Zrozumienie początkowego niewyważenia
Definicja: Czym jest niewyważenie początkowe?
Początkowe niewyważenie (nazywane również pierwotnym niewyważeniem lub niezrównoważeniem stwierdzonym) jest brak równowagi stan, który istnieje w wirniku przed jakimkolwiek równoważenie Zastosowano poprawki. Reprezentuje on stan bazowy wirnika i jest mierzony podczas pierwszego przebiegu procedury wyważania. Wielkość i położenie kątowe początkowego niewyważenia określa się poprzez pomiar wibracja amplituda i faza podczas gdy wirnik pracuje z prędkością wyważającą.
Początkowe niewyważenie stanowi punkt wyjścia dla wszystkich obliczeń wyważania i stanowi punkt odniesienia, względem którego mierzy się skuteczność procedury wyważania. Po zakończeniu wyważania wszelkie pozostałe niewyważenie nazywa się niewyważenie resztkowe.
Źródła początkowego braku równowagi
Początkowe niewyważenie może mieć wiele przyczyn podczas produkcji, montażu i eksploatacji:
1. Tolerancje produkcyjne
Nawet przy precyzyjnej produkcji idealna symetria jest niemożliwa. Źródła obejmują:
- Zmiany gęstości materiału: Niejednorodny materiał, wewnętrzne pustki i inkluzje powodują asymetrie masy.
- Tolerancje obróbki: Niewielkie odchylenia od idealnej koncentryczności, takie jak bicie lub mimośrodowość, powodują brak równowagi.
- Zmiany grubości ścianek: W przypadku wirników odlewanych lub wytwarzanych metodą nakładkową różnice w grubości ścianek powodują nierównomierny rozkład masy.
- Porowatość i wady odlewów: Kieszenie powietrzne, skurcz lub wtrącenia żużla w odlewach wpływają na rozkład masy.
2. Błędy i odchylenia w montażu
Gdy wirniki składają się z wielu komponentów, może wystąpić niewyważenie:
- Zestawienie tolerancji: Poszczególne elementy mogą być dobrze wyważone, ale gdy są złożone razem, ich niewielkie braki równowagi mogą się kumulować, powodując znaczną całkowitą utratę równowagi.
- Połączenia kluczowe: Wpusty, rowki wpustowe i wypusty z natury tworzą asymetrię.
- Otwory na śruby i elementy złączne: Nierównomiernie rozłożone otwory na śruby lub brakujące/różne elementy mocujące powodują brak równowagi.
- Połączenia termiczne i wciskane: Elementy dopasowane lub ściśnięte razem mogą nie być idealnie koncentryczne.
3. Przyczyny operacyjne
W trakcie eksploatacji może dojść do niewyważenia, które zwiększa się od pierwotnego stanu wyważenia wirnika:
- Nagromadzenie materiału: Gromadzenie się brudu, pyłu, kamienia lub materiału procesowego na łopatkach wentylatora, wirnikach lub powierzchniach wirnika.
- Erozja i zużycie: Nierównomierna utrata materiału spowodowana ścieraniem, korozją lub kawitacją.
- Części uszkodzone lub brakujące: Zgubione łopatki wentylatora, uszkodzone łopatki wirnika lub oderwane elementy.
- Odkształcenie: Gięcie, odkształcanie lub odkształcenie plastyczne na skutek uderzeń, przegrzania lub przeciążenia.
- Luźne elementy: Części, które się poluzowały i zmieniły swoje położenie.
4. Działania konserwacyjne i naprawcze
Ironią jest to, że prace konserwacyjne mogą czasami powodować utratę równowagi:
- Zastąpienie podzespołów częściami o innej masie lub rozkładzie masy
- Naprawy spawalnicze, które dodają masę asymetrycznie
- Ponowna obróbka lub obróbka, która nierównomiernie usuwa materiał
- Nierównomierne nakładanie farby lub powłoki
Jak mierzy się początkowe niewyważenie
Początkowe niewyważenie jest kwantyfikowane podczas pierwszego pomiaru w ramach procedury wyważania:
Parametry pomiaru
- Amplituda drgań: Wielkość składowej drgań 1X (raz na obrót), zazwyczaj mierzona w mm/s, calach/s lub milach. Ma ona bezpośredni związek z intensywnością niewyważenia.
- Kąt fazowy: Położenie kątowe ciężkiego punktu mierzone w stopniach względem znaku odniesienia (zwykle wykrywanego przez klawisz lub tachometr). Kąt fazowy wskazuje, gdzie znajduje się masa niewyważona.
- Prędkość: Prędkość obrotowa, przy której wykonuje się pomiary, jako siła niewyważenia zależy od prędkości.
