Razred kakovosti ravnotežja (razred G):
Kaj je razred kakovosti ravnotežja (razred G)?
A Balance Quality Grade, običajno imenovana “razred G”, je standardizirana klasifikacija, opredeljena v standardih ISO 1940-1 in ISO 21940-11, ki določa največjo dovoljeno preostalo neuravnoteženost rotorja. Z drugimi besedami, razred G označuje, kako natančno mora biti rotor uravnotežen. Ne meri neposredno ravni vibracij, temveč opredeljuje dopustno neuravnoteženost na podlagi mase rotorja in največje obratovalne hitrosti.
Številka za črko G (npr. G6.3, G2.5) ustreza največji hitrosti nihanja masnega središča rotorja, izraženi v milimetrih na sekundo (mm/s). Na primer, razred G6.3 pomeni, da masno središče rotorja pri največji obratovalni hitrosti ne sme doživljati vibracij, ki presegajo 6,3 mm/s, medtem ko strožji razred G2.5 omejuje to hitrost na 2,5 mm/s. Nižje kot je število G, strožje so zahteve za uravnoteženje: manjše tolerance neuravnoteženosti in večja natančnost uravnoteženja.
Namen sistema G-Grade
Sistem razreda G je bil razvit za vzpostavitev univerzalnega standarda, ki določa, kako dobro mora biti rotor uravnotežen. Namesto nejasnih izjav, kot je “rotor mora biti dobro uravnotežen”, lahko inženirji določijo natančen in preverljiv cilj, kot je “uravnoteženost po G6.3”. Ta standard zagotavlja skupen jezik za proizvajalce, servisne inženirje in stranke ter zagotavlja, da oprema izpolnjuje zahtevane standarde zanesljivosti in varnosti. Glavni cilji sistema razreda G so:
Omejitev vibracij zaradi neuravnoteženosti na sprejemljivo raven. Neuravnoteženost povzroča centrifugalne sile in vibracije, ki lahko povzročijo hrup, utrujenost in nesreče. Z uporabo standardnih stopenj ravnotežja lahko te vibracije nadzorujemo v varnih mejah.
Zmanjšanje dinamičnih obremenitev na ležaje in podaljšanje njihove življenjske dobe. Nenehne vibracije delujejo na ležaje kot kladivo in pospešujejo njihovo obrabo. Z omejevanjem neuravnoteženosti z zahtevano stopnjo G se sile, ki delujejo na ležaje, zmanjšajo, kar podaljša njihovo življenjsko dobo.
Zagotavljanje varnega delovanja rotorja pri največji konstrukcijsko določeni hitrosti. Večja kot je hitrost vrtenja, močnejši je učinek že majhnega neravnovesja. Stroga stopnja uravnoteženosti zagotavlja, da rotor pri obratovalni hitrosti ne bo doživljal uničujočih vibracij. To je še posebej pomembno za stroje z visoko hitrostjo (turbine, kompresorji itd.), pri katerih lahko prevelika neuravnoteženost povzroči okvaro.
Zagotavljanje jasnega in merljivega merila sprejemljivosti. S standardom razreda G je mogoče med proizvodnjo in popravilom preveriti, ali je bila dosežena zahtevana raven ravnovesja. Če preostala neuravnoteženost po uravnoteženju ne presega dovoljene vrednosti za določen razred G, se šteje, da je rotor uspešno opravil pregled. S tem pristopom se uravnoteženje iz umetnosti spremeni v natančno znanost s preverljivimi merili.
Kako se določajo ocene kakovosti ravnovesja?
Standardi ISO vsebujejo priporočila za izbiro razredov G za več sto tipičnih rotorjev in strojev. Standardne tabele (npr. ISO 1940-1, zdaj nadomeščene s standardom ISO 21940-11) navajajo priporočene razrede G za različne kategorije opreme. Izbira določenega razreda je odvisna od več dejavnikov:
Vrsta in namen stroja. Hitra turbina ali precizno vreteno zahteva veliko natančnejše uravnoteženje (manjši G) kot počasi delujoči kmetijski mehanizem. Oblikovalci upoštevajo, kako občutljiv je določen tip stroja na vibracije in kakšne posledice ima lahko neuravnoteženost.
Masa in mere rotorja. Lažji rotorji so na splošno bolj občutljivi na neuravnoteženost in imajo lahko strožje zahteve. Masa rotorja neposredno vpliva na izračun dovoljene neuravnoteženosti - težji rotor lahko “prenese” nekoliko večjo absolutno neuravnoteženost brez povečanja vibracij v primerjavi z lažjim.
Največja hitrost vrtenja. To je eden ključnih dejavnikov: večja kot je hitrost, strožje mora biti ravnovesje. Pri enaki velikosti neuravnoteženosti se sile povečujejo sorazmerno s kvadratom hitrosti vrtenja. Zato je za visokohitrostne rotorje izbran nižji razred G, da se izravna učinek hitrosti.
Podporna konstrukcija in pogoji za montažo. Rotor, ki je nameščen na prožnih (elastičnih) nosilcih, običajno zahteva bolj skrbno uravnoteženje kot rotor na togi podlagi, saj prožni sistem slabše blaži vibracije. Na primer, za isto ročično gred lahko veljajo različne stopnje (G16 proti G40), odvisno od tega, ali je motor nameščen na elastične izolatorje vibracij ali na toge.
