Część I: Podstawy teoretyczne i regulacyjne dynamicznego bilansowania

Dynamiczne wyważanie w terenie to jedna z kluczowych operacji w technologii regulacji drgań, mająca na celu wydłużenie żywotności urządzeń przemysłowych i zapobieganie sytuacjom awaryjnym. Zastosowanie przenośnych urządzeń, takich jak Balanset-1A, pozwala na wykonywanie tych operacji bezpośrednio w miejscu pracy, minimalizując przestoje i koszty związane z demontażem. Jednak skuteczne wyważanie wymaga nie tylko umiejętności obsługi urządzenia, ale także dogłębnego zrozumienia procesów fizycznych leżących u podstaw drgań oraz znajomości przepisów regulujących jakość pracy.

Zasada metodologii opiera się na instalowaniu obciążników próbnych i obliczaniu współczynników wpływu niewyważenia. Mówiąc najprościej, przyrząd mierzy drgania (amplitudę i fazę) obracającego się wirnika, po czym użytkownik sekwencyjnie dodaje małe obciążniki próbne w określonych płaszczyznach, aby „skalibrować” wpływ dodatkowej masy na drgania. Na podstawie zmian amplitudy i fazy drgań przyrząd automatycznie oblicza niezbędną masę i kąt instalacji obciążników korygujących w celu wyeliminowania niewyważenia.

To podejście wdraża tzw. metodę trzech przebiegów do wyważania dwupłaszczyznowego: pomiar początkowy i dwa przebiegi z obciążnikami próbnymi (po jednym w każdej płaszczyźnie). W przypadku wyważania jednopłaszczyznowego zazwyczaj wystarczają dwa przebiegi – bez obciążnika i z jednym obciążnikiem próbnym. W nowoczesnych urządzeniach wszystkie niezbędne obliczenia są wykonywane automatycznie, co znacznie upraszcza proces i zmniejsza wymagania dotyczące kwalifikacji operatora.

Sekcja 1.1: Fizyka niewyważenia: szczegółowa analiza

U podstaw wszelkich drgań w urządzeniach wirujących leży niewyważenie, czyli niewyważenie. Niewyważenie to stan, w którym masa wirnika jest nierównomiernie rozłożona względem jego osi obrotu. Ten nierównomierny rozkład prowadzi do występowania sił odśrodkowych, które z kolei powodują drgania podpór i całej konstrukcji maszyny. Konsekwencje nieskontrolowanego niewyważenia mogą być katastrofalne: od przedwczesnego zużycia i zniszczenia łożysk po uszkodzenie fundamentu i samej maszyny. Aby skutecznie zdiagnozować i wyeliminować niewyważenie, konieczne jest wyraźne rozróżnienie jego rodzajów.

Rodzaje niewyważenia

Maszyna do wyważania wirników wyposażona w sterowany komputerowo system monitorowania służący do pomiaru sił statycznych i dynamicznych w celu wykrywania niewyważenia w obracających się elementach silnika elektrycznego.

Niewyważenie statyczne (pojedyncza płaszczyzna): Ten rodzaj niewyważenia charakteryzuje się przemieszczeniem środka masy wirnika równolegle do osi obrotu. W stanie statycznym taki wirnik, zamontowany na poziomych pryzmatach, zawsze będzie obracał się stroną cięższą w dół. Niewyważenie statyczne jest dominujące w przypadku cienkich wirników o kształcie dysku, gdzie stosunek długości do średnicy (L/D) jest mniejszy niż 0,25, na przykład w przypadku tarcz szlifierskich lub wąskich wirników wentylatorów. Eliminacja niewyważenia statycznego jest możliwa poprzez zainstalowanie jednego ciężarka korekcyjnego w jednej płaszczyźnie korekcyjnej, naprzeciwko punktu cięższego.

Brak równowagi pary (momentu): Ten typ niewyważenia występuje, gdy główna oś bezwładności wirnika przecina oś obrotu w środku masy, ale nie jest do niej równoległa. Niewyważenie pary można przedstawić jako dwie masy o równej wartości, ale przeciwnie skierowane, położone w różnych płaszczyznach. W stanie statycznym taki wirnik znajduje się w równowadze, a niewyważenie objawia się jedynie podczas obrotu w postaci „kołysania” lub „chybotania”. Aby je skompensować, konieczne jest zamontowanie co najmniej dwóch obciążników korekcyjnych w dwóch różnych płaszczyznach, tworzących moment kompensacyjny.

Schemat techniczny urządzenia do badania wirnika silnika elektrycznego z uzwojeniami miedzianymi zamontowanymi na precyzyjnych łożyskach, podłączonego do elektronicznego sprzętu monitorującego w celu pomiaru dynamiki obrotowej.

Brak równowagi dynamicznej: Jest to najczęstszy rodzaj niewyważenia w warunkach rzeczywistych, stanowiący połączenie niewyważenia statycznego i sprzężonego. W tym przypadku główna centralna oś bezwładności wirnika nie pokrywa się z osią obrotu i nie przecina jej w środku masy. Aby wyeliminować niewyważenie dynamiczne, konieczna jest korekcja masy w co najmniej dwóch płaszczyznach. Dwukanałowe instrumenty, takie jak Balanset-1A, zostały zaprojektowane specjalnie w celu rozwiązania tego problemu.

Nierównowaga quasi-statyczna: Jest to szczególny przypadek niewyważenia dynamicznego, w którym główna oś bezwładności przecina oś obrotu, ale nie środek masy wirnika. To subtelne, ale istotne rozróżnienie w diagnostyce złożonych układów wirników.

Wirniki sztywne i elastyczne: kluczowe rozróżnienie

Jedną z fundamentalnych koncepcji wyważania jest rozróżnienie wirników sztywnych i elastycznych. To rozróżnienie determinuje możliwość i metodologię udanego wyważania.

Wirnik sztywny: Wirnik uważa się za sztywny, jeśli jego robocza częstotliwość obrotów jest znacznie niższa od pierwszej częstotliwości krytycznej i nie ulega znacznym odkształceniom sprężystym (ugięciom) pod wpływem sił odśrodkowych. Wyważanie takiego wirnika zazwyczaj z powodzeniem przeprowadza się w dwóch płaszczyznach korekcyjnych. Urządzenia Balanset-1A są przeznaczone głównie do pracy z wirnikami sztywnymi.

Elastyczny wirnik: Wirnik uważa się za elastyczny, jeśli pracuje z częstotliwością obrotową zbliżoną do jednej ze swoich częstotliwości krytycznych lub ją przekraczającą. W takim przypadku sprężyste ugięcie wału staje się porównywalne z przemieszczeniem środka masy i samo w sobie znacząco przyczynia się do ogólnych drgań.

Próba wyważenia elastycznego wirnika metodą stosowaną dla wirników sztywnych (w dwóch płaszczyznach) często prowadzi do awarii. Zainstalowanie obciążników korekcyjnych może kompensować drgania przy niskiej, podrezonansowej prędkości, ale po osiągnięciu prędkości roboczej, gdy wirnik się ugina, te same obciążniki mogą zwiększać drgania, wzbudzając jeden z trybów drgań zginających. Jest to jeden z głównych powodów, dla których wyważanie „nie działa”, mimo że wszystkie czynności wykonywane są poprawnie za pomocą przyrządu. Przed rozpoczęciem pracy niezwykle ważne jest sklasyfikowanie wirnika poprzez skorelowanie jego prędkości roboczej ze znanymi (lub obliczonymi) częstotliwościami krytycznymi.

