjalnym wyważarka, wyważanie w terenie odbywa się na miejscu, przy całkowicie zmontowanej maszynie. Jest to praktyczna, codzienna forma wyważanie wirnika dla zespołów ds. konserwacji i niezawodności, ponieważ koryguje pracę maszyny w trakcie jej rzeczywistego działania.
1. Definicja: Czym jest wyważanie w terenie?
W procesie tym zazwyczaj wykorzystuje się przenośny analizator drgań do pomiaru amplituda oraz faza 1× (prędkość biegu) drgania, zamontować waga próbna o znanej masie, ponownie zmierzyć nową charakterystykę drgań, a następnie obliczyć wymaganą waga korekcyjna oraz jego położenie kątowe. Ponieważ wirnik pozostaje w swoich łożyskach, wynik odzwierciedla rzeczywisty stan pracy maszyny, a nie jej idealny stan na stanowisku wyważania.
Odniesienie fazowe jest niezbędne: analizator musi wiedzieć gdzie wał w każdej chwili, aby przekształcić szczyt drgań na kąt ciężkiego miejsca. Odniesienie to pochodzi z tachometr uruchamiający się raz na obrót, zazwyczaj na pasku taśma odblaskowa.
2. Dlaczego konieczne jest wyważanie w terenie?
Chociaż wyważanie w warsztacie jest bardzo precyzyjne, nie uwzględnia ono wszystkich czynników wpływających na równowagę maszyny w jej środowisku pracy. Wyważanie w terenie jest konieczne, gdy niewyważenie jest spowodowane przez cały zespół maszyny lub można je skorygować tylko poprzez uwzględnienie tego czynnika. Najczęstsze przyczyny to:
- Niewyważenie zespołu: całkowita niewyważenie maszyny stanowi sumę niewyważenia wszystkich jej elementów obrotowych (wirnika, wału, sprzęganie(koło pasowe, klucze i elementy mocujące). Wyważanie w terenie pozwala skorygować niewyważenie całego zespołu za jednym razem, uwzględniając nawet niewielkie przesunięcia powstałe podczas ponownego montażu maszyny.
- Skutki operacyjne: Niewyważenie może wynikać z czynników występujących wyłącznie podczas normalnej pracy, takich jak odkształcenie termiczne wirnika, siły aerodynamiczne, Lub siły hydrauliczne. Nie da się ich odtworzyć na warsztatowej wyważarce.
- Nagromadzenie materiału lub zużycie: w wentylatorach, dmuchawach i wirówkach, nierównomierne gromadzenie się produktu lub nierównomierne nosić z czasem prowadzi to do powstania niewyważenia. Wyważanie w terenie jest jedynym praktycznym sposobem na skorygowanie tego bez konieczności przeprowadzania całkowitego remontu.
- Niemożliwość usunięcia: W przypadku bardzo dużych maszyn — takich jak wielkie wentylatory przemysłowe czy generatory turbinowe — demontaż wirnika w celu wyważenia w warsztacie jest niezwykle kosztowny i czasochłonny. Wyważanie na miejscu stanowi znacznie bardziej ekonomiczne i szybsze rozwiązanie oraz stanowi podstawę kryteriów wyważania na miejscu w ISO 21940-13.
3. Proces wyważania w terenie (metoda współczynnika wpływu)
Najpopularniejszą metodą wyważania w terenie jest metoda współczynnika wpływu, która przebiega zgodnie z logiczną, powtarzalną sekwencją:
- Początkowy przebieg: maszyna pracuje z normalną prędkością roboczą, a początkowa amplituda i faza drgań 1× — początkowe niewyważenie wektor — są mierzone i rejestrowane.
- Rozmieszczenie obciążników próbnych: maszyna zostaje zatrzymana, a do wirnika w znanym położeniu kątowym mocno przymocowuje się obciążnik o znanej masie.
