Echilibrarea ventilatoarelor industriale de evacuare: Ghid complet de la teorie la practică

Secțiunea 1: Principiile fundamentale ale dezechilibrului - Înțelegerea „De ce”-ului

Echilibrarea maselor rotative este una dintre operațiunile cheie în întreținerea și repararea echipamentelor industriale, fiind deosebit de importantă pentru echilibrarea evacuarii aplicații. Pentru eliminarea eficientă și informată a problemelor legate de vibrațiile excesive, este necesară o înțelegere profundă a proceselor fizice care stau la baza dezechilibrului, a varietăților, cauzelor și consecințelor distructive ale acestuia.

1.1. Fizica dezechilibrului: Știința vibrațiilor

Într-o lume ideală, un corp rotativ, cum ar fi rotorul unui ventilator de evacuare, ar fi perfect echilibrat. Din punct de vedere mecanic, aceasta înseamnă că axa sa centrală principală de inerție coincide complet cu axa geometrică de rotație. Cu toate acestea, în realitate, din cauza imperfecțiunilor de fabricație și a factorilor operaționali, apare o condiție numită dezechilibru, în care centrul de masă al rotorului este decalat față de axa sa de rotație.

Când un astfel de rotor dezechilibrat începe să se rotească, această deplasare a masei generează forță centrifugă. Această forță își schimbă continuu direcția, acționând perpendicular pe axa de rotație și transmițându-se prin arbore la suporturile lagărelor și apoi la întreaga structură. Această forță ciclică este cauza principală a vibrațiilor.

Unde F este forța centrifugă, m este magnitudinea masei dezechilibrate, ω este viteza unghiulară, iar r este distanța de la axa de rotație la masa dezechilibrată (excentricitate).

Aspectul cheie al acestei relații este că forța inerțială crește proporțional cu pătratul vitezei de rotație (ω²). Acest lucru are o semnificație practică enormă pentru echilibrarea evacuarii proceduri. De exemplu, dublarea vitezei ventilatorului de evacuare va crește forța vibrațională de patru ori. Această creștere neliniară explică de ce un ventilator de evacuare care funcționează acceptabil la viteze mici poate prezenta niveluri catastrofale de vibrații atunci când atinge o viteză nominală sau crescută, cum ar fi atunci când este controlat prin convertizoare de frecvență.

1.2. Clasificarea dezechilibrului: trei tipuri de probleme

Dezechilibrul rotorului, în funcție de aranjamentul reciproc al axei de inerție și al axei de rotație, este împărțit în trei tipuri principale:

Dezechilibru static (forță/dezechilibru static)

Definiţie: Apare atunci când axa de inerție este deplasată paralel cu axa de rotație. Acest lucru poate fi vizualizat ca având un „punct greu” pe rotor.

Diagnostic: Acest tip de dezechilibru este unic prin faptul că se manifestă chiar și în repaus. Dacă un astfel de rotor este plasat pe suporturi orizontale cu frecare redusă (numite „muchii de cuțit”), acesta se va roti întotdeauna sub influența gravitației și se va opri cu vârful greu în jos.

Corecţie: Eliminat relativ simplu prin adăugarea (sau eliminarea) unei mase corective într-un plan, la 180 de grade opus punctului greu identificat. Dezechilibrul static este caracteristic rotoarelor înguste, în formă de disc, cu raporturi lungime-diametru (L/D) mici (de exemplu, mai puțin de 0,5).

Dezechilibrul cuplului

Definiţie: Apare atunci când axa de inerție intersectează axa de rotație în centrul de masă al rotorului. Din punct de vedere fizic, acest lucru este echivalent cu a avea două mase egale dezechilibrate situate în două planuri diferite de-a lungul rotorului și poziționate la 180 de grade una față de cealaltă.

Diagnostic: În poziție statică, un astfel de rotor este echilibrat și nu va tinde să ocupe nicio poziție specifică. Cu toate acestea, în timpul rotației, această pereche de mase creează un moment de „balansare” sau „oscilare” care tinde să rotească rotorul perpendicular pe axa de rotație, provocând vibrații puternice la nivelul suporturilor.