Jeśli ominięcie rezonansu jest niemożliwe (na przykład, gdy maszyna ma stałą prędkość obrotową zgodną z prędkością rezonansową), zaleca się tymczasową zmianę warunków montażu urządzenia (na przykład poluzowanie sztywności podpór lub montaż tymczasowych, elastycznych uszczelek) podczas wyważania w celu przesunięcia rezonansu. Po usunięciu niewyważenia wirnika i przywróceniu normalnych drgań, maszynę można przywrócić do standardowych warunków montażu.

Sekcja 1.2: Ramy regulacyjne: Normy ISO

Normy w dziedzinie wyważania spełniają kilka kluczowych funkcji: ustanawiają ujednoliconą terminologię techniczną, definiują wymagania jakościowe i, co ważne, stanowią podstawę kompromisu między koniecznością techniczną a ekonomiczną wykonalnością. Nadmierne wymagania jakościowe dotyczące wyważania są niekorzystne, dlatego normy pomagają określić, w jakim stopniu wskazane jest ograniczenie niewyważenia. Ponadto mogą być wykorzystywane w relacjach umownych między producentami a klientami w celu określenia kryteriów akceptacji.

ISO 1940-1-2007 (ISO 1940-1): Wymagania jakościowe dotyczące wyważania wirników sztywnych

Oprogramowanie do przenośnego wyważarki i analizatora drgań Balanset-1A. Kalkulator tolerancji wyważenia (ISO 1940)

Niniejsza norma jest podstawowym dokumentem do określania dopuszczalnego niewyważenia resztkowego. Wprowadza ona pojęcie klasy jakości wyważenia (G), która zależy od rodzaju maszyny i jej częstotliwości obrotów roboczych.

Klasa jakości G: Każdy typ sprzętu odpowiada określonej klasie jakości, która pozostaje stała niezależnie od prędkości obrotowej. Na przykład klasa G6.3 jest zalecana dla kruszarek, a G2.5 dla wirników silników elektrycznych i turbin.

Obliczanie dopuszczalnego niewyważenia resztkowego (U_za): Norma pozwala na obliczenie konkretnej dopuszczalnej wartości niewyważenia, która służy jako wskaźnik docelowy podczas wyważania. Obliczenie odbywa się w dwóch etapach:

1. Określenie dopuszczalnego niewyważenia właściwego (e_za) korzystając ze wzoru:
   mi_za = (G × 9549) / n
   gdzie G to klasa jakości wyważania (np. 2,5), n to robocza częstotliwość obrotów, obr./min. Jednostką miary dla e_za wynosi g·mm/kg lub μm.
2. Określenie dopuszczalnego niewyważenia resztkowego (U_za) dla całego wirnika:
   U_za = e_za × M
   gdzie M to masa wirnika w kg. Jednostką miary dla U_za jest g·mm.

Na przykład dla wirnika silnika elektrycznego o masie 5 kg, pracującego z prędkością 3000 obr./min i klasą jakości G2,5, obliczenia będą wyglądać następująco:

mi_za = (2,5 × 9549) / 3000 ≈ 7,96 μm (lub g·mm/kg).

U_za = 7,96 × 5 = 39,8 g·mm.

Oznacza to, że po wyważeniu, resztkowe niewyważenie nie powinno przekraczać 39,8 g·mm.

Zastosowanie normy przekształca subiektywną ocenę „wibracje są nadal zbyt wysokie” w obiektywne, mierzalne kryterium. Jeśli końcowy raport z wyważania wygenerowany przez oprogramowanie urządzenia wykaże, że niewyważenie resztkowe mieści się w granicach tolerancji ISO, praca jest uznawana za wykonaną z zachowaniem jakości, co chroni wykonawcę w sytuacjach spornych.

ISO 20806-2007 (ISO 20806): Równoważenie na miejscu

Norma ta bezpośrednio reguluje proces wyważania pola.

Zalety: Główną zaletą wyważania w miejscu jest to, że wirnik jest wyważany w rzeczywistych warunkach pracy, na podporach i pod obciążeniem roboczym. Automatycznie uwzględnia to właściwości dynamiczne układu podpór i wpływ połączonych elementów układu wałów, czego nie da się zamodelować na wyważarce.

Wady i ograniczenia: Norma wskazuje również istotne wady, które należy brać pod uwagę planując prace.

• Ograniczony dostęp: Często dostęp do płaszczyzn korekcyjnych w zmontowanej maszynie jest utrudniony, co ogranicza możliwości montażu ciężarków.
• Potrzeba przeprowadzenia prób: Proces wyważania wymaga wykonania kilku cykli „start-stop” maszyny, co może być nie do przyjęcia z punktu widzenia procesu produkcyjnego i efektywności ekonomicznej.
• Trudności z poważnym brakiem równowagi: W przypadku bardzo dużego początkowego niewyważenia ograniczenia dotyczące wyboru płaszczyzny i masy obciążnika korekcyjnego mogą nie pozwolić na osiągnięcie wymaganej jakości wyważenia.

Inne istotne normy

Dla pełnego obrazu należy wspomnieć o innych normach, takich jak seria ISO 21940 (zastępująca ISO 1940), ISO 8821 (regulująca kwestię wpływu czynników kluczowych) i ISO 11342 (dotycząca elastycznych wirników).

Część II: Praktyczny przewodnik po wyważaniu za pomocą przyrządów Balanset-1A

Sukces wyważania 80% zależy od dokładności prac przygotowawczych. Większość usterek nie wynika z nieprawidłowego działania przyrządu, ale z ignorowania czynników wpływających na powtarzalność pomiarów. Główną zasadą przygotowania jest wykluczenie wszystkich innych możliwych źródeł drgań, tak aby przyrząd mierzył jedynie wpływ niewyważenia.

Sekcja 2.1: Podstawy sukcesu: Diagnostyka przed wyważeniem i przygotowanie maszyny

Przed podłączeniem urządzenia konieczne jest przeprowadzenie pełnej diagnostyki i przygotowania mechanizmu.

Krok 1: Podstawowa diagnostyka drgań (czy to na pewno brak równowagi?)

Przed wyważeniem warto wykonać wstępny pomiar drgań w trybie wibrometru. Oprogramowanie Balanset-1A posiada tryb „Miernik drgań” (przycisk F5), w którym można zmierzyć drgania całkowite oraz oddzielnie składową częstotliwości obrotowej (1×) przed zamontowaniem jakichkolwiek obciążników. Taka diagnostyka pomaga zrozumieć naturę drgań: jeśli amplituda głównej harmonicznej obrotowej jest zbliżona do drgań całkowitych, dominującym źródłem drgań jest najprawdopodobniej niewyważenie wirnika, a wyważenie jest skuteczne. Ponadto odczyty fazy i drgań między pomiarami powinny być stabilne i nie zmieniać się o więcej niż 5-10%.

Użyj przyrządu w trybie wibrometru lub analizatora widma (FFT) do wstępnej oceny stanu maszyny.

