Înțelegerea sensibilității la echilibrare
Definiție: Ce este echilibrarea sensibilității?
Echilibrarea sensibilității (numit și dezechilibru rezidual minim realizabil sau MARU) este cea mai mică cantitate de dezechilibra care poate fi detectat, măsurat și corectat în mod fiabil în timpul unei echilibrare procedură. Reprezintă limita practică a preciziei cu care poate fi echilibrat un rotor, având în vedere capacitățile echipamentului de măsurare, caracteristicile sistemului rotor-lagăr și factorii de mediu.
Echilibrarea sensibilității este un parametru crucial deoarece determină dacă o anumită toleranță de echilibrare poate fi atinsă efectiv. Dacă toleranța necesară este mai mică decât sensibilitatea sistemului, specificația de echilibru nu poate fi îndeplinită, indiferent de cât de atent este efectuată lucrarea.
De ce contează echilibrarea sensibilității
Înțelegerea și cuantificarea sensibilității la echilibrare este esențială din mai multe motive:
- Evaluarea fezabilității: Înainte de a începe o lucrare de echilibrare, sensibilitatea determină dacă se poate obține în mod realist calitatea necesară a echilibrării.
- Selecția echipamentului: Alegerea echipamentelor de echilibrare și a senzorilor cu sensibilitate adecvată aplicației.
- Analiza cost-beneficiu: Obținerea unei sensibilități extrem de ridicate necesită echipamente costisitoare și proceduri care consumă mult timp. Cerințele de sensibilitate trebuie să corespundă nevoilor operaționale.
- Depanare: Când calitatea echilibrării nu corespunde așteptărilor, analiza sensibilității ajută la determinarea dacă problema este reprezentată de procedura de echilibrare, de limitările echipamentului sau de probleme mecanice ale sistemului rotorului.
- Asigurarea calității: Sensibilitatea documentată oferă dovezi obiective ale capacităților sistemului de echilibrare.
Factorii care afectează sensibilitatea la echilibrare
Mai mulți factori influențează sensibilitatea de echilibrare realizabilă:
1. Factorii sistemului de măsurare
- Rezoluția senzorului: Cea mai mică schimbare de vibrație pe care o poate face accelerometru sau senzorul poate detecta.
- Raport semnal-zgomot: Vibrațiile de fond provenite de la alte surse (mașini adiacente, zgomot electric, vibrații ale podelei) pot masca micile modificări cauzate de dezechilibru.
- Precizia instrumentației: Precizia analizor de vibrații în măsurarea amplitudine și fază.
- Precizia tahometrului: Precizia măsurării fazei depinde de precizia semnalului de referință o dată pe rotație.
- Rezoluție digitală: Rezoluția convertorului A/D și lățimea intervalului FFT afectează precizia măsurătorii.
2. Caracteristicile sistemului rotor-rulment
- Răspuns dinamic: Cât de puternic răspunde sistemul la dezechilibru (magnitudinea coeficientului de influență). Sistemele cu răspuns scăzut necesită dezechilibre mai mari pentru a produce vibrații măsurabile.
- Tipul și starea rulmentului: Rulmenții uzați cu joc excesiv sau comportament neliniar reduc sensibilitatea.
- Rezonanțe structurale: Funcționează în apropierea rezonanţă poate îmbunătăți sensibilitatea (răspuns la vibrații mai mare), dar departe de a o reduce prin rezonanță.
- Amortizare: Sistemele cu amortizare ridicată atenuează vibrațiile, reducând sensibilitatea.
- Rigiditatea fundației: O fundație flexibilă sau compensabilă absoarbe energia vibrațiilor, reducând vibrațiile măsurabile pentru un dezechilibru dat.
3. Factori operaționali și de mediu
- Viteză de funcționare: Forța de dezechilibru crește odată cu pătratul vitezei, astfel încât sensibilitatea se îmbunătățește la viteze mai mari.
- Variabile de proces: Debitul, presiunea, temperatura și sarcina pot introduce vibrații care maschează efectele de dezechilibru.
- Condiții ambientale: Variațiile de temperatură, vântul și vibrațiile solului afectează măsurătorile.
- Repetabilitate: Variațiile condițiilor de funcționare între ciclurile de măsurare reduc sensibilitatea efectivă.
4. Precizie în plasarea greutății
- Rezoluție de masă: Cel mai mic increment de greutate disponibil (de exemplu, se pot adăuga greutăți doar în incremente de 1 gram).
- Precizie de poziționare unghiulară: Cât de precis ponderi de corecție poate fi poziționat unghiular.
- Consistența poziției radiale: Variații ale razei la care sunt plasate greutățile.
Determinarea sensibilității de echilibrare
Sensibilitatea poate fi determinată experimental folosind o procedură de testare:
Procedură
- Stabilirea nivelului de referință: Echilibrați rotorul până la cel mai mic dezechilibru rezidual realizabil prin metode normale.
- Adăugați o greutate mică cunoscută: Adăugați un mic, cunoscut cu precizie greutate de probă la un unghi cunoscut (de exemplu, 5 grame la 0°).
- Măsurați răspunsul: Puneți mașina în funcțiune și măsurați schimbarea vibrațiilor.