Corecţie: Necesită corecție în cel puțin două planuri pentru a compensa acest moment.

Dezechilibru dinamic

       

Definiţie: Acesta este cel mai general și frecvent întâlnit caz în practică, în care axa de inerție nu este nici paralelă, nici intersectează axa de rotație, ci este oblică în spațiu cu aceasta. Dezechilibrul dinamic este întotdeauna o combinație de dezechilibre statice și de cuplu.

Diagnostic: Se manifestă doar în timpul rotației rotorului.

Corecţie: Necesită întotdeauna echilibrarea în cel puțin două plane de corecție pentru a compensa simultan atât componentele forței, cât și cele ale momentului.

1.3. Cauzele profunde ale problemelor: De unde provine dezechilibrul?

Cauzele dezechilibrului pot fi împărțite în două mari grupuri, relevante în special pentru echilibrarea evacuarii aplicații:

Factori operaționali (cei mai frecvenți):

• Acumulare de materiale: Cea mai frecventă cauză pentru funcționarea ventilatoarelor de evacuare în medii contaminate. Acumularea neuniformă de praf, murdărie, vopsea, produse de proces sau umezeală pe palele rotorului modifică distribuția masei.
• Uzură și coroziune: Uzura abrazivă inegală a lamelor, eroziunea picăturilor cauzată de pătrunderea lichidului sau coroziunea chimică duc la pierderea de masă în anumite zone și la un dezechilibru consecutiv.
• Deformare termică: Încălzirea sau răcirea neuniformă a rotorului, în special în timpul opririlor prelungite ale echipamentelor fierbinți, poate duce la îndoirea temporară sau permanentă a arborelui sau a rotorului.
• Pierderea greutăților de echilibrare: Greutățile corective instalate anterior se pot desprinde din cauza vibrațiilor, coroziunii sau impactului mecanic.

Defecte de fabricație și asamblare:

• Defecte de fabricație: Neuniformitatea materialului (de exemplu, porozitatea turnării), inexactități în prelucrare sau asamblarea palelor pe rotor de calitate slabă.
• Erori de asamblare și instalare: Montare necorespunzătoare a rotorului pe arbore, aliniere necorespunzătoare, slăbirea fixării butucului, aliniere necorespunzătoare a arborilor motorului și ventilatorului.
• Probleme ale componentelor conexe: Utilizarea curelelor de transmisie nestandardizate sau uzate, defecte ale rulmenților, slăbirea fixării unității pe fundație (starea cunoscută sub numele de „picior moale”).

1.4. Consecințele dezechilibrului: Reacția în lanț a distrugerii

Ignorarea problemelor de dezechilibru duce la o reacție în lanț de consecințe distructive care afectează atât componentele echipamentelor mecanice, cât și performanța economică, fiind în special critică în cazul sistemelor de evacuare:

Consecințe mecanice:

• Vibrații și zgomot: Creșterea bruscă a vibrațiilor și a zgomotului este cea mai evidentă consecință, ducând la deteriorarea condițiilor de lucru și servind ca prim semnal al unei defecțiuni.
• Uzură accelerată a rulmenților: Cea mai frecventă, costisitoare și periculoasă consecință. Sarcinile ciclice cauzate de forța centrifugă provoacă oboseală accelerată și distrugerea elementelor de rulare și a căilor de rulare, reducând durata de viață a rulmenților de zeci de ori.
• Defecțiune la oboseală: Expunerea prelungită la vibrații duce la acumularea de oboseală în metal, putând cauza distrugerea arborilor, a structurilor de susținere, a sudurilor și chiar ruperea șuruburilor de ancorare care fixează unitatea de fundație.
• Deteriorarea componentelor adiacente: Vibrațiile distrug, de asemenea, conexiunile cuplajelor, transmisiile prin curele și etanșările arborelui.