Klasyczny objaw braku równowagi: Widmo drgań powinno być zdominowane przez szczyt przy częstotliwości obrotowej wirnika (szczyt przy 1x częstotliwości obr./min). Amplituda tej składowej w kierunku poziomym i pionowym powinna być porównywalna, a amplitudy pozostałych harmonicznych powinny być znacznie niższe.

Oznaki innych wad: Jeśli widmo zawiera znaczące piki przy innych częstotliwościach (np. 2x, 3x obr./min) lub przy częstotliwościach niebędących wielokrotnością, wskazuje to na obecność innych problemów, które należy wyeliminować przed wyważeniem. Na przykład, pik przy 2x obr./min często wskazuje na niewspółosiowość wału.

Krok 2: Kompleksowa kontrola mechaniczna (lista kontrolna)

Wirnik: Dokładnie oczyść wszystkie powierzchnie wirnika (łopatki wentylatora, młotki kruszarki itp.) z brudu, rdzy i przywierającego produktu. Nawet niewielka ilość brudu o dużym promieniu powoduje znaczne niewyważenie. Sprawdź, czy nie ma uszkodzonych lub brakujących elementów (łopatek, młotków) ani luźnych części.

Namiar: Sprawdź zespoły łożysk pod kątem nadmiernego luzu, hałasu zewnętrznego i przegrzewania. Zużyte łożyska z dużym luzem uniemożliwią uzyskanie stabilnych odczytów i uniemożliwią wyważenie. Konieczne jest sprawdzenie dopasowania czopów wirnika do panewek łożysk oraz luzów.

Fundament i rama: Upewnij się, że urządzenie jest zamontowane na sztywnym fundamencie. Sprawdź dokręcenie śrub kotwiących i brak pęknięć w ramie. Obecność „miękkiej stopy” (gdy jedna z podpór nie przylega do fundamentu) lub niewystarczająca sztywność konstrukcji wsporczej doprowadzi do pochłaniania energii drgań i niestabilnych, nieprzewidywalnych odczytów.

Prowadzić: W przypadku napędów pasowych należy sprawdzić napięcie i stan paska. W przypadku połączeń sprzęgających – współosiowość wałów. Niewspółosiowość może powodować drgania przy częstotliwości 2x obr./min, co zniekształca pomiary przy częstotliwości obrotowej.

Bezpieczeństwo: Upewnij się, że wszystkie osłony ochronne są obecne i sprawne. W miejscu pracy nie może być żadnych obcych przedmiotów ani osób.

Sekcja 2.2: Konfiguracja i konfiguracja urządzenia

Prawidłowa instalacja czujnika jest kluczem do uzyskania dokładnych i wiarygodnych danych.

Instalacja sprzętu

Czujniki drgań (akcelerometry):

• Podłącz kable czujników do odpowiednich złączy urządzenia (np. X1 i X2 w przypadku Balanset-1A).
• Zamontuj czujniki na obudowach łożysk tak blisko wirnika, jak to możliwe.
• Kluczowa praktyka: Aby uzyskać maksymalny sygnał (najwyższą czułość), czujniki należy instalować w kierunku, w którym drgania są największe. W przypadku większości maszyn ustawionych poziomo jest to kierunek poziomy, ponieważ sztywność fundamentu w tej płaszczyźnie jest zazwyczaj niższa. Należy użyć silnej podstawy magnetycznej lub mocowania gwintowanego, aby zapewnić stabilny styk. Niewłaściwie zamocowany czujnik jest jedną z głównych przyczyn uzyskiwania nieprawidłowych danych.

Czujnik fazy (tachometr laserowy):

• Podłącz czujnik do specjalnego wejścia (X3 dla Balanset-1A).
• Przyklej mały kawałek taśmy odblaskowej do wału lub innej obracającej się części wirnika. Taśma powinna być czysta i zapewniać dobry kontrast.
• Zamontuj tachometr na statywie magnetycznym tak, aby wiązka lasera stabilnie padała na znacznik przez cały obrót. Upewnij się, że tachometr wskazuje stabilną wartość obrotów na minutę (RPM).

Jeśli czujnik „nie trafia” w znacznik lub wręcz przeciwnie, generuje dodatkowe impulsy, należy skorygować szerokość/kolor znacznika lub czułość/kąt czujnika. Na przykład, jeśli na wirniku znajdują się błyszczące elementy, można je zakryć matową taśmą, aby nie odbijały lasera. Podczas pracy na zewnątrz lub w jasno oświetlonych pomieszczeniach, w miarę możliwości należy chronić czujnik przed bezpośrednim światłem, ponieważ jasne oświetlenie może zakłócać pracę czujnika fazy.

Konfiguracja oprogramowania (Balanset-1A)

• Uruchom oprogramowanie (jako administrator) i podłącz moduł interfejsu USB.
• Przejdź do modułu wyważania. Utwórz nowy rekord dla wyważanej jednostki, wprowadzając jej nazwę, masę i inne dostępne dane.
• Wybierz rodzaj wyważania: 1-płaszczyznowe (statyczne) dla wąskich wirników lub 2-płaszczyznowe (dynamiczne) w większości innych przypadków.
• Określ płaszczyzny korekcji: wybierz miejsca na wirniku, w których możliwe będzie bezpieczne i niezawodne zamontowanie ciężarków korekcyjnych (np. tylna tarcza wirnika wentylatora, specjalne rowki na wale).

Sekcja 2.3: Procedura równoważenia: Przewodnik krok po kroku

Procedura opiera się na metodzie współczynnika wpływu, w której przyrząd „uczy się”, jak wirnik reaguje na umieszczenie w nim znanej masy. Przyrządy Balanset-1A automatyzują ten proces.

Takie podejście polega na zastosowaniu tzw. metody trzech przebiegów wyważania w dwóch płaszczyznach: pomiaru początkowego oraz dwóch przebiegów z ciężarkami próbnymi (po jednym w każdej płaszczyźnie).

Uruchom 0: Pomiar początkowy

• Uruchom maszynę i doprowadź ją do stabilnej prędkości roboczej. Niezwykle ważne jest, aby prędkość obrotowa była taka sama we wszystkich kolejnych cyklach.
• W programie uruchom pomiar. Urządzenie zarejestruje początkowe wartości amplitudy i fazy drgań (tzw. wektor początkowy „O”).

Przemysłowe urządzenie do testowania silników elektrycznych z wirnikiem uzwojonym miedzią, zamontowanym na precyzyjnych łożyskach, wyposażone w sterowany komputerowo system monitorowania do analizy wydajności elektrycznej i diagnostyki.

Dwupłaszczyznowy interfejs oprogramowania do dynamicznego wyważania, wyświetlający dane analizy drgań wraz z przebiegami w dziedzinie czasu i wykresami widma częstotliwości na potrzeby diagnostyki maszyn wirujących.

