Uravnoteženje industrijskih izpušnih ventilatorjev: Popoln vodnik od teorije do prakse

1. poglavje: Temeljna načela neravnovesja – razumevanje »zakaj«

Uravnoteženje vrtečih se mas je ena ključnih operacij pri vzdrževanju in popravilu industrijske opreme, še posebej pomembna za uravnoteženje izpušnih plinov aplikacije. Za učinkovito in informirano odpravljanje težav, povezanih s prekomernimi vibracijami, je potrebno poglobljeno razumevanje fizikalnih procesov, ki so podlaga za neravnovesje, njegovih vrst, vzrokov in uničujočih posledic.

1.1. Fizika neravnovesja: znanost o vibracijah

V idealnem svetu bi bilo vrteče se telo, kot je rotor izpušnega ventilatorja, popolnoma uravnoteženo. Z mehanskega vidika to pomeni, da njegova glavna osrednja vztrajnostna os popolnoma sovpada z geometrijsko osjo vrtenja. Vendar pa v resnici zaradi proizvodnih nepopolnosti in obratovalnih dejavnikov pride do stanja, imenovanega neravnovesje, kjer je težišče rotorja premaknjeno glede na njegovo os vrtenja.

Ko se tak neuravnotežen rotor začne vrteti, ta odmik mase ustvari centrifugalno silo. Ta sila nenehno spreminja smer, deluje pravokotno na os vrtenja in se prenaša skozi gred na ležajne nosilce in nato na celotno konstrukcijo. Ta ciklična sila je glavni vzrok vibracij.

Kjer je F centrifugalna sila, m velikost neuravnotežene mase, ω kotna hitrost in r razdalja od vrtilne osi do neuravnotežene mase (ekscentričnost).

Ključni vidik te povezave je, da vztrajnostna sila narašča sorazmerno s kvadratom hitrosti vrtenja (ω²). To ima ogromen praktični pomen za uravnoteženje izpušnih plinov postopki. Na primer, podvojitev hitrosti izpušnega ventilatorja bo vibracijsko silo povečala za štirikrat. Ta nelinearna rast pojasnjuje, zakaj lahko izpušni ventilator, ki deluje sprejemljivo pri nizkih hitrostih, pokaže katastrofalne ravni vibracij, ko doseže nazivno ali povečano hitrost, na primer pri krmiljenju s frekvenčnimi pretvorniki.

1.2. Klasifikacija neravnovesja: tri vrste težav

Neravnovesje rotorja, odvisno od medsebojne razporeditve vztrajnostne osi in vrtilne osi, je razdeljeno na tri glavne vrste:

Statično neravnovesje (sila/statično neravnovesje)

Definicija: Do tega pride, ko je vztrajnostna os premaknjena vzporedno z vrtilno osjo. To si lahko predstavljamo kot eno "težko točko" na rotorju.

Diagnoza: Ta vrsta neravnovesja je edinstvena, saj se kaže tudi v mirovanju. Če je tak rotor postavljen na vodoravne nosilce z nizkim trenjem (imenovane "noževi robovi"), se bo pod vplivom gravitacije vedno vrtel in se ustavil s težo navzdol.

Popravek: Odpravi se relativno preprosto z dodajanjem (ali odstranjevanjem) korekcijske mase v eni ravnini, 180 stopinj nasproti določene težke točke. Statično neravnovesje je značilno za ozke rotorje v obliki diska z nizkim razmerjem med dolžino in premerom (L/D) (npr. manj kot 0,5).

Neravnovesje v paru

Definicija: Do tega pride, ko vztrajnostna os seka os vrtenja v težišču rotorja. Fizično je to enakovredno temu, kot če bi imeli dve enaki neuravnoteženi masi, ki se nahajata v dveh različnih ravninah vzdolž dolžine rotorja in sta druga od druge postavljeni za 180 stopinj.

Diagnoza: V statičnem položaju je tak rotor uravnotežen in ne bo težil k zavzetju nobenega določenega položaja. Vendar pa med vrtenjem ta par mas ustvari "zibajoč" ali "mahajoč" moment, ki teži k temu, da rotor obrne pravokotno na vrtilno os, kar povzroči močne vibracije na nosilcih.