Reprezentacja wektorowa
Początkowe niewyważenie jest przedstawiane jako wektor “O” (od “Oryginalny”), zawierający zarówno wartość, jak i kierunek. Wektor ten jest zazwyczaj wyświetlany na wykres biegunowy, Gdzie:
- Długość wektora przedstawia amplitudę drgań
- Kąt wektora przedstawia fazę (położenie ciężkiego punktu)
Znaczenie w procesie równoważenia
Początkowy pomiar niewyważenia spełnia kilka ważnych funkcji:
1. Punkt wyjścia dla korekt
Wszystkie obliczenia bilansowania odnoszą się do początkowego niewyważenia. Celem bilansowania jest dodanie ciężarki korekcyjne które wytwarzają wektor drgań równy i przeciwny do początkowego wektora niewyważenia, tym samym go kasując.
2. Ocena stopnia zagrożenia
Wielkość początkowego niewyważenia wskazuje na skalę problemu i pomaga określić:
- Czy konieczne jest wyważenie, czy też najpierw należy zająć się innymi problemami mechanicznymi
- Odpowiedni rozmiar ciężarki próbne używać
- Czy brak równowagi można skorygować w jednej próbie wyważenia, czy wymaga to wielu iteracji
3. Śledzenie postępów
Porównując początkowe niewyważenie z niewyważenie resztkowe Po wprowadzeniu korekt można oszacować skuteczność procedury wyważania. Prawidłowe wyważenie zazwyczaj redukuje drgania o 70–90% w stosunku do poziomu początkowego.
4. Obliczanie współczynnika wpływu
W metoda współczynnika wpływu, Początkowy wektor niewyważenia jest odejmowany od wektora drgań mierzonego podczas pomiaru ciężaru próbnego, aby wyizolować wpływ ciężaru próbnego: T = (O+T) – O, gdzie O oznacza początkowe niewyważenie, a T oznacza wpływ ciężaru próbnego.
Związek z niewyważeniem resztkowym
Ostatecznym celem wyważania jest zmniejszenie początkowego niewyważenia do akceptowalnie niskiego poziomu niewyważenie resztkowe. Relacja jest następująca:
- Początkowe niewyważenie: Stan “przed”
- Korekta: Procedura wyważania i montażu ciężarków
- Pozostała niewyważenie: Stan “po”
W idealnym przypadku niewyważenie resztkowe powinno być mniejsze niż 10-30% niewyważenia początkowego, przy czym konkretny cel zależy od wymagań jakościowych dotyczących wyważenia wirnika zgodnie z normami, takimi jak: ISO 21940-11.
Typowe początkowe poziomy niewyważenia
Wielkość początkowego niewyważenia jest zróżnicowana i zależy od typu sprzętu oraz historii jego serwisowania:
Nowe lub niedawno wyważone wirniki
W przypadku maszyn przemysłowych drgania zazwyczaj mieszczą się w zakresie od 0,5 do 2,0 mm/s (od 0,02 do 0,08 cala/s). Oznacza to dobre lub akceptowalne warunki równowagi.
Wirniki umiarkowanie niewyważone
Wibracje w zakresie od 2,0 do 7,0 mm/s (od 0,08 do 0,28 cala/s) wskazują na konieczność wyważenia wirnika. Jest to częsty problem w przypadku urządzeń wymagających rutynowej konserwacji.
Silnie niewyważone wirniki
Wibracje powyżej 7,0 mm/s (0,28 cala/s) wskazują na poważne niewyważenie wymagające natychmiastowej interwencji. Może to być spowodowane brakiem ostrza, dużym nagromadzeniem zanieczyszczeń lub uszkodzeniem głównego podzespołu.
Uwaga: Wartości te stanowią ogólne wytyczne dla typowych maszyn przemysłowych. Konkretne dopuszczalne poziomy zależą od typu, rozmiaru, prędkości i sposobu montażu maszyny, zgodnie z normami takimi jak ISO 20816.
Dokumentacja i raportowanie
Początkowe pomiary niewyważenia należy zawsze dokumentować w ramach protokołu wyważania:
- Amplituda i faza drgań w każdym punkcie pomiarowym
- Prędkość robocza podczas pomiaru
- Data i identyfikacja sprzętu
- Wszelkie widoczne przyczyny braku równowagi odnotowane podczas kontroli
Dokumentacja ta stanowi historyczny zapis stanu wirnika i pomaga zidentyfikować trendy na przestrzeni czasu, np. czy niewyważenie stopniowo narasta z powodu przyczyn eksploatacyjnych.
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 