Consecințe economice și operaționale:

• Consum crescut de energie: O parte semnificativă a energiei motorului nu este cheltuită pentru mișcarea aerului, ci pentru crearea de vibrații, ceea ce duce la pierderi financiare directe.
• Performanță redusă: Vibrațiile pot perturba caracteristicile aerodinamice ale rotorului, ducând la reducerea fluxului de aer și a presiunii create de ventilatorul de evacuare.
• Timp de nefuncționare în caz de urgență: În cele din urmă, dezechilibrul duce la oprirea de urgență a echipamentelor, ceea ce duce la reparații costisitoare și pierderi cauzate de nefuncționarea liniei de producție.
• Amenințări la adresa siguranței: În cazuri critice, este posibilă distrugerea rotorului la viteze mari, ceea ce reprezintă amenințări directe la adresa vieții și sănătății personalului.

Secțiunea 2: Diagnosticarea vibrațiilor - Arta diagnosticării precise

Diagnosticarea corectă este piatra de temelie a unei echilibrări reușite. Înainte de a continua corecția masei, este necesar să se stabilească cu mare încredere că dezechilibrul este într-adevăr cauza principală a vibrațiilor excesive. Această secțiune este dedicată metodelor instrumentale care permit nu doar detectarea problemei, ci și identificarea precisă a naturii acesteia.

2.1. De ce vibrațiile nu sunt întotdeauna dezechilibrate: diagnostic diferențial

Un principiu cheie pe care orice specialist în întreținere trebuie să îl înțeleagă: vibrațiile excesive sunt un simptom, nu un diagnostic. Deși dezechilibrul este una dintre cele mai frecvente cauze ale vibrațiilor ventilatorului de evacuare, există și alte defecte care pot crea tipare similare, care trebuie excluse înainte de a începe. echilibrarea evacuarii lucru.

Principalele defecte „mascate” în dezechilibru:

• Nealiniere: Nealinierea arborelui dintre motor și ventilator. În spectrul de vibrații, caracterizată printr-un vârf semnificativ la frecvență dublă de funcționare (2x), în special în direcție axială.
• Slăbire mecanică: Slăbirea șuruburilor de susținere a lagărelor, fisuri în cadrul fundației. Se manifestă printr-o serie de armonice de frecvență de funcționare (1x, 2x, 3x etc.) și, în cazuri grave, subarmonice (0,5x, 1,5x).
• Defecte ale rulmenților: Exfoliere, fisuri pe căile de rulare sau elementele de rulare. Generează vibrații la componente caracteristice de înaltă frecvență, nesincrone (nu multipli ai frecvenței de rotație), calculate din geometria rulmentului.
• Arbore îndoit: Creează vibrații atât la frecvențele de funcționare (1x), cât și la cele de funcționare dublă (2x), ceea ce complică foarte mult diagnosticarea și necesită aplicarea obligatorie a analizei de fază pentru a distinge între dezechilibru și nealiniere.
• Rezonanţă: Amplificare bruscă și multiplă a vibrațiilor atunci când frecvența de rotație în funcționare coincide cu una dintre frecvențele naturale ale structurii. Această condiție extrem de periculoasă nu este eliminată prin echilibrare.

2.2. Trusa de instrumente a specialistului: Ochii și urechile inginerului

Diagnosticare precisă a vibrațiilor și operațiuni ulterioare echilibrarea evacuarii necesită echipamente specializate:

• Senzori de vibrații (accelerometre): Mijloace primare de colectare a datelor. Pentru o imagine tridimensională completă a vibrațiilor mașinii, senzorii sunt instalați pe carcasele rulmenților în trei direcții perpendiculare reciproc: orizontală, verticală și axială.
• Analizoare/echilibratoare de vibrații portabile: Instrumente moderne precum Balanset-1A Combină funcții de vibrometru (măsurarea nivelului general al vibrațiilor), analizor de spectru cu transformată Fourier rapidă (FFT), contor de fază și calculator de echilibrare. Acestea permit diagnosticarea completă și echilibrarea direct la locul de operare al echipamentului.
• Tahometru (optic sau laser): Parte integrantă a oricărui kit de echilibrare. Necesar pentru măsurarea precisă a vitezei de rotație și sincronizarea măsurării fazei. Pentru funcționare, o mică bucată de bandă reflectorizantă se aplică pe ax sau pe altă piesă rotativă.
• Software: Software-ul specializat permite gestionarea bazelor de date ale echipamentelor, analizarea tendințelor vibrațiilor în timp, efectuarea de diagnostice aprofundate ale spectrului și generarea automată a rapoartelor de lucru.

