Razumevanje začetnega neravnovesja
Definicija: Kaj je začetna neuravnoteženost?
Začetna neuravnoteženost (imenovana tudi prvotna neuravnoteženost ali ugotovljena neuravnoteženost) je neravnovesje pogoj, ki obstaja v rotorju pred katerim koli uravnoteženje Uporabljeni so bili popravki. Predstavlja osnovno stanje rotorja in se meri med prvim zagonom postopka uravnoteženja. Velikost in kotna lokacija začetne neuravnoteženosti se določita z meritvijo vibracije amplituda in faza medtem ko rotor deluje s svojo uravnoteženo hitrostjo.
Začetna neravnovesje je izhodišče za vse izračune uravnoteženja in zagotavlja referenco, glede na katero se meri učinkovitost postopka uravnoteženja. Po končanem uravnoteženju se vsako preostalo neravnovesje imenuje preostala neuravnoteženost.
Viri začetnega neravnovesja
Začetno neuravnoteženost lahko nastane iz številnih virov med proizvodnjo, montažo in delovanjem:
1. Tolerance proizvodnje
Tudi pri natančni izdelavi je popolna simetrija nemogoča. Viri vključujejo:
- Spremembe gostote materiala: Nehomogen material ali notranje praznine in vključki ustvarjajo masne asimetrije.
- Tolerance obdelave: Majhna odstopanja od popolne koncentričnosti, kot sta iztekanje ali ekscentričnost, povzročijo neuravnoteženost.
- Razlike v debelini stene: Pri ulitih ali izdelanih rotorjih razlike v debelini sten povzročajo neenakomerno porazdelitev mase.
- Poroznost in napake pri ulivanju: Zračni žepi, krčenje ali vključki žlindre v ulitkih vplivajo na porazdelitev mase.
2. Napake in odstopanja pri sestavljanju
Ko so rotorji sestavljeni iz več komponent, lahko pride do neuravnoteženosti:
- Zlaganje toleranc: Posamezne komponente so lahko dobro uravnotežene, toda ko so sestavljene, se lahko njihova majhna neravnovesja vektorsko seštevajo in ustvarijo znatno skupno neravnovesje.
- Ključne povezave: Ključi, utori za ključe in utori sami po sebi ustvarjajo asimetrijo.
- Luknje za vijake in pritrdilni elementi: Neenakomerno razporejene luknje za vijake ali manjkajoči/različni pritrdilni elementi povzročajo neuravnoteženost.
- Termični in tlačni prilegi: Komponente, ki so skupaj stisnjene ali na skrčenje pritrjene, morda niso popolnoma koncentrične.
3. Operativni vzroki
Med obratovanjem se lahko razvije neuravnoteženost, ki se poveča glede na prvotno uravnoteženo stanje rotorja:
- Nabiranje materiala: Kopičenje umazanije, prahu, vodnega kamna ali procesnega materiala na lopaticah ventilatorja, rotorjih ali površinah rotorja.
- Erozija in obraba: Neenakomerna izguba materiala zaradi abrazije, korozije ali kavitacije.
- Poškodovani ali manjkajoči deli: Izgubljene lopatice ventilatorja, zlomljene lopatice rotorja ali premaknjene komponente.
- Deformacija: Upogibanje, deformacija ali plastična deformacija zaradi udarcev, pregrevanja ali preobremenitve.
- Ohlapne komponente: Deli, ki so se zrahljali in premaknili v položaj.
4. Vzdrževalna in popravila
Ironično je, da lahko vzdrževalna dela včasih povzročijo neravnovesje:
- Zamenjava komponent z deli, ki imajo različno maso ali porazdelitev mase
- Varilna popravila, ki asimetrično dodajajo maso
- Ponovna obdelava ali strojna obdelava, ki neenakomerno odstranjuje material
- Neenakomerno nanesena barva ali premaz
Kako se meri začetna neuravnoteženost
Začetna neuravnoteženost se količinsko opredeli med prvo meritvijo postopka uravnoteženja:
Merilni parametri
- Amplituda vibracij: Velikost vibracijske komponente 1X (enkrat na obrat), običajno merjena v mm/s, in/s ali milih. To je neposredno povezano z resnostjo neuravnoteženosti.
- Fazni kot: Kotna lega težke točke, merjena v stopinjah glede na referenčno oznako (običajno zaznana z ključni fazor ali tahometer). Fazni kot označuje, kje se nahaja neuravnotežena masa.