- Evaluarea detectabilității: Dacă modificarea este clar măsurabilă și distinctă de zgomot (de obicei, necesitând o modificare de cel puțin 2-3 ori nivelul de zgomot măsurat), dezechilibrul este detectabil.
- Repeta: Repetați cu ponderi progresiv mai mici până când modificarea devine imposibil de distins de zgomotul de măsurare.
Regula generală
Dezechilibrul minim detectabil este în general considerat a fi valoarea care produce o modificare a vibrațiilor de aproximativ 10-15% a nivelului zgomotului de fond sau a repetabilității măsurătorii, oricare dintre acestea este mai mare.
Valori tipice de sensibilitate
Sensibilitatea la echilibrare variază foarte mult în funcție de sistem și echipament:
Mașini de echilibrare de înaltă precizie (mediu de atelier)
- Sensibilitate: 0,1 până la 1 g·mm per kg de masă a rotorului
- Aplicații: Rotoare de turbine, fusuri de precizie, echipamente de mare viteză
- Realizabil Grade GG 0,4 până la G 2,5
Echilibrarea pe teren cu echipamente portabile
- Sensibilitate: 5 până la 50 g·mm per kg de masă a rotorului
- Aplicații: Majoritatea utilajelor industriale, ventilatoare, motoare, pompe
- Note G realizabile: G 2.5 până la G 16
Mașini mari, de viteză redusă (in situ)
- Sensibilitate: 100 până la 1000 g·mm per kg de masă a rotorului
- Aplicații: Concasoare mari, mori cu viteză redusă, rotoare masive
- Note G realizabile: G 16 până la G 40+
Îmbunătățirea sensibilității la echilibrare
Când este necesară o sensibilitate mai mare, se pot utiliza mai multe strategii:
Modernizări ale echipamentelor
- Folosește senzori de calitate superioară, cu rezoluție mai bună și zgomot mai redus
- Trecerea la analizoare de vibrații mai precise
- Îmbunătățiți precizia tahometrului sau a referinței de fază
Optimizarea tehnicii de măsurare
- Medierea măsurătorilor multiple pentru a reduce zgomotul aleatoriu
- Efectuați echilibrarea la viteze mai mari unde forțele de dezechilibru sunt mai mari
- Optimizați locațiile de montare a senzorilor (mai aproape de rulmenți, montare mai rigidă)
- Protejează senzorii de interferențe electromagnetice
- Controlul condițiilor de mediu (temperatură, izolare vibrații)
Modificări ale sistemului
- Rigidizarea fundațiilor pentru a reduce atenuarea vibrațiilor
- Înlocuiți rulmenții uzați pentru a îmbunătăți liniaritatea răspunsului
- Izolați mașina de sursele externe de vibrații
Îmbunătățiri procedurale
- Utilizați calibrare permanentă pentru a reduce numărul de teste necesare
- Angajează coeficientul de influență tehnici de rafinare
- Implementați controlul statistic al procesului pentru a urmări repetabilitatea măsurătorilor
Sensibilitate vs. Toleranță: Relația critică
Pentru o echilibrare reușită, relația dintre sensibilitate și toleranță trebuie să fie adecvată:
Condiție necesară
Sensibilitate de echilibrare ≤ (Toleranță specificată / 4)
Această “regulă 4:1” asigură că sistemul de echilibrare are o capacitate suficientă pentru a atinge în mod fiabil toleranța necesară cu o marjă de siguranță adecvată.
Exemplu
Dacă toleranța specificată este de 100 g·mm:
- Sensibilitate necesară: ≤ 25 g·mm
- Dacă sensibilitatea reală este de 30 g·mm, toleranța poate fi dificil de atins în mod constant.
- Dacă sensibilitatea reală este de 10 g·mm, toleranța poate fi atinsă cu ușurință, cu o marjă de rezervă.
Implicații practice
Înțelegerea echilibrării sensibilității are consecințe practice directe:
- Cotație de locuri de muncă: Sensibilitatea determină dacă o lucrare de echilibrare poate fi efectuată cu echipamentul disponibil sau necesită facilități specializate.
- Redactarea specificațiilor: Specificațiile de toleranță ar trebui să fie realiste, având în vedere sensibilitatea de echilibrare disponibilă.
- Controlul calității: Sensibilitatea documentată oferă criterii obiective pentru evaluarea dacă rezultatele slabe ale echilibrării se datorează limitărilor echipamentului sau erorilor procedurale.
- Justificarea echipamentului: Cerințele cuantificate de sensibilitate justifică investițiile în sisteme de echilibrare de înaltă precizie atunci când este necesar.
Documentarea sensibilității
Munca profesională de echilibrare ar trebui să includă documentația privind sensibilitatea:
- Metoda utilizată pentru determinarea sensibilității
- Dezechilibru minim detectabil măsurat (MARU)
- Repetabilitatea măsurătorilor (abaterea standard a măsurătorilor repetate)
- Compararea sensibilității cu toleranța specificată (raportul de capacitate)
- Declarație de conformitate: “Sensibilitatea sistemului de X g·mm este adecvată pentru a atinge toleranța specificată de Y g·mm”
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 