2.3. Citirea spectrelor de vibrații (analiza FFT): Descifrarea semnalelor mașinii

Semnalul de vibrație măsurat de accelerometru reprezintă o dependență complexă de amplitudine-timp. Pentru diagnosticare, un astfel de semnal este puțin informativ. Metoda cheie de analiză este Transformata Fourier rapidă (FFT), care descompune matematic semnalul temporal complex în spectrul său de frecvență. Spectrul arată exact ce frecvențe conțin energie de vibrație, permițând identificarea acestor surse de vibrații.

Indicatorul cheie al dezechilibrului în spectrul vibrațiilor este prezența unui vârf dominant la o frecvență exact egală cu frecvența de rotație a rotorului. Această frecvență este desemnată ca 1x. Amplitudinea (înălțimea) acestui vârf este direct proporțională cu magnitudinea dezechilibrului.

2.4. Rolul cheie al analizei de fază: confirmarea diagnosticului

Analiza fazelor este un instrument puternic care permite confirmarea definitivă a diagnosticului de „dezechilibru” și distingerea acestuia de alte defecte care se manifestă, de asemenea, la frecvența de funcționare 1x.

Faza este, în esență, relația de timp dintre două semnale de vibrație de frecvență identică, măsurată în grade. Aceasta arată cum se mișcă diferite puncte ale mașinii unul față de celălalt și față de marcajul reflectorizant de pe arbore.

Determinarea tipului de dezechilibru în funcție de fază:

• Dezechilibru static: Ambele suporturi ale rulmenților se mișcă sincron, „în fază”. Prin urmare, diferența de unghi de fază măsurată la două suporturi în aceeași direcție radială va fi apropiată de 0° (±30°).
• Dezechilibru de cuplu sau dinamic: Suporturile efectuează o mișcare oscilatorie „în antifază”. În mod corespunzător, diferența de fază dintre ele va fi aproape de 180° (±30°).

Dispozitive

Ebalansator portabil și analizor de vibrații Balanset-1A.

€1,751.00

Piese

Senzor de vibrații.

€90.00

Piese

Senzor optic (tahometru laser).

€124.00

Dispozitive

Balanset-4.

€6,803.00

Piese

Stand magnetic Insize-60-kgf.

€46.00

Piese

Ceasetă reflectorizantă.

€10.00

Dispozitive

Ebalansator dinamic "Balanset-1A" OEM.

€1,561.00

Secțiunea 3: Ghid practic de echilibrare - Metode pas cu pas și sfaturi profesionale

Această secțiune prezintă îndrumări detaliate, pas cu pas, pentru efectuarea echilibrarea evacuarii muncă, de la operațiuni pregătitoare până la tehnici specializate pentru diferite tipuri de ventilatoare de evacuare.

3.1. Etapa pregătitoare - 50% de succes

Pregătirea de calitate este cheia succesului și siguranței echilibrarea evacuariiNeglijarea acestei etape duce adesea la rezultate incorecte și pierdere de timp.

Siguranța înainte de toate:

Înainte de începerea oricărei lucrări, echipamentul trebuie complet scos de sub tensiune. Se aplică proceduri standard de blocare/etichetare (LOTO) pentru a preveni pornirea accidentală. Trebuie verificată absența tensiunii la bornele motorului.

Curățare și inspecție vizuală:

Aceasta nu este o operațiune preliminară, ci primară. Rotorul trebuie curățat temeinic de orice acumulări - murdărie, praf, produs. În multe cazuri, o curățare de calitate elimină complet sau reduce semnificativ dezechilibrul, făcând inutilă o echilibrare ulterioară. După curățare, se efectuează o inspecție vizuală atentă a paletelor, discurilor și sudurilor pentru a depista fisuri, adâncituri, deformări și semne de uzură.