Przebieg 1: Ciężar próbny w samolocie 1

• Zatrzymaj maszynę.
• Wybór wagi próbnej: To najważniejszy krok, zależny od operatora. Masa obciążnika próbnego powinna być wystarczająca, aby spowodować zauważalną zmianę parametrów drgań (zmianę amplitudy o co najmniej 20–30° LUB zmianę fazy o co najmniej 20–30°). Zbyt mała zmiana spowoduje niską dokładność obliczeń. Dzieje się tak, ponieważ słaby sygnał użyteczny z obciążnika próbnego „tonie” w szumie systemowym (luz łożyskowy, turbulencje przepływu), co prowadzi do nieprawidłowego obliczenia współczynnika wpływu.
• Montaż ciężarka próbnego: Mocno zamocuj zważoną masę próbną (m_t) o znanym promieniu (r) w płaszczyźnie 1. Mocowanie musi wytrzymać siłę odśrodkową. Zanotuj położenie kątowe ciężarka względem znacznika fazy.
• Uruchom maszynę z tą samą, stabilną prędkością.
• Wykonaj drugi pomiar. Urządzenie zarejestruje nowy wektor drgań („O+T”).
• Zatrzymaj maszynę i ZDEJMIJ ciężarek próbny (chyba że program wskazuje inaczej).

Wizualizacja 3D stanowiska do testowania wirnika silnika elektrycznego z uzwojeniami miedzianymi zamontowanymi na precyzyjnym sprzęcie do wyważania, podłączonym do czujników diagnostycznych i laptopa w celu przeprowadzenia analizy wydajności.

Dwupłaszczyznowy interfejs oprogramowania do dynamicznego wyważania pokazujący analizę drgań za pomocą przebiegów w dziedzinie czasu i widma częstotliwości dla wyważania maszyn wirujących przy prędkości ~2960 obr./min.

Przebieg 2: Próba obciążenia w płaszczyźnie 2 (do wyważania w 2 płaszczyznach)

• Powtórz dokładnie procedurę od kroku 2, ale tym razem zamontuj ciężarek próbny na płaszczyźnie 2.
• Rozpocznij, zmierz, zatrzymaj i ZDEJMIJ ciężarek próbny.

Przemysłowe urządzenie do testowania silników elektrycznych z uzwojeniami miedzianymi zamontowanymi na statywach, wyposażone w diagnostykę sterowaną za pomocą laptopa, umożliwiającą analizę pracy i sprawności silnika elektrycznego.

Dwupłaszczyznowy interfejs maszyny do wyważania dynamicznego pokazujący wyniki analizy drgań i obliczenia korekcji masy dla urządzeń obrotowych, z odczytami resztkowego niewyważenia.

Obliczenie i montaż obciążników korekcyjnych

• Na podstawie zmian wektorów zarejestrowanych podczas próbnych przebiegów program automatycznie obliczy masę i kąt montażu ciężarka korekcyjnego dla każdej płaszczyzny.
• Kąt montażu mierzony jest zazwyczaj od miejsca położenia ciężarka próbnego w kierunku obrotu wirnika.
• Mocno zamocuj stałe obciążniki korekcyjne. Podczas spawania pamiętaj, że sam spoina również ma masę. W przypadku stosowania śrub należy uwzględnić ich masę.

Trójwymiarowy model dużej cewki elektromagnetycznej lub stojana silnika zamontowanego na aparacie testowym, z uzwojeniami miedzianymi i sprzętem monitorującym do analizy elektrycznej i oceny wydajności.

Interfejs oprogramowania dynamicznej maszyny do wyważania, wyświetlający wyniki wyważania w dwóch płaszczyznach z masami korekcyjnymi 0,290 g i 0,270 g pod określonymi kątami w celu wyeliminowania drgań.

Dwupłaszczyznowa analiza dynamicznego wyważania, pokazująca wykresy biegunowe dla korekcji wirnika. Interfejs wyświetla wymagania dotyczące dodawania masy (0,290 g przy 206° dla płaszczyzny 1, 0,270 g przy 9° dla płaszczyzny 2) w celu zminimalizowania wibracji i osiągnięcia równowagi mechanicznej w maszynach obrotowych.

Przebieg 3: Pomiar weryfikacyjny i dokładne wyważanie

• Uruchom maszynę ponownie.
• Wykonaj pomiar kontrolny w celu oceny poziomu drgań resztkowych.
• Porównaj otrzymaną wartość z tolerancją obliczoną zgodnie z normą ISO 1940-1.
• Jeśli drgania nadal przekraczają tolerancję, przyrząd, wykorzystując znane już współczynniki wpływu, obliczy niewielką „dokładną” korektę (wyważenia). Zamontuj ten dodatkowy ciężarek i sprawdź ponownie. Zazwyczaj jeden lub dwa cykle precyzyjnego wyważania są wystarczające.
• Po zakończeniu zapisz raport i współczynniki wpływu, aby móc je wykorzystać w przyszłości na podobnych maszynach.

Wizualizacja 3D zespołu wirnika silnika elektrycznego na sprzęcie testowym, z uzwojeniami miedzianymi z zielonymi wskaźnikami diagnostycznymi i podłączonymi urządzeniami pomiarowymi do analizy kontroli jakości.

Dwupłaszczyznowy interfejs oprogramowania do dynamicznego wyważania, pokazujący wyniki pomiaru drgań i obliczenia korekcyjne dla maszyn obrotowych, wyświetlający masy próbne, kąty i wartości niewyważenia resztkowego.

Część III: Zaawansowane rozwiązywanie problemów i usuwanie usterek

Ta sekcja poświęcona jest najbardziej złożonym aspektom wyważania pola - sytuacjom, w których standardowa procedura nie przynosi rezultatów.

Wyważanie dynamiczne wiąże się z obrotem masywnych części, dlatego przestrzeganie procedur bezpieczeństwa jest niezwykle ważne. Poniżej przedstawiono główne środki bezpieczeństwa podczas wyważania wirników w miejscu montażu:

Środki bezpieczeństwa

Zapobieganie przypadkowemu uruchomieniu (blokada/etykieta): Przed rozpoczęciem pracy należy odłączyć zasilanie i odłączyć napęd wirnika. Na rozrusznikach umieszczone są znaki ostrzegawcze, aby nikt nie uruchomił maszyny przez pomyłkę. Głównym zagrożeniem jest nagły rozruch wirnika podczas montażu obciążników lub czujników. Dlatego przed montażem obciążników próbnych lub korekcyjnych wał musi być niezawodnie zatrzymany, a jego uruchomienie musi być niemożliwe bez wiedzy użytkownika. Na przykład, należy odłączyć automatyczny wyłącznik silnika i zawiesić blokadę z etykietą lub wyjąć bezpieczniki. Dopiero po upewnieniu się, że wirnik nie uruchomi się samoczynnie, można przystąpić do montażu obciążników.

Środki ochrony osobistej: Podczas pracy z obracającymi się częściami należy stosować odpowiednie środki ochrony indywidualnej. Okulary ochronne lub osłona twarzy są obowiązkowe, aby chronić przed ewentualnym odrzuceniem małych części lub obciążników. Rękawice – w razie potrzeby (chronią dłonie podczas montażu obciążników, ale podczas pomiarów lepiej pracować bez luźnej odzieży i rękawic, które mogłyby zaczepić się o obracające się części). Ubranie powinno być ściśle dopasowane, bez luźnych krawędzi. Długie włosy należy schować pod nakrycie głowy. Używaj zatyczek do uszu lub słuchawek – podczas pracy z głośnymi maszynami (np. wyważanie dużych wentylatorów może wiązać się z dużym hałasem). Jeśli do mocowania obciążników stosuje się spawanie – dodatkowo noś maskę spawalniczą, rękawice spawalnicze i usuń materiały łatwopalne.