Popravek: Za kompenzacijo tega trenutka je potrebna korekcija v vsaj dveh ravninah.

Dinamično neravnovesje

       

Definicija: To je najpogostejši in najpogostejši primer v praksi, kjer vztrajnostna os ni niti vzporedna z vrtilno osjo niti je ne seka, temveč se z njo v prostoru nagiba. Dinamično neravnovesje je vedno kombinacija statičnih in parnih neravnovesij.

Diagnoza: Pojavi se le med vrtenjem rotorja.

Popravek: Vedno zahteva uravnoteženje v vsaj dveh korekcijskih ravninah, da se hkrati kompenzirajo komponente sile in momenta.

1.3. Temeljni vzroki težav: Od kod izvira neravnovesje?

Vzroke za neravnovesje lahko razdelimo v dve veliki skupini, ki sta še posebej pomembni za uravnoteženje izpušnih plinov aplikacije:

Operativni dejavniki (najpogostejši):

• Kopičenje materiala: Najpogostejši vzrok za delovanje odsesovalnih ventilatorjev v onesnaženem okolju. Neenakomerno kopičenje prahu, umazanije, barve, procesnih produktov ali vlage na lopaticah rotorja spremeni porazdelitev mase.
• Obraba in korozija: Neenakomerna abrazivna obraba rezil, erozija kapljic zaradi vdora tekočine ali kemična korozija vodijo do izgube mase na nekaterih območjih in posledično neravnovesja.
• Toplotna deformacija: Neenakomerno segrevanje ali hlajenje rotorja, zlasti med daljšimi izklopi vroče opreme, lahko povzroči začasno ali trajno upogibanje gredi ali rotorja.
• Izguba uteži za ravnotežje: Predhodno nameščene korektivne uteži se lahko zaradi vibracij, korozije ali mehanskih vplivov odlepijo.

Napake pri izdelavi in montaži:

• Proizvodne napake: Neenakomernost materiala (npr. poroznost ulitka), netočnosti pri obdelavi ali slaba kakovost montaže lopatic na rotor.
• Napake pri montaži in namestitvi: Nepravilna namestitev rotorja na gred, napačna poravnava, zrahljanje pritrditve pesta, napačna poravnava gredi motorja in ventilatorja.
• Težave s sorodnimi komponentami: Uporaba nestandardnih ali obrabljenih pogonskih jermenov, okvare ležajev, zrahljanje pritrditve enote na temelj (stanje, znano kot "mehka noga").

1.4. Posledice neravnovesja: verižna reakcija uničenja

Ignoriranje težav z neravnovesjem vodi do verižne reakcije uničujočih posledic, ki vplivajo tako na mehanske komponente opreme kot na ekonomsko učinkovitost, kar je še posebej pomembno pri izpušnih sistemih:

Mehanske posledice:

• Vibracije in hrup: Močno povečanje vibracij in hrupa je najbolj očitna posledica, ki vodi do poslabšanja delovnih pogojev in je prvi signal okvare.
• Pospešena obraba ležajev: Najpogostejša, draga in nevarna posledica. Ciklične obremenitve zaradi centrifugalne sile povzročajo pospešeno utrujenost in uničenje kotalnih elementov in tekalnih poti, kar skrajša življenjsko dobo ležajev za več desetkrat.
• Utrujenost zaradi okvare: Dolgotrajna izpostavljenost vibracijam vodi do kopičenja utrujenosti v kovini, kar lahko povzroči uničenje gredi, podpornih konstrukcij, zvarov in celo lom sidrnih vijakov, ki pritrjujejo enoto na temelj.
• Poškodba sosednjih komponent: Vibracije uničujejo tudi spojke, jermenske pogone in tesnila gredi.