Verificare mecanică („Ierarhia intervențiilor”):

Înainte de corectarea distribuției masei, trebuie verificată rezistența mecanică a întregului ansamblu:

• Strângerea conexiunii cu șuruburi: Verificați și, dacă este necesar, strângeți șuruburile care fixează rotorul de butuc, butucul de arbore, carcasele lagărelor de cadru și șuruburile de ancorare ale cadrului de fundație.
• Verificare geometrică: Folosind comparatoare cu cadran, verificați bătaia radială și axială a arborelui și a rotorului. De asemenea, verificați vizual sau folosind șabloane și instrumente de măsurare alinierea palelor și uniformitatea unghiului de atac al acestora.

3.2. Echilibrare statică: Metode simple pentru cazuri simple

Echilibrarea statică se aplică rotoarelor înguste, în formă de disc (de exemplu, rotoarelor cu raport L/D mic) atunci când echilibrarea dinamică este imposibilă din punct de vedere tehnic sau impracticabilă din punct de vedere economic.

Metoda cu muchie de cuțit:

Metodă clasică și foarte precisă. Rotorul (scos din unitate) este plasat pe două prisme perfect orizontale, paralele și netede sau pe două suporturi cu frecare redusă. Sub acțiunea gravitației, „punctul greu” al rotorului va tinde întotdeauna să ocupe poziția inferioară. Greutatea corectivă este instalată strict opus (la 180°) acestui punct. Procesul se repetă până când rotorul rămâne în echilibru neutru în orice poziție.

Metoda de rotație liberă („linie verticală”):

Metodă simplificată aplicabilă ventilatoarelor cu pale direct montate. După scoaterea curelelor de transmisie (dacă există), rotorul este rotit lent și eliberat. Paleta cea mai grea va cădea în jos. Corecția se face prin adăugarea de greutăți mici (de exemplu, folosind bandă adezivă sau magneți) la cele mai ușoare palete până când rotorul nu mai caută nicio poziție specifică.

3.3. Echilibrarea dinamică a câmpului: abordare profesională

Aceasta este metoda principală pentru industrie echilibrarea evacuarii, efectuată cu ajutorul unor instrumente specializate, cum ar fi Balanset-1A fără dezasamblarea echipamentului. Procesul constă în mai mulți pași obligatorii.

Pasul 1: Măsurarea inițială (Rularea inițială)

• Senzorii de vibrații sunt instalați pe carcasele rulmenților, iar pe arbore este aplicată o bandă reflectorizantă pentru tahometru.
• Ventilatorul de evacuare este pornit și adus la turația nominală de funcționare.
• Folosind un analizor de vibrații, se înregistrează datele inițiale: amplitudinea (de obicei în mm/s) și unghiul de fază (în grade) ale vibrației la frecvența de funcționare 1x. Aceste date reprezintă vectorul de dezechilibru inițial.

Pasul 2: Cursă de probă cu greutatea

Logică: Pentru ca instrumentul să calculeze exact cum să corecteze dezechilibrul, este necesar să introducă o modificare cunoscută în sistem și să observe reacția acestuia. Acesta este scopul instalării greutății de probă.

• Selectarea masei și a locației: Greutatea de probă este aleasă astfel încât să provoace o modificare vizibilă, dar sigură, a vectorului de vibrație (de exemplu, modificarea amplitudinii de 20-30% și/sau defazajul de 20-30°). Greutatea este atașată temporar în planul de corecție selectat, la o poziție unghiulară cunoscută.
• Măsurare: Repetați pornirea și efectuarea măsurătorilor, înregistrând noile valori ale amplitudinii și fazei.

Pasul 3: Calculul greutății corective și instalare

Instrumente moderne de echilibrare, cum ar fi Balanset-1A Efectuează automat scăderea vectorială a vectorului de vibrație inițial din vectorul obținut cu greutatea de probă. Pe baza acestei diferențe (vector de influență), instrumentul calculează masa precisă și unghiul precis la care trebuie instalată greutatea corectivă permanentă pentru a compensa dezechilibrul inițial.

Corecția se poate face fie prin adăugarea de masă (sudarea plăcilor metalice, instalarea șuruburilor cu piulițe), fie prin îndepărtarea masei (găurirea, șlefuirea). Adăugarea de masă este preferabilă, deoarece este un proces reversibil și mai controlat.

