Разумевање почетне неравнотеже
Дефиниција: Шта је почетна неравнотежа?
Почетна неравнотежа (такође се назива оригинална неравнотежа или пронађена неравнотежа) је неравнотежа услов који постоји у ротору пре било ког балансирање примењене су корекције. Представља основно стање ротора и мери се током првог покретања поступка балансирања. Величина и угаона локација почетног дисбаланса одређују се мерењем вибрација амплитуда и фаза док ротор ради својом балансирајућом брзином.
Почетна неравнотежа је почетна тачка за све прорачуне балансирања и пружа референцу у односу на коју се мери ефикасност поступка балансирања. Након што је балансирање завршено, свака преостала неравнотежа се назива преостали дисбаланс.
Извори почетне неравнотеже
Почетна неравнотежа може настати из бројних извора током производње, монтаже и рада:
1. Производне толеранције
Чак и уз прецизну производњу, савршена симетрија је немогућа. Извори укључују:
- Варијације густине материјала: Нехомогени материјал или унутрашње шупљине и инклузије стварају масене асиметрије.
- Толеранције обраде: Мала одступања од савршене концентричности, као што су одступање или ексцентричност, доводе до неуравнотежености.
- Варијације дебљине зида: Код ливених или фабричких ротора, варијације у дебљини зида стварају неравномерну расподелу масе.
- Порозност и недостаци ливења: Ваздушни џепови, скупљање или укључивање згуре у одливцима утичу на расподелу масе.
2. Грешке и варијације при монтажи
Када су ротори састављени од више компоненти, може доћи до неравнотеже:
- Слагање толеранција: Појединачне компоненте могу бити добро избалансиране, али када се склопе, њихове мале неравнотеже могу се векторски сабрати и створити значајну укупну неравнотежу.
- Кључне везе: Кључеви, жлебови за кључеве и жлебови по својој природи стварају асиметрију.
- Рупе за вијке и причвршћивачи: Неравномерно распоређене рупе за вијке или недостајући/различити причвршћивачи стварају неравнотежу.
- Термички и пресовани спојеви: Компоненте које су спајане скупљањем или пресоване заједно можда нису савршено концентричне.
3. Оперативни узроци
Неуравнотеженост се може развити током рада, повећавајући се у односу на првобитно уравнотежено стање ротора:
- Нагомилавање материјала: Накупљање прљавштине, прашине, каменца или процесног материјала на лопатицама вентилатора, импелерима или површинама ротора.
- Ерозија и хабање: Неравномерни губитак материјала услед абразије, корозије или кавитације.
- Поломљени или недостајући делови: Изгубљене лопатице вентилатора, поломљене лопатице импелера или померене компоненте.
- Деформација: Савијање, искривљавање или пластична деформација услед удара, прегревања или преоптерећења.
- Лабаве компоненте: Делови који су се олабавили и померили положај.
4. Активности одржавања и поправке
Иронично, радови на одржавању понекад могу довести до неравнотеже:
- Замена компоненти деловима који имају различиту масу или расподелу масе
- Поправке заваривања које асиметрично додају масу
- Прерада или машинска обрада која неравномерно уклања материјал
- Боја или премаз нанесени неравномерно
Како се мери почетна неравнотежа
Почетна неравнотежа се квантификује током првог мерења поступка балансирања:
Параметри мерења
- Амплитуда вибрација: Величина компоненте вибрације од 1X (једном по обртају), обично мерена у mm/s, in/s или mils. Ово је директно у корелацији са тежином неравнотеже.
- Фазни угао: Угаона локација тешке тачке, мерена у степенима у односу на референтну ознаку (обично детектована помоћу кључни фазор или тахометар). Фазни угао показује где се налази маса неуравнотежености.
- Speed: Брзина ротације при којој се мерења врше, јер сила неравнотеже, зависи од брзине.
Векторска репрезентација
Почетна неравнотежа је представљена као вектор “О” (за “Оригинал”) са величином и правцем. Овај вектор се обично приказује на поларни графикон, где:
- Дужина вектора представља амплитуду вибрација
- Угао вектора представља фазу (локацију тешке тачке)
Значај у процесу балансирања
Почетно мерење неравнотеже служи неколико кључних функција:
1. Основа за корекције
Сви прорачуни балансирања се односе на почетни дисбаланс. Циљ балансирања је да се дода корекциони тегови који производе вектор вибрација једнак и супротан почетном вектору неравнотеже, тиме га поништавајући.
2. Процена озбиљности
Величина почетне неравнотеже указује на то колико је проблем озбиљан и помаже у одређивању:
- Да ли је потребно балансирање или прво треба решити друге механичке проблеме
- Одговарајућа величина пробни тегови користити
- Да ли се неравнотежа може исправити у једном покушају балансирања или захтева више итерација
3. Праћење напретка
Упоређивањем почетне неравнотеже са преостали дисбаланс Након што се примене корекције, ефикасност поступка балансирања може се квантификовати. Добро балансирање обично смањује вибрације за 70-90% или више од почетног нивоа.
4. Израчунавање коефицијента утицаја
У метода коефицијента утицаја, вектор почетне неравнотеже се одузима од вектора вибрација измереног током вожње пробне тежине да би се изоловао ефекат пробне тежине: T = (O+T) – O, где је O почетна неравнотежа, а T ефекат пробне тежине.
Однос према резидуалној неравнотежи
Крајњи циљ балансирања је смањење почетне неравнотеже на прихватљиво низак ниво преостали дисбаланс. Однос је:
- Почетна неравнотежа: Услов “пре”
- Исправка: Поступак балансирања и постављање тежине
- Преостали дисбаланс: Стање “после”
Идеално, преостали дисбаланс треба да буде мањи од 10-30% почетног дисбаланса, при чему специфични циљ зависи од захтева квалитета балансирања ротора према стандардима као што су ИСО 21940-11.
Типични почетни нивои неуравнотежености
Величина почетне неравнотеже значајно варира у зависности од типа опреме и историје сервисирања:
Нови или недавно балансирани ротори
Вибрације се обично крећу од 0,5 до 2,0 mm/s (0,02 до 0,08 in/s) за индустријске машине. Ово представља добре до прихватљиве услове равнотеже.
Умерено неуравнотежени ротори
Вибрације у опсегу од 2,0 до 7,0 мм/с (0,08 до 0,28 инча/с) указују на то да ротор ускоро треба балансирати. Ово је уобичајено стање за опрему која захтева рутинско одржавање.
Озбиљно неуравнотежени ротори
Вибрације изнад 7,0 mm/s (0,28 in/s) указују на озбиљну неравнотежу која захтева хитну пажњу. Ово може бити последица недостајућег сечива, великог накупљања или већег оштећења компоненте.
Напомена: Ове вредности су опште смернице за типичне индустријске машине. Специфични прихватљиви нивои зависе од типа машине, величине, брзине и монтаже, како је дефинисано стандардима као што је ISO 20816.
Документација и извештавање
Почетна мерења неравнотеже треба увек документовати као део записа о балансирању:
- Амплитуда и фаза вибрација на свакој тачки мерења
- Радна брзина током мерења
- Датум и идентификација опреме
- Сви видљиви узроци неравнотеже примећени током прегледа
Ова документација пружа историјски запис о стању ротора и помаже у идентификовању трендова током времена, као што је да ли се неуравнотеженост полако повећава због оперативних узрока.