Înțelegerea dezechilibrului inițial
Dezechilibru inițial — numit și dezechilibru inițial sau dezechilibru constatat — este dezechilibra starea care există într-un rotor before any echilibrare s-a aplicat corecția. Este starea de referință a rotorului, surprinsă în timpul primei rotații a unei proceduri de echilibrare. Mărimea și poziția sa unghiulară sunt determinate prin măsurarea vibrații amplitudine și fază în timp ce rotorul se rotește la turația sa de echilibrare. Tot ceea ce urmează într-o lucrare de echilibrare se raportează la acest vector inițial: el este reperul față de care se evaluează eficacitatea lucrării, iar ceea ce rămâne după finalizarea corecției se numește dezechilibru rezidual.
1. Surse ale dezechilibrului inițial
Dezechilibrul inițial se acumulează din numeroase surse de-a lungul vieții unui rotor’ — în fabricație, în asamblare, în exploatare și chiar în timpul lucrărilor de întreținere menite să îl îmbunătățească.
Toleranțe de fabricație
Chiar și cu prelucrare de precizie, simetria perfectă este imposibilă:
- Variații ale densității materialului: materialul neomogen, golurile interne sau incluziunile creează asimetrie de masă.
- Toleranțe de prelucrare: abateri mici de la concentricitatea reală — a alerga afară sau excentricitate — produc dezechilibru.
- Variația grosimii peretelui: la rotoarele turnate sau fabricate, pereții neuniformi înseamnă o distribuție neuniformă a masei.
- Porozitate și defecte de turnare: golurile de aer, contracțiile sau incluziunile de zgură deplasează masa.
Erori și variații de asamblare
Atunci când un rotor este construit din mai multe componente, dezechilibrul poate fi introdus chiar dacă fiecare piesă este în sine corespunzătoare:
- Acumularea toleranțelor: piesele bine echilibrate pot totuși să adauge vectorial într-un total semnificativ.
- Conexiuni cu pană: penele, canalele de pană și caneludele sunt asimetrice prin natura lor.
- Găuri de șurub și elemente de fixare: orificiile neuniform distribuite sau șuruburile nepotrivite adaugă dezechilibru.
- Ajustaje termice și prin presare: componentele montate prin fretare sau presare pot să nu fie perfect concentrice.
Cauze operaționale
Dezechilibrul apare și în timpul exploatării, îndepărtându-se de starea echilibrată inițială a rotorului’:
- Acumularea de material: murdărie, praf, depuneri sau produs de proces care se acumulează pe rotoare, paletele ventilatorului sau suprafețele rotorului.
- Erosion and purta: pierderea neuniformă de material din cauza abraziunii, coroziune, sau cavitație.
- Piese rupte sau lipsă: o paletă de ventilator pierdută, o paletă de rotor fracturată, o componentă deplasată.
- Deformare: Îndoire, deformare plastică sau deformare din cauza impacturilor, supraîncălzirii sau supraîncărcării.
- Componente libere: piese care s-au slăbit și și-au schimbat poziția.
Activități de întreținere și reparații
În mod ironic, întreținerea poate introduce tocmai dezechilibrul pe care își propune să îl elimine:
- Montarea pieselor de schimb cu o masă sau o distribuție a masei diferită.
- Reparații prin sudură care adaugă metal în mod asimetric.
- Reprelucrare sau prelucrare care îndepărtează materialul neuniform
- Vopsea sau strat de acoperire aplicat neuniform.
2. Cum se măsoară dezechilibrul inițial
Dezechilibrul inițial este cuantificat la prima măsurătoare a unei proceduri de echilibrare.
Parametri de măsurare
- Amplitudinea vibrațiilor: magnitudinea componentei 1× (o dată pe rotație), de obicei în mm/s, in/s sau mils. Aceasta corelează direct cu gravitatea dezechilibrului.
- Unghiul de fază: poziția unghiulară a punctului greu în grade, în raport cu un reper de referință detectat de un fazor cheie sau tahometru. Faza vă indică unde masa de dezechilibru este poziționată.
- Viteză: viteza de rotație la care se efectuează citirile — importantă deoarece forță centrifugă din cauza dezechilibrului crește cu pătratul vitezei.
Reprezentare vectorială
Dezechilibrul inițial este reprezentat ca un vector “O” (de la “Original”) având atât magnitudine, cât și direcție, desenat de obicei pe un grafic polar unde:
- lungimea vectorului’ reprezintă amplitudinea vibrației, iar
- unghiul vectorului’ reprezintă faza — poziția punctului greu.
3. Importanța în procesul de echilibrare
Măsurarea dezechilibrului inițial îndeplinește mai multe sarcini simultan.
Bază de referință pentru corecții
Toate calculele de echilibrare se raportează la dezechilibrul inițial. Scopul este de a adăuga ponderi de corecție care generează un vector de vibrație egal și de sens opus față de vectorul inițial, anulându-l.