Pasul 4: Verificare rulare și echilibrare ajustare

• După instalarea greutății corective permanente (și îndepărtarea greutății de probă), se efectuează o verificare pentru a evalua rezultatul.
• Dacă nivelul vibrațiilor a scăzut, dar depășește în continuare standardele acceptabile, se efectuează echilibrarea. Procedura se repetă, dar rezultatele verificării sunt acum utilizate ca date inițiale. Acest lucru permite o abordare iterativă, pas cu pas, a calității echilibrării necesare.

3.4. Echilibrare pe un singur plan sau pe două planuri? Criterii practice de selecție

Alegerea între echilibrarea pe un singur plan și pe două planuri este o decizie cheie care afectează succesul întregii proceduri, fiind deosebit de importantă pentru echilibrarea evacuarii aplicații.

Criteriu principal: Raportul dintre lungimea rotorului (L) și diametrul (D).

• Dacă L/D < 0,5 și o viteză de rotație mai mică de 1000 RPM, de obicei domină dezechilibrul static, fiind suficientă echilibrarea pe un singur plan.
• Dacă L/D > 0,5 sau viteza de rotație este mare (>1000 RPM), dezechilibrul cuplului începe să joace un rol semnificativ, necesitând o echilibrare pe două planuri pentru eliminare.

3.5. Particularități ale echilibrării ventilatorului suspendat în consolă

Ventilatoarele de evacuare de tip suspendat, în care roata de lucru (rotorul) este amplasată dincolo de suporturile lagărelor, prezintă o complexitate deosebită pentru echilibrare.

Problemă: Astfel de sisteme sunt inerent instabile dinamic și extrem de sensibile la dezechilibru, în special la cele de tip cuplu. Acest lucru se manifestă adesea prin vibrații axiale anormal de mari.

Complicații: Aplicarea metodelor standard pe două planuri la rotoarele suspendate duce adesea la rezultate nesatisfăcătoare sau necesită instalarea unor greutăți corective insuficient de mari. Reacția sistemului la greutatea de probă poate fi neintuitivă: de exemplu, instalarea greutății pe rotor poate provoca o modificare mai mare a vibrațiilor la suportul îndepărtat (la motor) decât la cel apropiat.

Recomandări: Echilibrarea ventilatorului de evacuare suspendat necesită o experiență specializată mai vastă și o înțelegere mai bună a dinamicii. Adesea este necesară utilizarea de module software specializate în analizoarele de vibrații care aplică metoda de separare a forței statice/de cuplu pentru un calcul mai precis al masei corective.

Secțiunea 4: Cazuri complexe și tehnici profesionale

Chiar și cu respectarea strictă a procedurilor, specialiștii pot întâlni situații în care abordările standard nu dau rezultate. Aceste cazuri necesită o analiză mai profundă și aplicarea unor tehnici non-standard.

4.1. Greșeli tipice și cum să le eviți

Greșeala 1: Diagnostic incorect

Cea mai frecventă și costisitoare greșeală - încercarea de a echilibra vibrațiile cauzate de nealiniere, slăbire mecanică sau rezonanță.

Soluție: Începeți întotdeauna cu o analiză completă a vibrațiilor (analiza spectrului și a fazei). Dacă spectrul nu prezintă o dominanță clară a vârfurilor 1x, dar sunt prezente vârfuri semnificative la alte frecvențe, echilibrarea nu poate începe până la eliminarea cauzei principale.

Greșeala 2: Ignorarea etapei pregătitoare

Omiterea etapelor de curățare a rotorului sau de verificare a strângerii conexiunilor cu șuruburi.

Soluție: Respectați cu strictețe „ierarhia intervențiilor” descrisă în secțiunea 3.1. Curățarea și strângerea nu sunt opțiuni, ci primi pași obligatorii.

Greșeala 3: Îndepărtarea tuturor greutăților vechi de echilibrare

Această acțiune distruge rezultatele echilibrării anterioare (posibil din fabrică) și adesea complică semnificativ lucrarea, deoarece dezechilibrul inițial poate deveni foarte mare.