Ekonomske in operativne posledice:

• Povečana poraba energije: Precejšen del energije motorja se ne porabi za premikanje zraka, temveč za ustvarjanje vibracij, kar vodi do neposrednih finančnih izgub.
• Zmanjšana zmogljivost: Vibracije lahko motijo aerodinamične značilnosti rotorja, kar vodi do zmanjšanega pretoka zraka in tlaka, ki ga ustvarja izpušni ventilator.
• Izpad delovanja v sili: Neravnovesje na koncu privede do izklopa opreme v sili, kar povzroči draga popravila in izgube zaradi izpada proizvodne linije.
• Varnostne grožnje: V kritičnih primerih je možno uničenje rotorja pri visokih hitrostih, kar predstavlja neposredno grožnjo življenju in zdravju osebja.

2. poglavje: Diagnostika vibracij - umetnost natančne diagnoze

Pravilna diagnoza je temelj uspešnega uravnoteženja. Preden se lotimo korekcije mase, je treba z veliko gotovostjo ugotoviti, da je neravnovesje dejansko glavni vzrok prekomernih vibracij. Ta razdelek je posvečen instrumentalnim metodam, ki omogočajo ne le odkrivanje težave, temveč tudi natančno identifikacijo njene narave.

2.1. Zakaj vibracije niso vedno neravnovesje: diferencialna diagnoza

Ključno načelo, ki ga mora razumeti vsak vzdrževalec: prekomerne vibracije so simptom, ne diagnoza. Čeprav je neravnovesje eden najpogostejših vzrokov za vibracije ventilatorja, lahko številne druge napake ustvarijo podobne vzorce, ki jih je treba izključiti pred začetkom dela. uravnoteženje izpušnih plinov delo.

Glavne napake, ki se "maskirajo" kot neravnovesje:

• Neusklajenost: Neusklajenost gredi med motorjem in ventilatorjem. V spektru vibracij je značilen znaten vrh pri dvojni delovni frekvenci (2x), zlasti v aksialni smeri.
• Mehanska zrahljanost: Zrahljanje vijakov nosilnih ležajev, razpoke v temeljnem okvirju. Kaže se kot vrsta harmonikov tekoče frekvence (1x, 2x, 3x itd.) in v hujših primerih kot podharmoniki (0,5x, 1,5x).
• Okvare kotalnih ležajev: Lupljenje, razpoke na drijskih stezah ali kotalnih elementih. Ustvarjanje vibracij pri značilnih visokofrekvenčnih, nesinhronih (ne večkratnikih vrtilne frekvence) komponentah, izračunanih iz geometrije ležaja.
• Upognjena gred: Ustvarja vibracije tako pri delujoči (1x) kot pri dvojni delujoči (2x) frekvenci, kar močno otežuje diagnozo in zahteva obvezno uporabo fazne analize za razlikovanje od neravnovesja in neusklajenosti.
• Resonanca: Ostro, večkratno ojačanje vibracij, ko se obratovalna vrtilna frekvenca ujema z eno od naravnih frekvenc konstrukcije. Tega izjemno nevarnega stanja ni mogoče odpraviti z uravnoteženjem.

2.2. Komplet orodij specialista: Inženirjeve oči in ušesa

Natančna diagnostika vibracij in nadaljnje uravnoteženje izpušnih plinov zahtevajo specializirano opremo:

• Senzorji vibracij (merilniki pospeška): Primarna sredstva za zbiranje podatkov. Za popolno tridimenzionalno sliko vibracij stroja so senzorji nameščeni na ohišjih ležajev v treh medsebojno pravokotnih smereh: vodoravni, navpični in aksialni.
• Prenosni analizatorji/uravnoteževalniki vibracij: Sodobni instrumenti, kot so Balanset-1A združujejo funkcije vibrometra (merjenje celotne ravni vibracij), spektralnega analizatorja s hitro Fourierjevo transformacijo (FFT), faznega merilnika in kalkulatorja za uravnoteženje. Omogočajo popolno diagnostiko in uravnoteženje neposredno na mestu delovanja opreme.
• Tahometer (optični ali laserski): Sestavni del vsakega kompleta za uravnoteženje. Potreben za natančno merjenje hitrosti vrtenja in sinhronizacijo faznih meritev. Za delovanje se na gred ali drug vrteči se del namesti majhen košček odsevnega traku.
• Programska oprema: Specializirana programska oprema omogoča vzdrževanje podatkovnih baz opreme, analizo trendov vibracij skozi čas, izvajanje poglobljene spektralne diagnostike in samodejno ustvarjanje delovnih poročil.