Strefa niebezpieczna wokół maszyny: Ogranicz dostęp osób nieupoważnionych do strefy wyważania. Podczas próbnych przejazdów wokół urządzenia należy zainstalować bariery lub przynajmniej taśmy ostrzegawcze. Promień strefy zagrożenia wynosi co najmniej 3-5 metrów, a w przypadku dużych wirników nawet więcej. Nikt nie powinien znajdować się na linii obracających się części ani w pobliżu płaszczyzny obrotu wirnika podczas jego przyspieszania. Bądź przygotowany na sytuacje awaryjne: operator powinien mieć pod ręką przycisk zatrzymania awaryjnego lub znajdować się w pobliżu wyłącznika zasilania, aby natychmiast odłączyć urządzenie od zasilania w przypadku wystąpienia hałasu zewnętrznego, wibracji przekraczających dopuszczalny poziom lub wyrzucenia ciężaru.

Niezawodne mocowanie ciężarków: Podczas mocowania próbnych lub stałych obciążników korekcyjnych należy zwrócić szczególną uwagę na ich zamocowanie. Tymczasowe obciążniki korekcyjne są często mocowane śrubą do istniejącego otworu lub przyklejane mocną taśmą/taśmą dwustronną (w przypadku małych obciążników i niskich prędkości) lub przyspawane szpilkowo w kilku punktach (jeśli jest to bezpieczne i materiał na to pozwala). Stałe obciążniki korekcyjne powinny być mocowane niezawodnie i na długo: z reguły są spawane, przykręcane śrubami/wkrętami lub wiercone w metalu (usuwanie masy) w wymaganych miejscach. Absolutnie zabrania się pozostawiania słabo zamocowanego obciążnika na wirniku (np. z magnesem bez zabezpieczenia lub słabym klejem) podczas wirowania – wyrzucony obciążnik staje się niebezpiecznym pociskiem. Zawsze należy uwzględnić siłę odśrodkową: nawet 10-gramowa śruba przy 3000 obr./min generuje dużą siłę wyrzutu, dlatego mocowanie musi wytrzymywać przeciążenia z dużym zapasem. Po każdym zatrzymaniu, przed ponownym uruchomieniem wirnika, należy sprawdzić, czy mocowanie próbnych obciążników się poluzowało.

Bezpieczeństwo elektryczne urządzeń: Urządzenie Balanset-1A jest zazwyczaj zasilane z portu USB laptopa, co jest bezpieczne. Jeśli jednak laptop jest podłączony do sieci 220 V za pomocą zasilacza, należy przestrzegać ogólnych zasad bezpieczeństwa elektrycznego – należy korzystać ze sprawnego, uziemionego gniazdka, nie prowadzić przewodów przez wilgotne lub gorące miejsca, chronić sprzęt przed wilgocią. Zabrania się demontażu lub naprawy urządzenia Balanset lub jego zasilacza, gdy jest ono podłączone do sieci. Wszystkie połączenia czujników należy wykonywać wyłącznie przy odłączonym zasilaniu urządzenia (odłączonym porcie USB lub odłączonym zasilaniu laptopa). W przypadku niestabilnego napięcia lub silnych zakłóceń elektrycznych w miejscu pracy, zaleca się zasilanie laptopa z niezależnego źródła (UPS, akumulator), aby uniknąć zakłóceń sygnałów lub wyłączenia urządzenia.

Biorąc pod uwagę cechy wirnika: Niektóre wirniki mogą wymagać dodatkowych środków ostrożności. Na przykład, podczas wyważania wirników wysokoobrotowych, należy upewnić się, że nie przekraczają one dopuszczalnej prędkości obrotowej (nie „uciekają”). W tym celu można zastosować ograniczenia tachometryczne lub wcześniej sprawdzić częstotliwość obrotów. Elastyczne, długie wirniki podczas wirowania mogą osiągać prędkości krytyczne – należy być gotowym na szybką redukcję obrotów przy nadmiernych wibracjach. Jeśli wyważanie jest wykonywane na urządzeniu z czynnikiem roboczym (np. pompą, układem hydraulicznym) – należy upewnić się, że podczas wyważania nie będzie dopływu płynu ani innych zmian obciążenia.

Dokumentacja i komunikacja: Zgodnie z przepisami bezpieczeństwa i higieny pracy, wskazane jest posiadanie instrukcji bezpiecznego prowadzenia prac wyważających, opracowanych specjalnie dla danego przedsiębiorstwa. Powinny one określać wszystkie wymienione środki ostrożności, a także ewentualnie dodatkowe (np. wymagania dotyczące obecności drugiego obserwatora, kontroli narzędzi przed pracą itp.). Zapoznać z tymi instrukcjami cały zespół zaangażowany w pracę. Przed rozpoczęciem eksperymentów należy przeprowadzić krótką odprawę: kto za co odpowiada, kiedy zasygnalizować zatrzymanie, jakie znaki konwencjonalne podawać. Jest to szczególnie ważne, gdy jedna osoba znajduje się przy panelu sterowania, a druga przy sprzęcie pomiarowym.

Przestrzeganie wymienionych środków zminimalizuje ryzyko podczas wyważania. Pamiętaj, że bezpieczeństwo jest ważniejsze niż prędkość. Lepiej poświęcić więcej czasu na przygotowanie i kontrolę niż dopuścić do wypadku. W praktyce wyważania znane są przypadki, w których ignorowanie zasad (na przykład słabe mocowanie ciężarków) prowadziło do wypadków i urazów. Dlatego podchodź do tego procesu odpowiedzialnie: wyważanie to nie tylko czynność techniczna, ale także potencjalnie niebezpieczna, wymagająca dyscypliny i uwagi.

Rozdział 3.1: Diagnostyka i przezwyciężanie niestabilności pomiarów (odczyty „pływające”)

Objaw: Podczas wielokrotnych pomiarów w identycznych warunkach, odczyty amplitudy i/lub fazy ulegają znacznym zmianom („pływanie”, „skok”). Uniemożliwia to obliczenie korekcji.

Przyczyna główna: Urządzenie działa prawidłowo. Precyzyjnie informuje, że reakcja systemu na drgania jest niestabilna i nieprzewidywalna. Zadaniem specjalisty jest znalezienie i wyeliminowanie źródła tej niestabilności.

