Înțelegerea echilibrării pe teren (echilibrare in situ)
Echilibrare pe teren, cunoscut și sub numele de echilibrare in situ, este procesul de corectare a dezechilibru unui rotor în timp ce funcționează pe propriile rulmenți și pe propria structură de susținere, la viteza normală de funcționare sau la o viteză apropiată de aceasta. Spre deosebire de echilibrarea în atelier, unde rotorul este demontat și montat pe un echipament special mașină de echilibrat, echilibrarea se efectuează la fața locului, cu utilajul complet asamblat. Este forma practică, de zi cu zi a echilibrarea rotorului pentru echipele de întreținere și fiabilitate, deoarece corectează mașina așa cum funcționează ea în realitate.
1. Definiție: Ce este echilibrarea pe teren?
Procesul utilizează de obicei un dispozitiv portabil analizor de vibrații pentru a măsura amplitudine și fază of the 1× (viteza de funcționare) vibrații, atașați un greutate de probă cu masa cunoscută, se măsoară din nou răspunsul la vibrații, iar apoi se calculează valoarea necesară greutatea de corecție și poziția sa unghiulară. Deoarece rotorul rămâne în propriii rulmenți, rezultatul reflectă starea reală de funcționare a mașinii, și nu o stare idealizată pe un banc de echilibrare.
O referință de fază este indispensabilă: analizorul trebuie să știe unde unde se află arborele în fiecare moment, pentru a transforma un vârf de vibrație în unghiul punctului greu. Această referință provine de la un tahometru care se declanșează o dată la fiecare rotație, de obicei pornind de la o bandă de bandă reflectorizantă.
2. De ce este necesară echilibrarea pe teren?
Deși echilibrarea în atelier este foarte precisă, nu poate lua în considerare toți factorii care influențează echilibrul unei mașini în mediul său operațional. Echilibrarea în câmp este necesară atunci când dezechilibrul este cauzat de sau poate fi corectat doar prin luarea în considerare a întregului ansamblu al mașinii. Motivele comune includ:
- Dezechilibru de asamblare: Dezechilibrul final al unei mașini este suma dezechilibrelor tuturor componentelor sale rotative (rotor, arbore, cuplare(roată de curea, chei și elemente de fixare). Echilibrarea pe teren corectează deodată dezechilibrul întregului ansamblu, inclusiv micile deplasări apărute la reasamblarea mașinii.
- Efecte operaționale: dezechilibrul poate apărea din cauza unor condiții care se manifestă doar în timpul funcționării normale, cum ar fi deformare termică ale rotorului, forțe aerodinamice, sau forțe hidraulice. Acestea nu pot fi reproduse pe o mașină de echilibrare de atelier.
- Acumularea de material sau uzura: pentru ventilatoare, suflante și centrifuge, acumularea inegală a produsului sau distribuția inegală uzură duce la apariția unui dezechilibru în timp. Echilibrarea pe teren este singura metodă practică de a remedia această problemă fără a fi necesară o revizie completă.
- Imposibilitatea îndepărtării: în cazul utilajelor de dimensiuni foarte mari — ventilatoare industriale de mari dimensiuni, generatoare cu turbină — demontarea rotorului pentru echilibrarea în atelier este extrem de costisitoare și de îndelungată. Echilibrarea pe teren reprezintă o soluție mult mai economică și mai rapidă și stă la baza criteriilor de echilibrare in situ în ISO 21940-13.
3. Procesul de echilibrare pe teren (metoda coeficientului de influență)
Cea mai comună metodă de echilibrare pe teren este metoda coeficientului de influență, care urmează o secvență logică și repetabilă:
- Rulare inițială: mașina funcționează la viteza normală de funcționare, iar amplitudinea și faza inițiale ale vibrației 1× — dezechilibru inițial vectorul — sunt măsurate și înregistrate.
- Plasarea greutății de probă: mașina este oprită, iar o greutate de probă cu masa cunoscută este fixată ferm pe rotor într-o poziție unghiulară cunoscută.
- Funcționare de probă: mașina este pusă din nou în funcțiune la aceeași viteză. Se măsoară și se înregistrează noua amplitudine și fază a vibrațiilor (vectorul de răspuns).
- Calcul: modificarea vectorului de vibrație provocată de greutatea de testare are ca rezultat o coeficientul de influență, care descrie cât de mult se modifică vibrația la punctul de măsurare pentru un anumit dezechilibru la locul de corecție. Analizorul combină acest coeficient cu vectorul inițial — folosind adunarea vectorială — pentru a calcula masa exactă și unghiul corecției necesare.
- Plasarea greutăților de corecție: mașina este oprită, greutatea de testare este îndepărtată, iar greutatea de corecție calculată este fixată definitiv la unghiul specificat.
- Verificare efectuată: mașina este pusă în funcțiune pentru ultima oară pentru a se verifica dacă vibrațiile au scăzut la un nivel acceptabil, conform standardelor precum ISO 20816-1, și că dezechilibru rezidual se încadrează în toleranța aleasă.
Rotorii simpli sunt tratați cu echilibrare pe un singur plan; rotoarele mai lungi care prezintă o componentă de cuplu necesită echilibrare biplanară (dinamică). A calculator pentru greutatea de probă ajută la alegerea unei mase inițiale sigure și eficiente pentru prima încercare.
4. Echilibrarea pe teren în practică cu ajutorul unui analizor portabil
În teren, întregul circuit descris mai sus este pus în funcțiune cu ajutorul unui singur instrument portabil, în loc de un suport de echilibrare. Un analizor portabil cu două canale, cum ar fi Balanset-1A măsoară amplitudinea și faza 1× pe fiecare rulment, calculează automat coeficienții de influență și ghidează corecțiile pe un singur plan și pe două planuri — apoi verifică dezechilibrul rezidual în raport cu ISO 21940-11 clase de echilibrare și calitate. Funcționând în rulmenții proprii ai mașinii la viteza de lucru, acesta surprinde starea reală de funcționare — incluzând efectele de asamblare, termice și aerodinamice — pe care o mașină de atelier pur și simplu nu o poate reproduce. Tahometrul optic cu laser furnizat asigură referința de fază la fiecare rotație pe baza unei mici benzi reflectorizante, astfel încât nu este necesară nicio pregătire a arborelui în afară de aplicarea benzii.
5. Aspecte cheie și măsuri de protecție
Echilibrarea pe teren necesită pricepere și o planificare atentă. Așa cum se precizează în standarde precum ISO 21940-13, siguranța este primordială.
- Siguranță: greutățile de testare și de corecție trebuie fixate suficient de bine încât să reziste la forță centrifugă la viteza de funcționare, iar accesul la mașină trebuie controlat pe durata funcționării acesteia.
- Cerințe preliminare: înainte de echilibrare, excludeți alte cauze ale vibrațiilor ridicate de 1× — nealiniere, rezonanță, a arbore îndoit, sau mecanic joc axial — deoarece echilibrarea nu poate rezolva o problemă care, de fapt, nu este un dezechilibru.
- Instrumentație: Lucrarea necesită un analizor capabil să măsoare amplitudinea și faza, precum și un senzor de referință de fază (tahometru). Repetabilitatea măsurătorilor depinde de montarea corectă a senzorului și de un impuls de tahometru clar și fiabil.
- Stabilitatea vitezei: mașina trebuie să mențină o viteză constantă pe toată durata fiecărui rulaj; o viteză instabilă denaturează datele de fază pe care se bazează întregul calcul.