Primeri običajnih razredov kakovosti ravnotežja
| G-razred | Največ. Hitrost (mm/s) | Tipične uporabe |
|---|---|---|
| G 40 | 40 mm/s | Avtomobilska kolesa in platišča; ročične gredi za motorje z notranjim izgorevanjem z nizko hitrostjo (nizkimi vrtljaji). |
| G 16 | 16 mm/s | Deli za drobilnike in kmetijske stroje; pogonske gredi (kardanske gredi); veliki sestavni deli strojev za splošne namene z zmernimi zahtevami. |
| G 6.3 | 6,3 mm/s | Standardni razred za večino industrijske opreme: rotorji elektromotorjev, rotorji črpalk, ventilatorji, turbokompresorji z nizko hitrostjo, splošni procesni stroji. G6.3 je eden najpogosteje določenih razredov. |
| G 2.5 | 2,5 mm/s | Hitri in zelo natančni rotorji: plinske in parne turbine, rotorji turbokompresorjev, pogoni obdelovalnih strojev, zelo natančna vretena in hitri električni stroji. |
| G 1.0 | 1,0 mm/s | Zelo natančno uravnoteženje za natančne mehanizme: pogoni brusilnih strojev, majhni visokohitrostni elektromotorji in avtomobilski turbopolnilniki. |
| G 0.4 | 0,4 mm/s | Najvišja natančnost uravnoteženja za izjemno občutljive in hitre naprave: žiroskope, natančna vretena (npr. za natančno strojno obdelavo ali mikroelektronsko opremo), pogone trdih diskov in druge komponente, ki zahtevajo minimalne vibracije. |
Opomba: Vrednost hitrosti v mm/s v oznaki razreda ustreza zmnožku specifične ekscentričnosti in kotne hitrosti: G = ena-ω. Tako število G označuje mejno hitrost premikanja premaknjenega masnega središča med delovanjem rotorja. V praksi se lahko izbira razreda razlikuje za eno stopnjo navzgor ali navzdol, odvisno od posebnih zahtev in pogojev delovanja.
Izračun dovoljene preostale neuravnoteženosti
Če poznate zahtevani razred G, lahko izračunate največjo dovoljeno preostalo neuravnoteženost - količino neuravnoteženosti, ki lahko ostane po uravnoteženju, ne da bi presegla določen razred. Standard ISO določa naslednjo formulo:
Una (g-mm) = (9549 × G [mm/s] × m [kg]) / n [vrt/min]
Kje:
- Una - dovoljena preostala neuravnoteženost v gramih-milimetrih (g-mm)
- G — stopnja kakovosti ravnotežja (mm/s)
- m - masa rotorja (kg)
- n - največja delovna hitrost (RPM)
Primer: Za rotor z maso 100 kg, ki se vrti z največjo hitrostjo 3000 vrt/min in mora biti uravnotežen do razreda G6.3, je dovoljena preostala neuravnoteženost:
Una = (9549 × 6.3 × 100) / 3000 ≈ 2005 g-mm
To pomeni, da je za ta rotor dovoljena skupna neuravnoteženost približno 2005 g-mm, ne da bi bila presežena vrednost G6.3. V praksi se ta preostala neuravnoteženost porazdeli med korekcijske ravnine. Pri dvoploščnem (dinamičnem) uravnoteženju se izračunani Una se razdeli med ravnine enako ali sorazmerno s konfiguracijo rotorja. Tako tehnik za uravnoteženje dobi določen številčni cilj, ki ga mora doseči.
Praktično uravnoteženje in oprema
Za doseganje zahtevane stopnje ravnotežja v praksi se uporablja specializirana oprema. V proizvodnih pogojih se običajno uporabljajo stacionarni stroji za uravnoteženje, kjer se rotor vrti in popravlja, dokler se preostala neuravnoteženost ne zmanjša na normo za izbrani razred G.
Vendar se lahko v terenskih razmerah (npr. pri vibracijah že nameščenega ventilatorja ali črpalke) uporabljajo prenosni instrumenti za uravnoteženje. Primer je Balanset-1A naprava - prenosni dvokanalni vibrometer-balanser. Omogoča eno- ali dvoploščno dinamično uravnoteženje neposredno na opremi in-situ (na kraju samem, brez odstranitve rotorja).
Slika 1: Prenosni vibrometer-tehtnica Balanset-1A, povezan s prenosnim računalnikom. Ta kompaktna naprava vključuje elektronski merilni modul, dva senzorja vibracij in laserski tahometer, krmiljenje in izračun neuravnoteženosti pa izvaja programska oprema osebnega računalnika.
Slika 1: Okno za izračun tolerance uravnoteženja v programski opremi Balanset. Program vključuje vgrajen kalkulator, ki samodejno izračuna dovoljeno preostalo neuravnoteženost v skladu s standardi ISO 1940 na podlagi mase rotorja, delovne hitrosti in izbranega razreda G.
Naprava se poveže s prenosnim računalnikom, s senzorji in optičnim tahometrom izmeri vibracije in fazo neuravnoteženosti, nato pa programska oprema samodejno izračuna potrebne korekcijske uteži. Med funkcijami naprave Balanset-1A je samodejni izračun dovoljene neuravnoteženosti v skladu s standardom ISO 1940 (razredi G) - naprava sama določi, do katere ravni je treba zmanjšati vibracije, da se doseže na primer razred G6,3 ali G2,5.
Sodobni instrumenti za uravnoteženje, kot je Balanset-1A, omogočajo hitrejše in zanesljivejše doseganje zahtevane stopnje uravnoteženja. Z uporabo standardne terminologije za razred G in vgrajenih izračunov toleranc inženirji in tehniki natančno poznajo merila za uspešno uravnoteženje. Tako je standardizacija kakovosti uravnoteženja z razredi G omogočila skupni jezik za opisovanje, kako “gladko” naj bi deloval določen rotor, in doseganje te ravni zanesljivosti vibracij z metodami, ki so razumljive in preverljive po vsem svetu.
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 