Systematyczny algorytm diagnostyczny:

• Luz mechaniczny: To najczęstsza przyczyna. Sprawdź dokręcenie śrub mocujących obudowę łożyska i śrub kotwiących ramę. Sprawdź, czy nie ma pęknięć w fundamencie lub ramie. Wyeliminuj „miękką stopę”.
• Wady łożysk: Nadmierny luz wewnętrzny w łożyskach tocznych lub zużycie panewki łożyska powoduje chaotyczne przesuwanie się wału wewnątrz podpory, co prowadzi do niestabilnych odczytów.
• Niestabilność związana z procesem:
  • Aerodynamiczne (wentylatory): Turbulentny przepływ powietrza, oddzielanie się strumienia od łopatek może powodować przypadkowe działanie sił na wirnik.
  • Hydrauliczne (pompy): Kawitacja – tworzenie się i zapadanie pęcherzyków pary w cieczy – powoduje silne, losowe wstrząsy hydrauliczne. Wstrząsy te całkowicie maskują sygnał okresowy i uniemożliwiają wyważenie.
  • Ruch masowy wewnętrzny (kruszarki, młyny): Podczas pracy materiał może się przemieszczać i rozmieszczać wewnątrz wirnika, działając jako „ruchome niewyważenie”.
• Rezonans: Jeśli prędkość robocza jest bardzo bliska częstotliwości drgań własnych konstrukcji, nawet niewielkie wahania prędkości (50-100 obr./min) powodują ogromne zmiany amplitudy i fazy drgań. Wyważenie w strefie rezonansowej jest niemożliwe. Konieczne jest przeprowadzenie próby wybiegu (podczas zatrzymywania maszyny), aby określić szczyty rezonansowe i dobrać prędkość do wyważenia od nich odległą.
• Efekty termiczne: W miarę nagrzewania się maszyny, rozszerzalność cieplna może powodować wyginanie wału lub zmiany współosiowości, co prowadzi do „dryfu” odczytu. Należy odczekać, aż maszyna osiągnie stabilny reżim temperaturowy i przeprowadzić wszystkie pomiary w tej temperaturze.
• Wpływ sąsiedniego sprzętu: Silne drgania pochodzące z sąsiednich pracujących maszyn mogą być przenoszone przez podłogę i zniekształcać pomiary. W miarę możliwości należy odizolować wyważane urządzenie lub wyłączyć źródło zakłóceń.

Sekcja 3.2: Kiedy równoważenie nie pomaga: identyfikacja wad źródłowych

Objaw: Wykonano procedurę wyważania, odczyty są stabilne, ale drgania końcowe pozostają wysokie. Albo wyważenie w jednej płaszczyźnie pogarsza drgania w innej.

Przyczyna główna: Zwiększone wibracje nie są spowodowane prostym niewyważeniem. Operator próbuje rozwiązać problem z geometrią lub awarią podzespołu za pomocą metody korekcji masy. Nieudana próba wyważenia w tym przypadku stanowi udany test diagnostyczny, który dowodzi, że problem nie jest niewyważeniem.

Wykorzystanie analizatora widma do diagnostyki różnicowej:

• Niewspółosiowość wału: Główny objaw – wysoki szczyt drgań przy częstotliwości 2x obr./min, często połączony ze znacznym szczytem przy 1x obr./min. Charakterystyczne są również wysokie drgania osiowe. Próby „wyrównania” niewspółosiowości są skazane na niepowodzenie. Rozwiązanie – należy wykonać wysokiej jakości osiowanie wałów.
• Wady łożysk tocznych: Objawiają się jako drgania o wysokiej częstotliwości w widmie o charakterystycznych częstotliwościach „nośnych” (BPFO, BPFI, BSF, FTF), które nie są wielokrotnościami częstotliwości obrotowej. Funkcja FFT w instrumentach Balanset pomaga wykryć te piki.
• Łuk wału: Objawia się wysokim szczytem przy 1x obr./min (podobnie jak niewyważenie), ale często towarzyszy mu zauważalny składnik przy 2x obr./min i wysokie drgania osiowe, przez co obraz przypomina połączenie niewyważenia i braku współosiowości.
• Problemy elektryczne (silniki elektryczne): Asymetria pola magnetycznego (na przykład spowodowana defektami prętów wirnika lub mimośrodowością szczeliny powietrznej) może powodować drgania o częstotliwości dwukrotnie wyższej od częstotliwości zasilania (100 Hz dla sieci 50 Hz). Drgania te nie są eliminowane przez wyważanie mechaniczne.

Przykładem złożonego związku przyczynowo-skutkowego jest kawitacja w pompie. Niskie ciśnienie wlotowe prowadzi do wrzenia cieczy i tworzenia się pęcherzyków pary. Ich późniejsze zapadanie się na wirniku powoduje dwa skutki: 1) erozję łopatek, która z czasem zaburza równowagę wirnika; 2) silne, losowe wstrząsy hydrauliczne, które generują szerokopasmowy „szum” wibracyjny, całkowicie maskując sygnał użyteczny z niewyważenia i powodując niestabilność odczytów. Rozwiązaniem nie jest wyważenie, lecz wyeliminowanie przyczyny hydraulicznej: sprawdzenie i oczyszczenie przewodu ssawnego, zapewnienie wystarczającego marginesu kawitacji (NPSH).

Typowe błędy w równoważeniu i wskazówki, jak im zapobiegać

Podczas wyważania wirników, szczególnie w warunkach polowych, początkujący często napotykają typowe błędy. Poniżej przedstawiamy najczęstsze błędy i zalecenia, jak ich uniknąć:

Wyważanie uszkodzonego lub zabrudzonego wirnika: Jednym z najczęstszych błędów jest próba wyważenia wirnika, który ma inne problemy: zużyte łożyska, luzy, pęknięcia, przyklejony brud itp. W rezultacie niewyważenie może nie być główną przyczyną drgań i po długich próbach drgania pozostają wysokie. Rada: zawsze sprawdź stan mechanizmu przed wyważeniem.

Zbyt mała masa próbna: Częstym błędem jest instalowanie obciążnika próbnego o niewystarczającej masie. W rezultacie jego wpływ tonie w szumie pomiarowym: faza nieznacznie się przesuwa, amplituda zmienia się tylko o kilka procent, a obliczenie obciążnika korekcyjnego staje się niedokładne. Rada: należy stosować zasadę zmiany drgań 20-30%. Czasami lepiej jest wykonać kilka prób z różnymi obciążnikami próbnymi (zachowując najbardziej udaną opcję) - instrument na to pozwala, po prostu nadpiszesz wynik Run 1. Uwaga: użycie zbyt dużego obciążnika próbnego jest również niepożądane, ponieważ może on przeciążyć podpory. Należy wybrać obciążnik próbny o takiej masie, aby po zainstalowaniu amplituda drgań 1× zmieniła się o co najmniej jedną czwartą w stosunku do pierwotnej. Jeśli po pierwszym przebiegu próbnym zauważysz, że zmiany są niewielkie - śmiało zwiększ masę obciążnika próbnego i powtórz pomiar.

Nieprzestrzeganie stałości reżimu i efektów rezonansowych: Jeśli podczas wyważania pomiędzy różnymi przebiegami wirnik obracał się z znacząco różnymi prędkościami lub podczas pomiaru prędkość „pływała”, wyniki będą nieprawidłowe. Ponadto, jeśli prędkość jest bliska częstotliwości rezonansowej układu, odpowiedź na drgania może być nieprzewidywalna (duże przesunięcia fazowe, rozrzut amplitudy). Błędem jest ignorowanie tych czynników. Rada: zawsze utrzymuj stabilną i identyczną prędkość obrotową podczas wszystkich pomiarów. Jeśli napęd posiada regulator, ustaw stałe obroty (na przykład dokładnie 1500 obr./min dla wszystkich pomiarów). Unikaj przechodzenia przez prędkości krytyczne konstrukcji. Jeśli zauważysz, że faza „skacze” między przebiegami, a amplituda nie powtarza się w tych samych warunkach – podejrzewasz rezonans. W takim przypadku spróbuj zmniejszyć lub zwiększyć prędkość o 10–15% i powtórz pomiary lub zmień sztywność instalacji maszyny, aby stłumić rezonans. Zadanie polega na wyprowadzeniu reżimu pomiarowego poza strefę rezonansową, w przeciwnym razie wyważanie nie ma sensu.