2.3. Branje vibracijskih spektrov (FFT analiza): Dešifriranje strojnih signalov

Vibracijski signal, izmerjen z merilnikom pospeška, predstavlja kompleksno amplitudno-časovno odvisnost. Za diagnostiko je tak signal slabo informativen. Ključna metoda analize je hitra Fourierjeva transformacija (FFT), ki matematično razgradi kompleksni časovni signal v njegov frekvenčni spekter. Spekter natančno pokaže, katere frekvence vsebujejo vibracijsko energijo, kar omogoča identifikacijo teh virov vibracij.

Ključni indikator neravnovesja v spektru vibracij je prisotnost dominantnega vrha pri frekvenci, ki je natančno enaka vrtilni frekvenci rotorja. Ta frekvenca je označena kot 1x. Amplituda (višina) tega vrha je neposredno sorazmerna z velikostjo neravnovesja.

2.4. Ključna vloga fazne analize: potrditev diagnoze

Fazna analiza je močno orodje, ki omogoča dokončno potrditev diagnoze "neravnovesja" in ga loči od drugih napak, ki se kažejo tudi pri delovni frekvenci 1x.

Faza je v bistvu časovno razmerje med dvema vibracijskima signaloma enake frekvence, merjeno v stopinjah. Prikazuje, kako se različne strojne točke premikajo druga glede na drugo in glede na odsevno oznako na gredi.

Določanje vrste neravnovesja po fazah:

• Statično neravnovesje: Oba ležajna nosilca se premikata sinhrono, "v fazi". Zato bo razlika faznega kota, izmerjena pri dveh nosilcih v isti radialni smeri, blizu 0° (±30°).
• Parno ali dinamično neravnovesje: Nosilci izvajajo nihajno gibanje "v antifazi". Fazna razlika med njimi bo torej blizu 180° (±30°).

Naprave

Prenosni balanser in analizator vibracij Balanset-1A

€1,751.00

Deli

Senzor vibracij

€90.00

Deli

Optični senzor (laserski tahometer)

€124.00

Naprave

Balanset-4

€6,803.00

Deli

Magnetno stojalo velikosti 60 kgf

€46.00

Deli

Reflektivni trak

€10.00

Naprave

Dinamični balanser "Balanset-1A" OEM

€1,561.00

3. poglavje: Praktični vodnik za uravnoteženje – metode po korakih in strokovni nasveti

Ta razdelek predstavlja podrobna navodila po korakih za izvajanje uravnoteženje izpušnih plinov delo, od pripravljalnih operacij do specializiranih tehnik za različne vrste izpušnih ventilatorjev.

3.1. Pripravljalna faza - 50% uspeha

Kakovostna priprava je ključ do uspeha in varnosti uravnoteženje izpušnih plinovZanemarjanje te faze pogosto vodi do napačnih rezultatov in izgube časa.

Varnost na prvem mestu:

Pred začetkom kakršnih koli del mora biti oprema popolnoma izklopljena iz električnega omrežja. Za preprečevanje nenamernega zagona se uporabljajo standardni postopki zaklepanja/označevanja (LOTO). Preveriti je treba odsotnost napetosti na sponkah motorja.

Čiščenje in vizualni pregled:

To ni predhodno, temveč primarno delovanje. Rotor je treba temeljito očistiti vseh nakopičenih snovi – umazanije, prahu, produktov. V mnogih primerih že samo kakovostno čiščenje popolnoma odpravi ali znatno zmanjša neravnovesje, zaradi česar nadaljnje uravnoteženje ni potrebno. Po čiščenju se opravi skrben vizualni pregled lopatic, diskov in zvarov glede razpok, udrtin, deformacij in znakov obrabe.