Soluție: Nu îndepărtați niciodată toate greutățile fără un motiv întemeiat. Dacă rotorul a acumulat multe greutăți mici din echilibrările anterioare, acestea pot fi îndepărtate, dar apoi combinați suma vectorială a acestora într-o singură greutate echivalentă și instalați-o la locul ei.

Greșeala 4: Neverificarea repetabilității datelor

Începerea echilibrării cu citiri inițiale instabile ale amplitudinii și fazei.

Soluție: Înainte de instalarea greutății de probă, efectuați 2-3 porniri de control. Dacă amplitudinea sau faza „plutește” de la început la început, aceasta indică prezența unei probleme mai complexe (rezonanță, curbură termică, instabilitate aerodinamică). Echilibrarea în astfel de condiții nu va da un rezultat stabil.

4.2. Echilibrarea în apropierea rezonanței: când există fază

Problemă: Când viteza de funcționare a ventilatorului de evacuare este foarte apropiată de una dintre frecvențele naturale de vibrație ale sistemului (rezonanță), unghiul de fază devine extrem de instabil și foarte sensibil la cele mai mici fluctuații de viteză. Acest lucru face ca calculele vectoriale standard bazate pe măsurarea fazei să fie inexacte sau complet imposibile.

Soluție: Metoda cu patru runde

Esenţă: Această metodă unică de echilibrare nu utilizează măsurători de fază. Calculul corectiv al greutății se efectuează exclusiv pe baza modificărilor amplitudinii vibrațiilor.

Proces: Metoda necesită patru rulări secvențiale:

1. Măsurați amplitudinea inițială a vibrației
2. Măsurați amplitudinea cu greutatea de probă instalată în poziția condiționată de 0°
3. Măsurați amplitudinea cu aceeași greutate mutată la 120°
4. Măsurați amplitudinea cu aceeași greutate mutată la 240°

Pe baza celor patru valori ale amplitudinii obținute, se construiește soluția grafică (metoda intersecției cercurilor) sau se efectuează un calcul matematic, permițând determinarea masei necesare și a unghiului de instalare a greutății corective.

4.3. Când problema nu este echilibru: forțe structurale și aerodinamice

Probleme structurale:

Fundațiile slabe sau crăpate, suporturile slăbite pot rezona cu frecvența de funcționare a ventilatorului de evacuare, multiplicând vibrațiile de nenumărate ori.

Diagnostic: Pentru a determina frecvențele naturale structurale în stare inactivă, se aplică testul de impact (testul de lovire). Acesta se efectuează folosind un ciocan modal special și un accelerometru. Dacă una dintre frecvențele naturale găsite este apropiată de frecvența de rotație de funcționare, problema este într-adevăr rezonanța.

Forțe aerodinamice:

Turbulențele fluxului de aer la intrare (datorită obstacolelor sau clapetei excesiv închise, așa-numita „înfometare a ventilatorului”) sau la ieșire pot provoca vibrații de joasă frecvență, adesea instabile, care nu au legătură cu dezechilibrul de masă.

Diagnostic: Se efectuează un test cu modificarea sarcinii aerodinamice la o viteză de rotație constantă (de exemplu, prin deschiderea/închiderea treptată a amortizorului). Dacă nivelul vibrațiilor se modifică semnificativ, natura acestora este probabil aerodinamică.

4.4. Analiza unui exemplu real (studii de caz)

Exemplul 1 (Rezonanță):

Într-un caz documentat, echilibrarea ventilatorului de alimentare folosind metoda standard nu a dat rezultate din cauza citirilor de fază extrem de instabile. Analiza a arătat că viteza de funcționare (29 Hz) a fost foarte apropiată de frecvența naturală a rotorului (28 Hz). Aplicarea metodei cu patru runde, independentă de fază, a permis reducerea cu succes a vibrațiilor la un nivel acceptabil, oferind o soluție temporară până la înlocuirea ventilatorului cu unul mai fiabil.