Błędy fazy i znaku: Czasami użytkownik myli pomiary kątowe. Na przykład, błędnie wskazuje, od którego miejsca należy obliczyć kąt montażu obciążnika. W rezultacie obciążnik jest instalowany w miejscu innym niż obliczone przez instrument. Wskazówka: należy uważnie monitorować wyznaczanie kąta. W Balanset-1A kąt obciążnika korekcyjnego jest zazwyczaj mierzony od pozycji obciążnika próbnego w kierunku obrotu. Oznacza to, że jeśli instrument wskazywał, powiedzmy, „Płaszczyzna 1: 45°”, oznacza to, że od punktu, w którym znajdował się obciążnik próbny, należy zmierzyć 45° w kierunku obrotu. Na przykład, wskazówki zegara poruszają się zgodnie z ruchem wskazówek zegara, a wirnik obraca się zgodnie z ruchem wskazówek zegara, więc 90 stopni będzie znajdować się w miejscu, w którym na tarczy znajduje się godzina 3. Niektóre instrumenty (lub programy) mogą mierzyć fazę od znaku lub w przeciwnym kierunku – zawsze należy zapoznać się z instrukcją obsługi urządzenia. Aby uniknąć pomyłek, można oznaczyć bezpośrednio na wirniku: zaznaczyć pozycję obciążnika próbnego jako 0°, a następnie wskazać strzałką kierunek obrotu i za pomocą kątomierza lub papierowego szablonu zmierzyć kąt dla stałego obciążnika.

Uwaga: podczas wyważania tachometr nie może się poruszać. Powinien być zawsze skierowany na ten sam punkt na obwodzie. Jeśli znacznik fazy został przesunięty lub czujnik fazy został ponownie zainstalowany – cały obraz fazy zostanie zaburzony.

Nieprawidłowe mocowanie lub utrata ciężarków: Zdarza się, że w pośpiechu ciężarek został źle przykręcony i przy kolejnym uruchomieniu spadł lub przesunął się. Wtedy wszystkie pomiary tego biegu są bezużyteczne, a co najważniejsze – niebezpieczne. Lub inny błąd – zapomnienie o zdjęciu ciężarka próbnego, gdy metodologia tego wymaga, w wyniku czego przyrząd myśli, że go nie ma, a pozostał na wirniku (lub odwrotnie – program oczekiwał, że go zostawi, a Ty go zdjąłeś). Rada: ściśle przestrzegaj wybranej metodologii – jeśli wymaga ona zdjęcia ciężarka próbnego przed zamontowaniem drugiego, zdejmij go i nie zapomnij o tym. Skorzystaj z listy kontrolnej: „odciążnik próbny 1 usunięty, odciążnik próbny 2 usunięty” – przed obliczeniami upewnij się, że na wirniku nie ma dodatkowych mas. Podczas mocowania ciężarków zawsze sprawdzaj ich niezawodność. Lepiej poświęcić dodatkowe 5 minut na wiercenie lub dokręcanie śrub, niż później szukać wyrzuconej części. Nigdy nie stój w płaszczyźnie ewentualnego wyrzucenia ciężarka podczas wirowania – to zasada bezpieczeństwa i na wypadek błędu.

Niewykorzystywanie możliwości instrumentu: Niektórzy operatorzy nieświadomie ignorują przydatne funkcje Balanset-1A. Na przykład nie zapisują współczynników wpływu dla podobnych wirników, nie korzystają z wykresów wybiegu i trybu widmowego, jeśli przyrząd je udostępnia. Rada: zapoznaj się z instrukcją obsługi przyrządu i wykorzystaj wszystkie jego opcje. Balanset-1A może tworzyć wykresy zmian drgań podczas wybiegu (przydatne do wykrywania rezonansu), przeprowadzać analizę widmową (pomaga upewnić się, że przeważa harmoniczna 1×), a nawet mierzyć względne drgania wału za pomocą czujników bezkontaktowych, jeśli są podłączone. Funkcje te mogą dostarczyć cennych informacji. Ponadto zapisane współczynniki wpływu pozwolą na wyważenie podobnego wirnika następnym razem bez użycia obciążników próbnych – wystarczy jeden cykl, oszczędzając czas.

Podsumowując, każdemu błędowi łatwiej zapobiec niż go naprawić. Staranne przygotowanie, ścisłe przestrzeganie metodologii pomiarowej, stosowanie niezawodnych elementów mocujących i logika działania przyrządów to klucz do udanego i szybkiego wyważania. Jeśli coś pójdzie nie tak – nie wahaj się przerwać procesu, przeanalizuj sytuację (ewentualnie z pomocą diagnostyki wibracyjnej) i dopiero wtedy kontynuuj. Wyważanie to proces iteracyjny, wymagający cierpliwości i dokładności.

Przykład konfiguracji i kalibracji w praktyce:

Wyobraźmy sobie, że musimy wyważyć wirniki dwóch identycznych jednostek wentylacyjnych. Konfiguracja przyrządu jest przeprowadzana dla pierwszego wentylatora: instalujemy oprogramowanie, podłączamy czujniki (dwa na wspornikach, optyczny na statywie), przygotowujemy wentylator do uruchomienia (zdejmujemy obudowę, nanosimy znak). Przeprowadzamy wyważanie pierwszego wentylatora z użyciem obciążników próbnych, przyrząd oblicza i sugeruje korektę – instalujemy ją, osiągamy standardową redukcję drgań. Następnie zapisujemy plik współczynników (poprzez menu przyrządu). Teraz, przechodząc do drugiego identycznego wentylatora, możemy załadować ten plik. Przyrząd poprosi o natychmiastowe wykonanie pomiaru kontrolnego (w zasadzie pomiaru Run 0 dla drugiego wentylatora) i, korzystając z wcześniej załadowanych współczynników, natychmiast podaje masy i kąty obciążników korekcyjnych dla drugiego wentylatora. Instalujemy obciążniki, uruchamiamy – i uzyskujemy znaczną redukcję drgań już od pierwszej próby, zazwyczaj mieszczącą się w granicach tolerancji. Zatem konfiguracja przyrządu z zapisem danych kalibracyjnych na pierwszym urządzeniu pozwoliła znacząco skrócić czas wyważania drugiego. Oczywiście, jeśli drgania drugiego wentylatora nie zredukują się do standardowej wartości, można wykonać dodatkowe cykle z obciążnikami próbnymi, ale często zapisane dane okazują się wystarczające.

Równoważenie standardów jakości

Część IV: Często zadawane pytania i uwagi dotyczące aplikacji

W tej sekcji podsumowano praktyczne porady i udzielono odpowiedzi na pytania, które najczęściej pojawiają się wśród specjalistów zajmujących się warunkami terenowymi.