Mehanski pregled ("hierarhija intervencij"):

Pred popravkom porazdelitve mase je treba preveriti mehansko trdnost celotnega sklopa:

• Zategovanje vijačnih spojev: Preverite in po potrebi privijte vijake, s katerimi je rotor pritrjen na pesto, pesto na gred, ohišja ležajev na okvir in sidrne vijake okvirja na temelj.
• Preverjanje geometrije: Z uporabo merilnih ur preverite radialno in aksialno opletanje gredi in rotorja. Prav tako vizualno ali z uporabo šablon in merilnih orodij preverite poravnavo lopatic in enakomernost njihovega napadalnega kota.

3.2 Statično uravnoteženje: preproste metode za preproste primere

Statično uravnoteženje se uporablja pri ozkih rotorjih v obliki diska (npr. rotorjih z majhnim razmerjem L/D), kadar je dinamično uravnoteženje tehnično nemogoče ali ekonomsko nepraktično.

Metoda z ostrim robom:

Klasična in zelo natančna metoda. Rotor (odstranjen iz enote) je nameščen na dveh popolnoma vodoravnih, vzporednih in gladkih prizmah ali nosilcih z nizkim trenjem. Pod vplivom gravitacije bo "težka točka" rotorja vedno težila k zavzetju spodnjega položaja. Korekcijska utež je nameščena strogo nasproti (pod kotom 180°) te točke. Postopek se ponavlja, dokler rotor ne ostane v nevtralnem ravnovesju v katerem koli položaju.

Metoda prostega vrtenja ("navpičnica"):

Poenostavljena metoda, ki se uporablja za ventilatorje z nameščenimi lopaticami. Po odstranitvi pogonskih jermenov (če so prisotni) se rotor počasi zavrti in sprosti. Najtežja lopatica se bo spustila navzdol. Popravek se izvede z dodajanjem majhnih uteži (npr. z lepilnim trakom ali magneti) na najlažje lopatice, dokler rotor ne preneha iskati določenega položaja.

3.3. Dinamično uravnoteženje polja: profesionalen pristop

To je glavna metoda za industrijsko uravnoteženje izpušnih plinov, ki se izvaja z uporabo specializiranih instrumentov, kot so Balanset-1A brez razstavljanja opreme. Postopek je sestavljen iz več obveznih korakov.

1. korak: Začetna meritev (začetni preizkus)

• Senzorji vibracij so nameščeni na ohišjih ležajev, na gredi tahometra pa je nameščen odsevni trak.
• Izpušni ventilator se zažene in doseže nazivno delovno hitrost.
• Z analizatorjem vibracij se zabeležijo začetni podatki: amplituda (običajno v mm/s) in fazni kot (v stopinjah) vibracij pri delovni frekvenci 1x. Ti podatki predstavljajo vektor začetnega neravnovesja.

2. korak: Poskusna vožnja z utežmi

Logika: Da instrument natančno izračuna, kako popraviti neravnovesje, je treba v sistem vnesti znano spremembo in opazovati njeno reakcijo. To je namen namestitve poskusne uteži.

• Izbira mase in lokacije: Poskusna utež je izbrana tako, da povzroči opazno, a varno spremembo vektorja vibracij (npr. spremembo amplitude 20-30% in/ali fazni premik 20-30°). Utež je začasno pritrjena v izbrani korekcijski ravnini v znanem kotnem položaju.
• Merjenje: Ponovite zagon in izvedeno meritev ter zabeležite nove vrednosti amplitude in faze.

3. korak: Izračun in namestitev korekcijske teže

Sodobni instrumenti za uravnoteženje, kot so Balanset-1A Samodejno izvede odštevanje vektorja začetnega vibracijskega vektorja od vektorja, dobljenega s poskusno utežjo. Na podlagi te razlike (vektorja vpliva) instrument izračuna natančno maso in natančen kot, pod katerim je treba namestiti trajno korekcijsko utež, da se kompenzira začetno neravnovesje.

Popravek je mogoče izvesti z dodajanjem mase (varjenje kovinskih plošč, nameščanje vijakov z maticami) ali z odvzemom mase (vrtanje lukenj, brušenje). Dodajanje mase je boljše, saj je reverzibilen in bolj nadzorovan postopek.