- Hitrost: Hitrost vrtenja, pri kateri se izvajajo meritve, saj je sila neuravnoteženosti odvisna od hitrosti.
Vektorska predstavitev
Začetna neravnovesnost je predstavljena kot vektor “O” (za “original”) z velikostjo in smerjo. Ta vektor je običajno prikazan na polarni diagram, kjer:
- Dolžina vektorja predstavlja amplitudo vibracij
- Vektorski kot predstavlja fazo (lokacijo težke točke)
Pomen v procesu uravnoteženja
Začetna meritev neuravnoteženosti ima več ključnih funkcij:
1. Izhodišče za popravke
Vsi izračuni uravnoteženja se nanašajo na začetno neuravnoteženost. Cilj uravnoteženja je dodati korekcijske uteži ki ustvarijo vektor vibracij, ki je enak in nasproten začetnemu vektorju neuravnoteženosti, s čimer ga izničijo.
2. Ocena resnosti
Velikost začetnega neuravnoteženosti kaže, kako resna je težava, in pomaga določiti:
- Ali je potrebno uravnoteženje ali je treba najprej odpraviti druge mehanske težave
- Ustrezna velikost poskusne uteži uporabiti
- Ali je mogoče neravnovesje odpraviti z enim samim poskusom uravnoteženja ali je potrebnih več ponovitev
3. Sledenje napredku
S primerjavo začetnega neuravnoteženosti z preostala neuravnoteženost Po izvedbi popravkov je mogoče količinsko oceniti učinkovitost postopka uravnoteženja. Dobro uravnoteženje običajno zmanjša vibracije za 70–901 TP3T ali več od začetne ravni.
4. Izračun koeficienta vpliva
V metoda vplivnih koeficientov, se začetni vektor neuravnoteženosti odšteje od vektorja vibracij, izmerjenega med preizkusom s preskusno utežjo, da se izolira vpliv preskusne uteži: T = (O+T) – O, kjer je O začetna neuravnoteženost in T vpliv preskusne uteži.
Razmerje do preostale neravnovesnosti
Končni cilj uravnoteženja je zmanjšati začetno neravnovesje na sprejemljivo nizko raven preostala neuravnoteženost. Razmerje je:
- Začetno neravnovesje: Pogoj "pred"
- Popravek: Postopek uravnoteženja in namestitev uteži
- Preostala neuravnoteženost: Stanje "po"
V idealnem primeru bi morala biti preostala neuravnoteženost manjša od 10-30% začetne neuravnoteženosti, pri čemer je specifičen cilj odvisen od zahtev glede kakovosti uravnoteženosti rotorja v skladu s standardi, kot so ISO 21940-11.
Tipične začetne ravni neuravnoteženosti
Velikost začetne neuravnoteženosti se zelo razlikuje glede na vrsto opreme in zgodovino servisiranja:
Novi ali nedavno uravnoteženi rotorji
Vibracije se pri industrijskih strojih običajno gibljejo od 0,5 do 2,0 mm/s (od 0,02 do 0,08 in/s). To predstavlja dobre do sprejemljive pogoje ravnotežja.
Zmerno neuravnoteženi rotorji
Vibracije v območju od 2,0 do 7,0 mm/s (0,08 do 0,28 in/s) kažejo, da je treba rotor kmalu uravnotežiti. To je pogosto stanje za opremo, ki potrebuje redno vzdrževanje.
Močno neuravnoteženi rotorji
Vibracije nad 7,0 mm/s (0,28 in/s) kažejo na hudo neuravnoteženost, ki zahteva takojšnjo pozornost. To je lahko posledica manjkajočega rezila, močnega nabiranja usedlin ali večje poškodbe komponent.
Opomba: Te vrednosti so splošne smernice za tipične industrijske stroje. Specifične sprejemljive ravni so odvisne od vrste stroja, velikosti, hitrosti in montaže, kot je opredeljeno v standardih, kot je ISO 20816.
Dokumentacija in poročanje
Začetne meritve neuravnoteženosti je treba vedno dokumentirati kot del zapisa o uravnoteženju:
- Amplituda in faza vibracij na vsaki merilni točki
- Delovna hitrost med meritvijo
- Datum in identifikacija opreme
- Vsi vidni vzroki neuravnoteženosti, ugotovljeni med pregledom
Ta dokumentacija zagotavlja zgodovinski zapis stanja rotorja in pomaga prepoznati trende skozi čas, na primer, ali se neuravnoteženost počasi povečuje zaradi obratovalnih vzrokov.