Sekcja 4.1: Często zadawane pytania ogólne (FAQ)

Kiedy stosować wyważanie jednopłaszczyznowe, a kiedy dwupłaszczyznowe?
W przypadku wąskich wirników w kształcie dysku (stosunek L/D) należy stosować wyważanie jednopłaszczyznowe (statyczne) < 0,25) gdzie niewyważenie sprzężenia jest pomijalne. Stosuj wyważanie dwupłaszczyznowe (dynamiczne) praktycznie dla wszystkich innych wirników, szczególnie z L/D > 0,25 lub pracujące z dużą prędkością.

Co zrobić, jeśli ciężar próbny spowodował niebezpieczny wzrost drgań?
Natychmiast zatrzymaj maszynę. Oznacza to, że obciążnik próbny został zainstalowany blisko istniejącego punktu obciążenia, co pogłębia niewyważenie. Rozwiązanie jest proste: przesuń obciążnik próbny o 180 stopni od jego pierwotnego położenia.

Czy zapisane współczynniki wpływu można wykorzystać w innej maszynie?
Tak, ale tylko wtedy, gdy druga maszyna jest absolutnie identyczna – ten sam model, ten sam wirnik, ten sam fundament, te same łożyska. Każda zmiana sztywności konstrukcyjnej zmieni współczynniki wpływu, co sprawi, że staną się one nieważne. Najlepszą praktyką jest zawsze przeprowadzanie nowych prób dla każdej nowej maszyny.

Jak uwzględniać rowki wpustowe? (ISO 8821)
Standardową praktyką (o ile dokumentacja nie stanowi inaczej) jest stosowanie „półklina” w rowku wpustowym wału podczas wyważania bez części współpracującej. Kompensuje to masę tej części klina, która wypełnia rowek na wale. Użycie pełnego klina lub wyważanie bez klina spowoduje nieprawidłowe wyważenie zespołu.

Jakie są najważniejsze środki bezpieczeństwa?

• Bezpieczeństwo elektryczne: Należy zastosować schemat połączeń z dwoma przełącznikami sekwencyjnymi, aby zapobiec przypadkowemu „rozbiegowi” wirnika. Podczas montażu obciążników należy stosować procedury blokady i oznakowania (LOTO). Prace powinny być prowadzone pod nadzorem, a obszar roboczy powinien być ogrodzony.
• Bezpieczeństwo mechaniczne: Nie pracuj w luźnych ubraniach z powiewającymi elementami. Przed rozpoczęciem upewnij się, że wszystkie osłony ochronne są na swoim miejscu. Nigdy nie dotykaj obracających się części ani nie próbuj ręcznie hamować wirnika. Upewnij się, że obciążniki korekcyjne są dobrze zamocowane, aby nie odbiły się od podłoża.
• Ogólna kultura produkcji: Utrzymuj czystość w miejscu pracy, nie zaśmiecaj przejść.

Rozdział 4.2: Przewodnik po wyważaniu dla określonych typów urządzeń

Wentylatory przemysłowe i wyciągi dymowe:

• Problem: Najbardziej podatne na utratę równowagi spowodowaną gromadzeniem się produktu na ostrzach (wzrost masy) lub zużyciem ściernym (utrata masy).
• Procedura: Zawsze dokładnie oczyść wirnik przed rozpoczęciem pracy. Wyważanie może wymagać kilku etapów: najpierw samego wirnika, a następnie jego montażu z wałem. Zwróć uwagę na siły aerodynamiczne, które mogą powodować niestabilność.

Lakierki:

• Problem: Główny wróg - kawitacja.
• Procedura: Przed wyważeniem należy upewnić się, że margines kawitacji na wlocie (NPSHa) jest wystarczający. Sprawdź, czy rurociąg ssawny lub filtr nie są zatkane. Jeśli słychać charakterystyczny odgłos „żwiru”, a wibracje są niestabilne – najpierw wyeliminuj problem hydrauliczny.

Kruszarki, młyny i mulczery:

• Problem: Ekstremalne zużycie, możliwość dużych i nagłych zmian niewyważenia spowodowanych pęknięciem lub zużyciem młotka/bijaka. Wirniki są ciężkie i pracują pod dużym obciążeniem udarowym.
• Procedura: Sprawdź integralność i zamocowanie elementów roboczych. Ze względu na silne wibracje, w celu uzyskania stabilnych odczytów może być konieczne dodatkowe zakotwiczenie ramy maszyny do podłoża.

Armatura silników elektrycznych:

• Problem: Mogą występować zarówno mechaniczne, jak i elektryczne źródła drgań.
• Procedura: Za pomocą analizatora widma sprawdź drgania o częstotliwości dwukrotnie wyższej od częstotliwości zasilania (np. 100 Hz). Ich obecność wskazuje na awarię elektryczną, a nie na niewyważenie. W przypadku wirników silników prądu stałego i silników indukcyjnych obowiązuje standardowa procedura wyważania dynamicznego.

Wnioski

Dynamiczne wyważanie wirników na miejscu za pomocą przenośnych urządzeń, takich jak Balanset-1A, to potężne narzędzie zwiększające niezawodność i wydajność pracy urządzeń przemysłowych. Jednak, jak pokazują analizy, sukces tej procedury zależy nie tyle od samego urządzenia, co od kwalifikacji specjalistów i umiejętności stosowania podejścia systemowego.

Główne wnioski z tego przewodnika można sprowadzić do kilku podstawowych zasad:

Przygotowanie decyduje o wyniku: Dokładne czyszczenie wirnika, sprawdzenie stanu łożysk i fundamentów oraz wstępna diagnostyka drgań w celu wykluczenia innych usterek stanowią obowiązkowe warunki udanego wyważenia.

Zgodność z normami jest podstawą jakości i ochrony prawnej: Zastosowanie normy ISO 1940-1 do określania tolerancji niewyważenia resztkowego przekształca subiektywną ocenę w obiektywny, mierzalny i prawnie istotny wynik.

Urządzenie jest nie tylko wyważarką, ale również narzędziem diagnostycznym: Brak możliwości zrównoważenia mechanizmu lub niestabilność odczytu nie są awariami urządzenia, lecz ważnymi sygnałami diagnostycznymi wskazującymi na obecność poważniejszych problemów, takich jak rozbieżność, rezonans, wady łożysk lub usterki technologiczne.

Zrozumienie fizyki procesów jest kluczem do rozwiązywania niestandardowych zadań: Wiedza na temat różnic pomiędzy wirnikami sztywnymi i elastycznymi, zrozumienie wpływu rezonansu, odkształceń termicznych i czynników technologicznych (np. kawitacji) pozwala specjalistom podejmować właściwe decyzje w sytuacjach, w których standardowe instrukcje krok po kroku nie działają.

Skuteczne wyważanie pola drgań to zatem synteza precyzyjnych pomiarów wykonywanych za pomocą nowoczesnych instrumentów oraz dogłębnej analizy opartej na wiedzy z zakresu teorii drgań, norm i doświadczenia praktycznego. Zastosowanie się do zaleceń zawartych w niniejszym poradniku pozwoli specjalistom technicznym nie tylko skutecznie poradzić sobie z typowymi zadaniami, ale także skutecznie diagnozować i rozwiązywać złożone, nietrywialne problemy związane z drganiami maszyn wirujących.