4. korak: Preverjanje in uravnoteženje trimov

• Po namestitvi trajne korektivne uteži (in odstranitvi poskusne uteži) se izvede verifikacijski tek za oceno rezultata.
• Če se raven vibracij zmanjša, vendar še vedno presega sprejemljive standarde, se izvede uravnoteženje. Postopek se ponovi, vendar se rezultati preverjanja zdaj uporabijo kot začetni podatki. To omogoča iterativni, postopen pristop k zahtevani kakovosti uravnoteženja.

3.4. Eno- ali dvoravninsko uravnoteženje? Praktična merila za izbor

Izbira med enojnim in dvoravninskim uravnoteženjem je ključna odločitev, ki vpliva na uspeh celotnega postopka, še posebej pomembna za uravnoteženje izpušnih plinov aplikacije.

Glavno merilo: Razmerje med dolžino rotorja (L) in premerom (D).

• Če L/D < 0,5 in hitrost vrtenja manjša od 1000 vrt/min, običajno prevladuje statično neravnovesje in zadostuje uravnoteženje v eni ravnini.
• Če je L/D > 0,5 ali je hitrost vrtenja visoka (> 1000 vrt/min), začne pomembno vlogo neravnovesje para, kar zahteva dvoravninsko uravnoteženje za odpravo.

3.5. Posebnosti uravnoteženja previsnih ventilatorjev

Nadzemni izpušni ventilatorji, pri katerih se delovno kolo (impeler) nahaja zunaj ležajnih opor, predstavljajo posebno težavo pri uravnoteženju.

Težava: Takšni sistemi so po naravi dinamično nestabilni in izjemno občutljivi na neravnovesje, zlasti tipa parov. To se pogosto kaže kot nenormalno visoke aksialne vibracije.

Zapleti: Uporaba standardnih dvoravninskih metod za previsne rotorje pogosto vodi do nezadovoljivih rezultatov ali zahteva namestitev premalo velikih korektivnih uteži. Odziv sistema na poskusno utež je lahko neintuitiven: na primer, namestitev uteži na rotor lahko povzroči večjo spremembo vibracij na daljni opori (pri motorju) kot na bližnji.

Priporočila: Uravnoteženje prečnih ventilatorjev zahteva večje strokovne izkušnje in razumevanje dinamike. Pogosto je potrebna uporaba specializiranih programskih modulov v analizatorjih vibracij, ki uporabljajo metodo ločevanja statičnih/parnih sil za natančnejši izračun korektivne mase.

Oddelek 4: Kompleksni primeri in strokovne tehnike

Tudi ob strogem upoštevanju postopkov se lahko strokovnjaki srečajo s situacijami, ko standardni pristopi ne prinesejo rezultatov. Ti primeri zahtevajo poglobljeno analizo in uporabo nestandardnih tehnik.

4.1. Tipične napake in kako se jim izogniti

Napaka 1: Napačna diagnoza

Najpogostejša in najdražja napaka - poskus uravnoteženja vibracij, ki jih povzročajo nepravilna poravnava, mehanska zračnost ali resonanca.

Rešitev: Vedno začnite s popolno analizo vibracij (spektralna in fazna analiza). Če spekter ne kaže jasne prevlade vrhov 1x, so pa prisotni pomembni vrhovi na drugih frekvencah, se uravnoteženje ne more začeti, dokler se ne odpravi glavni vzrok.

Napaka 2: Ignoriranje pripravljalne faze

Preskakovanje čiščenja rotorja ali preverjanja privijanja vijačnih spojev.

Rešitev: Strogo upoštevajte "hierarhijo posegov", opisano v poglavju 3.1. Čiščenje in zategovanje nista možnosti, temveč obvezni prvi koraki.

Napaka 3: Odstranitev vseh starih uteži za uravnoteženje

To dejanje uniči prejšnje (morda tovarniške) rezultate uravnoteženja in pogosto znatno oteži delo, saj lahko začetno neuravnoteženost postane zelo velika.

