Kaj je uravnoteženje rotorja? Celovit vodnik

Definicija: Temeljni koncept uravnoteženja

Izravnava rotorja je sistematičen postopek izboljšanja porazdelitve mase vrtečega se telesa (rotorja), da se zagotovi, da efektivna središčna črta mase sovpada z njegovo dejansko geometrijsko središčno črto. Ko je rotor neuravnotežen, se med vrtenjem ustvarjajo centrifugalne sile, ki vodijo do prekomernih vibracij, hrupa, skrajšane življenjske dobe ležajev in potencialno katastrofalnih okvar. Cilj uravnoteženja je zmanjšati te sile z dodajanjem ali odstranjevanjem natančnih količin teže na določenih mestih, s čimer se vibracije zmanjšajo na sprejemljivo raven.

Zakaj je uravnoteženje kritična vzdrževalna naloga?

Neuravnoteženost je eden najpogostejših virov vibracij v vrtljivih strojih. Izvajanje natančnega uravnoteženja ni le zmanjšanje vibracij; gre za ključno vzdrževalno dejavnost, ki zagotavlja znatne koristi:

• Daljša življenjska doba ležajev: Sile neuravnoteženosti se neposredno prenašajo na ležaje. Zmanjšanje teh sil drastično podaljša življenjsko dobo ležajev.
• Izboljšana zanesljivost stroja: Nižje vibracije zmanjšujejo obremenitev vseh komponent stroja, vključno s tesnili, gredmi in konstrukcijskimi nosilci, kar vodi do manjšega števila okvar.
• Izboljšana varnost: Visoke ravni vibracij lahko povzročijo okvaro komponent, kar ustvarja znatna varnostna tveganja za osebje.
• Zmanjšana raven hrupa: Mehanske vibracije so glavni vir industrijskega hrupa. Dobro uravnotežen stroj deluje veliko tišje.
• Nižja poraba energije: Energija, ki bi se sicer izgubila zaradi vibracij in toplote, se pretvori v koristno delo, kar izboljša učinkovitost.

Vrste uravnoteženja: statično v primerjavi z dinamičnim

Postopki uravnoteženja so razvrščeni glede na vrsto neravnovesja, ki ga odpravljajo. Glavni vrsti sta statično in dinamično uravnoteženje.

Statično uravnoteženje (ena ravnina uravnoteženja)

Statično neuravnoteženje se pojavi, ko je težišče rotorja premaknjeno glede na njegovo vrtilno os. To se pogosto prikaže kot ena sama »težka točka«. Statično uravnoteženje to popravi z uporabo ene same korekcijske uteži, ki je 180° nasproti težke točke. Imenuje se »statično«, ker je to vrsto neuravnoteženosti mogoče zaznati, ko rotor miruje (na primer na valjih z ostrim robom). Primerno je za ozke rotorje v obliki diska, kot so ventilatorji, brusilni diski in vztrajniki, kjer je razmerje med dolžino in premerom majhno.

Dinamično uravnoteženje (dvoravninsko uravnoteženje)

Dinamično neuravnoteženje je bolj zapleteno stanje, ki vključuje tako statično neuravnoteženost kot tudi neuravnoteženost »para«. Do neuravnoteženosti »para« pride, ko sta na nasprotnih koncih rotorja dve enaki težki točki, ki sta druga od druge oddaljeni za 180°. To ustvari zibanje ali moment, ki ga je mogoče zaznati le, ko se rotor vrti. Dinamično uravnoteženje je potrebno za večino rotorjev, zlasti za tiste, katerih dolžina je večja od njihovega premera (kot so motorne armature, gredi in turbine). Zahteva popravke v vsaj dveh različnih ravninah vzdolž dolžine rotorja, da se prepreči tako sila kot neuravnoteženost »para«.

Postopek uravnoteženja: kako se izvaja

Sodobno uravnoteženje se običajno izvaja s specializirano opremo in sistematičnim pristopom, pogosto z uporabo metode vplivnega koeficienta:

1. Začetni zagon: Stroj se zažene za merjenje začetne amplitude vibracij in faznega kota, ki ju povzroča obstoječa neuravnoteženost. Uporabljata se senzor vibracij in tahometer (za fazno referenco).
2. Poskusna vožnja z utežmi: Znana poskusna utež je začasno pritrjena na rotor pod znanim kotnim položajem v korekcijski ravnini.
3. Drugi tek: Stroj se ponovno zažene in izmeri se nova amplituda in faza vibracij. Spremembo vibracij (vektorsko razliko) povzroča izključno poskusna utež.
4. Izračun: Z poznavanjem vpliva poskusne uteži na vibracije, uravnoteževalni instrument izračuna "koeficient vpliva". Ta koeficient se nato uporabi za določitev natančne količine korekcijske uteži in natančnega kota, pod katerim jo je treba namestiti, da se izravna prvotna neuravnoteženost.
5. Popravek in preverjanje: Poskusna utež se odstrani, namesti se izračunana trajna korekcijska utež in izvede se zadnji preizkus, da se preveri, ali so se vibracije zmanjšale na sprejemljivo raven. Pri uravnoteženju v dveh ravninah se ta postopek ponovi za drugo ravnino.

Ustrezni standardi in tolerance

Sprejemljive ravni vibracij niso poljubne. Določene so z mednarodnimi standardi, predvsem z ISO 21940 serija (ki je nadomestila starejši standard ISO 1940). Ti standardi opredeljujejo »stopnje kakovosti uravnoteženosti« (npr. G 6,3, G 2,5, G 1,0) za različne razrede strojev. Nižja številka G pomeni strožjo toleranco. Te stopnje se uporabljajo za izračun največje dovoljene preostale neuravnoteženosti za dani rotor na podlagi njegove mase in delovne hitrosti, s čimer se zagotovi, da izpolnjuje obratovalne zahteve.

← Nazaj na glavno kazalo