Evaluarea severității
Mărimea dezechilibrului inițial arată cât de gravă este problema și ajută la a decide:
- dacă echilibrarea este măsura corectă sau dacă un alt defect mecanic — slăbiciune sau descentrarea — trebuie remediate în prealabil;
- dimensiunea corespunzătoare a greutăți de probă; and
- dacă o singură corecție este suficientă sau sunt necesare mai multe iterații.
O verificare utilă înainte de a interveni asupra rotorului este conversia amplitudinii măsurate în forța pe care rotorul o generează efectiv; al nostru Calculator de forță centrifugă din dezechilibru transformă un dezechilibru și o turație date direct în newtoni, ceea ce face urgența evidentă.
Urmărirea progresului
Compararea dezechilibrului inițial cu dezechilibrul rezidual după corecție cuantifică reușita lucrării. O echilibrare bună reduce de regulă vibrația cu 70–90% sau mai mult față de nivelul inițial.
Calculul coeficientului de influență
În metoda coeficientului de influență, vectorul dezechilibrului inițial este scăzut din vibrația măsurată în timpul rulării cu masa de probă pentru a izola efectul masei de probă:
T = (O + T) − O, unde O este dezechilibrul inițial, iar T este efectul masei de probă.
Pornind de la acest efect izolat, analizorul calculează coeficientul de influență și, în continuare, masa și unghiul de corecție corecte. Pentru o lucrare într-un singur plan, puteți reproduce acest calcul cu Calculatorul coeficientului de influență.
4. Relația cu dezechilibrul rezidual
Întregul scop al echilibrării este reducerea dezechilibrului inițial la un nivel rezidual acceptabil de mic. Relația este o simplă comparație înainte-și-după:
- Dezechilibrul inițial: condiția “înainte”.
- Corecţie: procedura de echilibrare și instalarea greutăților.
- Dezechilibru rezidual: condiția “după”.
În mod ideal, dezechilibrul rezidual ar trebui să fie sub 10–30% din cel inițial, ținta exactă fiind stabilită de cerința privind calitatea echilibrării rotorului conform ISO 21940-11 (succesorul modern al ISO 1940-1). Traducerea unui Grad G și turația de funcționare într-o valoare admisibilă exprimată în gram-milimetri este rapidă cu Calculator de dezechilibru rezidual (ISO 21940-11).
5. Niveluri tipice de dezechilibru inițial
Mărimea dezechilibrului inițial variază considerabil în funcție de tipul echipamentului și de istoricul de exploatare.
Rotoare noi sau recent echilibrate
Vibrațiile se situează de regulă între 0,5 și 2,0 mm/s (0,02 până la 0,08 in/s) pentru utilajele industriale — o stare de echilibrare bună până la acceptabilă.
Rotoare moderat dezechilibrate
O vibrație de 2,0 până la 7,0 mm/s (0,08 până la 0,28 in/s) înseamnă că rotorul ar trebui echilibrat în curând. Aceasta este o stare frecventă pentru echipamentele care necesită o întreținere de rutină.
Rotoare sever dezechilibrate
O vibrație de peste 7,0 mm/s (0,28 in/s) semnalează un dezechilibru sever care necesită intervenție imediată, adesea cauzat de o paletă lipsă, de depuneri masive sau de deteriorarea unei componente importante.
Notă: acestea sunt recomandări generale pentru utilajele industriale tipice. Nivelul acceptabil specific depinde de tipul, dimensiunea, turația și modul de montare al mașinii, așa cum este definit de standarde precum ISO 20816 serie (fostă ISO 10816).
6. Măsurarea pe teren și documentarea
Pe o mașină asamblată, dezechilibrul inițial este captat la fața locului, și nu pe un mașină de echilibrat. Un analizor portabil cu două canale, precum Balanset-1A citește amplitudinea și faza 1× în chiar lagărele mașinii la turația de funcționare, înregistrează vectorul original “O”, iar apoi ghidează rularea cu greutate de probă și rulările de corecție care îl reduc — surprinzând starea reală constatată în care funcționează efectiv rotorul, inclusiv efectele de asamblare și termice pe care o mașină de echilibrat de atelier nu le-ar putea sesiza niciodată.
Indiferent de instrumentul utilizat, măsurarea dezechilibrului inițial face parte din fișa de echilibrare:
- amplitudinea și faza vibrațiilor în fiecare punct de măsurare;
- turația de funcționare în timpul măsurării;
- data și identificarea echipamentului; și
- Orice cauze vizibile ale dezechilibrului observate în timpul inspecției
Această documentație construiește o evidență istorică a stării rotorului și sprijină analiza tendințelor în timp — dezvăluind, de exemplu, dacă dezechilibrul crește lent din cauza depunerilor sau a eroziunii și permițând planificarea întreținerii înainte ca vibrațiile să devină severe.