Rešitev: Nikoli ne odstranjujte vseh uteži brez utemeljenega razloga. Če se je na rotorju od prejšnjih uravnoteženj nabralo veliko majhnih uteži, jih lahko odstranite, nato pa njihovo vektorsko vsoto združite v eno enakovredno utež in jo namestite na svoje mesto.

Napaka 4: Nepreverjanje ponovljivosti podatkov

Začetek uravnoteženja z nestabilnimi začetnimi odčitki amplitude in faze.

Rešitev: Pred namestitvijo poskusne uteži izvedite 2-3 kontrolne zagone. Če amplituda ali faza "lebdi" od začetka do zagona, to kaže na prisotnost kompleksnejše težave (resonanca, toplotni lok, aerodinamična nestabilnost). Uravnoteženje v takšnih pogojih ne bo dalo stabilnih rezultatov.

4.2. Uravnoteženje blizu resonance: Ko je fazna kriva

Težava: Ko je hitrost delovanja ventilatorja za odvod zraka zelo blizu eni od frekvenc lastnih vibracij sistema (resonanci), postane fazni kot izjemno nestabilen in zelo občutljiv na najmanjša nihanja hitrosti. Zaradi tega so standardni vektorski izračuni, ki temeljijo na meritvah faze, netočni ali popolnoma nemogoči.

Rešitev: Metoda štirih prehodov

Bistvo: Ta edinstvena metoda uravnoteženja ne uporablja faznih meritev. Izračun korektivne teže se izvaja izključno na podlagi sprememb amplitude vibracij.

Postopek: Metoda zahteva štiri zaporedne ponovitve:

1. Izmerite začetno amplitudo vibracij
2. Izmerite amplitudo s poskusno utežjo, nameščeno v pogojnem položaju 0°
3. Izmerite amplitudo z isto utežjo, premaknjeno na 120°
4. Izmerite amplitudo z isto utežjo, premaknjeno na 240°

Na podlagi štirih dobljenih vrednosti amplitude se konstruira grafična rešitev (metoda presečišča krogov) ali izvede matematični izračun, ki omogoča določitev potrebne mase in kota namestitve korektivne uteži.

4.3. Ko problem ni ravnovesje: strukturne in aerodinamične sile

Strukturne težave:

Šibki ali razpokani temelji, zrahljani nosilci lahko resonirajo z delovno frekvenco izpušnega ventilatorja, kar večkrat pomnoži vibracije.

Diagnoza: Za določitev strukturnih naravnih frekvenc v izklopljenem stanju se uporabi udarni preizkus (bump test). Izvaja se s posebnim modalnim kladivom in merilnikom pospeška. Če je ena od najdenih naravnih frekvenc blizu delovne vrtilne frekvence, je težava dejansko resonanca.

Aerodinamične sile:

Turbulenca zračnega toka na vstopu (zaradi ovir ali pretirano zaprte lopute, tako imenovane "stradanje ventilatorja") ali izstopu lahko povzroči nizkofrekvenčne, pogosto nestabilne vibracije, ki niso povezane z neravnovesjem mase.

Diagnoza: Izvede se preskus z aerodinamično spremembo obremenitve pri konstantni hitrosti vrtenja (npr. s postopnim odpiranjem/zapiranjem blažilnika). Če se raven vibracij bistveno spremeni, je njihova narava verjetno aerodinamična.

4.4. Analiza resničnih primerov (študije primerov)

Primer 1 (Resonanca):

V enem dokumentiranem primeru uravnoteženje dovodnega ventilatorja z uporabo standardne metode ni dalo rezultatov zaradi izjemno nestabilnih faznih odčitkov. Analiza je pokazala, da je bila delovna hitrost (29 Hz) zelo blizu naravni frekvenci rotorja (28 Hz). Uporaba štirifazne metode, neodvisno od faze, je omogočila uspešno zmanjšanje vibracij na sprejemljivo raven in zagotovila začasno rešitev do zamenjave ventilatorja z zanesljivejšim.