Exemplul 2 (Defecte multiple):

Analiza vibrațiilor ventilatoarelor de evacuare de la fabrica de zahăr a relevat probleme complexe. Un spectru al ventilatorului a indicat o nealiniere unghiulară (vârfuri mari de 1x și 2x în direcție axială), în timp ce altul a arătat slăbire mecanică (armonice uniforme 1x, 2x, 3x). Acest lucru demonstrează importanța eliminării secvențiale a defectelor: mai întâi s-au efectuat alinierea și strângerea elementelor de fixare, iar abia apoi, dacă este necesar, s-a efectuat echilibrarea.

Secțiunea 5: Standarde, toleranțe și întreținere preventivă

Etapa finală a oricărei lucrări tehnice este evaluarea calității acesteia în conformitate cu cerințele de reglementare și dezvoltarea unei strategii pentru menținerea echipamentelor în stare corespunzătoare pe termen lung.

5.1. Prezentare generală a standardelor cheie (ISO)

Mai multe standarde internaționale sunt utilizate pentru evaluarea calității echilibrării și a stării de vibrații a ventilatoarelor de evacuare.

ISO 14694:2003:

Standardul principal pentru ventilatoarele industriale. Stabilește cerințe pentru calitatea echilibrării și nivelurile maxime admise de vibrații în funcție de categoria de aplicație a ventilatorului (BV-1, BV-2, BV-3 etc.), putere și tipul de instalare.

ISO 1940-1:2003:

Acest standard definește gradele de calitate a echilibrării (G) pentru rotoarele rigide. Gradul de calitate caracterizează dezechilibrul rezidual admis. Pentru majoritatea ventilatoarelor industriale de evacuare, se aplică următoarele grade:

• G6.3: Calitate industrială standard, potrivită pentru majoritatea aplicațiilor industriale generale.
• G2.5: Calitate îmbunătățită, necesară pentru ventilatoarele de evacuare de mare viteză sau deosebit de critice, unde cerințele privind vibrațiile sunt mai stricte.

ISO 10816-3:2009:

Reglează evaluarea stării de vibrații a mașinilor industriale pe baza măsurătorilor efectuate pe piesele nerotative (de exemplu, carcasele rulmenților). Standardul introduce patru zone de condiție:

• Zona A: „Bun” (echipament nou)
• Zona B: „Satisfăcător” (funcționare nelimitată permisă)
• Zona C: „Acceptabil pentru o perioadă limitată de timp” (este necesară identificarea și eliminarea cauzei)
• Zona D: „Inacceptabil” (vibrațiile pot provoca daune)

ISO 14695:2003:

Acest standard stabilește metode și condiții unificate pentru măsurătorile vibrațiilor ventilatoarelor industriale, necesare pentru asigurarea comparabilității și reproductibilității rezultatelor obținute la momente diferite și pe echipamente diferite.

5.2. Strategie pe termen lung: Integrare în programul de mentenanță predictivă

Echilibrarea evacuarii nu ar trebui considerată o operațiune de reparație unică. Este o parte integrantă a strategiei moderne de mentenanță predictivă.

Implementarea monitorizării regulate a vibrațiilor (de exemplu, prin colectarea datelor de traseu folosind analizoare portabile) permite urmărirea stării echipamentelor în timp. Analiza tendințelor, în special creșterea treptată a amplitudinii vibrațiilor la frecvența de funcționare 1x, este un indicator fiabil al dezvoltării dezechilibrului.

Această abordare permite:

• Planificarea echilibrării în avans, înainte ca nivelul vibrațiilor să atingă valorile critice stabilite de standardul ISO 10816-3.
• Prevenirea deteriorării secundare a rulmenților, cuplajelor și structurilor de susținere care apar inevitabil în timpul funcționării prelungite cu vibrații excesive.
• Eliminarea timpilor de nefuncționare neplanificați în caz de urgență prin transformarea lucrărilor de reparații în categoria lucrărilor preventive planificate.

Crearea unei baze de date electronice cu principalele stări de vibrații ale echipamentelor și analiza regulată a tendințelor formează baza pentru luarea unor decizii de întreținere solide din punct de vedere tehnic și eficiente din punct de vedere economic, crescând în cele din urmă fiabilitatea și eficiența generală a producției.