- Próba generalna: Urządzenie uruchamia się ponownie z tą samą prędkością. Mierzy się i rejestruje nową amplitudę oraz fazę drgań (wektor odpowiedzi).
- Obliczenie: zmiana wektora drgań spowodowana obciążnikiem próbnym daje współczynnik wpływu, opisujący, o ile zmienia się drganie w punkcie pomiarowym przy danym niewyważeniu w miejscu korekcji. Analizator łączy ten współczynnik z wektorem początkowym — wykorzystując dodawanie wektorów — w celu obliczenia dokładnej masy i kąta wymaganej korekty.
- Rozmieszczenie obciążników korekcyjnych: maszyna zostaje zatrzymana, zdejmuje się obciążnik próbny, a obliczony obciążnik korekcyjny mocuje się na stałe pod określonym kątem.
- Przebieg weryfikacji: urządzenie uruchamia się po raz ostatni, aby sprawdzić, czy poziom drgań spadł do dopuszczalnego poziomu, zgodnie z normami takimi jak ISO 20816-1, i że niewyważenie resztkowe mieści się w granicach wybranej tolerancji.
Proste wirniki są obsługiwane za pomocą wyważanie jednopłaszczyznowe; dłuższe wirniki, w których występuje składowa momentu niezrównoważenia, wymagają wyważanie dwupłaszczyznowe (dynamiczne). A Kalkulator wagi próbnej pomaga dobrać bezpieczną i skuteczną masę początkową do pierwszego uruchomienia.
4. Równoważenie na miejscu w praktyce przy użyciu przenośnego analizatora
W terenie cały powyższy cykl przeprowadza się za pomocą jednego urządzenia przenośnego, a nie statywu. Przenośny analizator dwukanałowy, taki jak Balans-1a mierzy amplitudę i fazę 1× na każdym łożysku, automatycznie oblicza współczynniki wpływu oraz wyznacza korekty jedno- i dwupłaszczyznowe — a następnie weryfikuje resztkowe niewyważenie względem ISO 21940-11 klasy wyważenia i jakości. Działając w łożyskach samej maszyny przy prędkości roboczej, urządzenie rejestruje rzeczywisty stan pracy — z uwzględnieniem wpływu montażu, czynników termicznych i aerodynamicznych — czego maszyna warsztatowa po prostu nie jest w stanie odtworzyć. Dołączony optyczny tachometr laserowy wykorzystuje niewielki fragment taśmy odblaskowej jako punkt odniesienia fazowego przy jednym obrocie, dzięki czemu nie jest wymagane żadne przygotowanie wału poza nałożeniem paska taśmy.
5. Najważniejsze kwestie i środki zabezpieczające
Wyrównanie na miejscu wymaga umiejętności i starannego planowania. Jak określono w normach takich jak ISO 21940-13, bezpieczeństwo jest najważniejsze.
- Bezpieczeństwo: Obciążniki próbne i korygujące muszą być zamocowane na tyle solidnie, aby wytrzymały siła odśrodkowa przy prędkości roboczej, a dostęp do maszyny musi być kontrolowany podczas jej pracy.
- Wymagania wstępne: Przed przeprowadzeniem wyważania należy wykluczyć inne przyczyny wysokich drgań osi 1× — niewspółosiowość, rezonans, a wygięty wał, lub mechaniczne rozluźnienie — ponieważ wyważanie nie może rozwiązać problemu, który w rzeczywistości nie polega na niewyważeniu.
- Oprzyrządowanie: Do wykonania tego zadania potrzebny jest analizator umożliwiający pomiar amplitudy i fazy oraz czujnik odniesienia fazowego (tachometr). Powtarzalność pomiarów zależy od prawidłowego zamocowania czujnika oraz czystego i niezawodnego sygnału impulsowego z tachometru.
- Stabilność prędkości: maszyna musi utrzymywać stałą prędkość podczas każdego przebiegu; wahania prędkości zakłócają dane fazowe, na których opierają się wszystkie obliczenia.