Primer 2 (več napak):

Analiza vibracij odsesovalnih ventilatorjev v tovarni sladkorja je razkrila kompleksne težave. En spekter ventilatorja je pokazal kotno neporavnanost (visoki vrhovi 1x in 2x v aksialni smeri), drugi pa mehansko zrahljanost (enakomerni harmoniki 1x, 2x, 3x). To kaže na pomen zaporednega odpravljanja napak: najprej sta bili izvedeni poravnava in zategovanje pritrdilnih elementov, šele nato pa je bilo po potrebi izvedeno uravnoteženje.

Oddelek 5: Standardi, tolerance in preventivno vzdrževanje

Zadnja faza vsakega tehničnega dela je ocena njegove kakovosti v skladu z regulativnimi zahtevami in razvoj strategije za dolgoročno vzdrževanje opreme v ustreznem stanju.

5.1 Pregled ključnih standardov (ISO)

Za ocenjevanje kakovosti uravnoteženja in stanja vibracij izpušnih ventilatorjev se uporablja več mednarodnih standardov.

ISO 14694:2003:

Glavni standard za industrijske ventilatorje. Določa zahteve za kakovost uravnoteženja in najvišje dovoljene ravni vibracij, odvisno od kategorije uporabe ventilatorja (BV-1, BV-2, BV-3 itd.), moči in vrste namestitve.

ISO 1940-1:2003:

Ta standard določa stopnje kakovosti uravnoteženosti (G) za toge rotorje. Stopnja kakovosti označuje dovoljeno preostalo neuravnoteženost. Za večino industrijskih ventilatorjev za odvod zraka veljajo naslednje stopnje:

• G6.3: Standardna industrijska kakovost, primerna za večino splošnih industrijskih aplikacij.
• G2.5: Izboljšana kakovost, potrebna za visokohitrostne ali posebej kritične izpušne ventilatorje, kjer so zahteve glede vibracij strožje.

ISO 10816-3:2009:

Ureja ocenjevanje vibracij industrijskih strojev na podlagi meritev na nevrtljivih delih (npr. ohišjih ležajev). Standard uvaja štiri območja stanja:

• Območje A: "Dobro" (nova oprema)
• Območje B: "Zadovoljivo" (dovoljeno neomejeno delovanje)
• Območje C: "Sprejemljivo za omejen čas" (potrebna je identifikacija in odprava vzroka)
• Območje D: "Nesprejemljivo" (vibracije lahko povzročijo škodo)

ISO 14695:2003:

Ta standard določa enotne metode in pogoje za meritve vibracij industrijskih ventilatorjev, potrebne za zagotavljanje primerljivosti in ponovljivosti rezultatov, pridobljenih v različnih časih in na različni opremi.

5.2 Dolgoročna strategija: Vključitev v program prediktivnega vzdrževanja

Uravnoteženje izpušnih plinov ne bi smeli obravnavati kot enkratno popravilo. Je sestavni del sodobne strategije napovednega vzdrževanja.

Redno spremljanje vibracij (npr. z zbiranjem podatkov o poti s prenosnimi analizatorji) omogoča sledenje stanju opreme skozi čas. Analiza trendov, zlasti postopna rast amplitude vibracij pri delovni frekvenci 1x, je zanesljiv kazalnik razvoja neravnovesja.

Ta pristop omogoča:

• Načrtovanje uravnoteženja vnaprej, preden raven vibracij doseže kritične vrednosti, določene s standardom ISO 10816-3.
• Preprečevanje sekundarnih poškodb ležajev, sklopk in podpornih konstrukcij, ki se neizogibno pojavijo med dolgotrajnim delovanjem s prekomernimi vibracijami.
• Odprava nenačrtovanih izpadov zaradi nujnih primerov s pretvorbo popravil v načrtovano preventivno kategorijo.

Ustvarjanje elektronske baze podatkov o stanju vibracij ključne opreme in redna analiza trendov sta osnova za sprejemanje tehnično utemeljenih in ekonomsko učinkovitih odločitev o vzdrževanju, kar na koncu poveča zanesljivost in splošno učinkovitost proizvodnje.