Förstå trestegsmetoden vid rotorbalansering
Definition: Vad är trestegsmetoden?
Den trekörningsmetod är det mest använda förfarandet för tvåplans (dynamisk) balansering. Det avgör korrigeringsvikter behövs i två korrigeringsplan med exakt tre mätomgångar: en initial omgång för att fastställa baslinjen obalans tillstånd, följt av två på varandra följande provvikt körningar (en för varje korrigeringsplan).
Denna metod ger en optimal balans mellan noggrannhet och effektivitet, vilket kräver färre maskinstarter och -stopp än fyrkörningsmetod samtidigt som tillräckliga data tillhandahålls för att beräkna effektiva korrigeringar för de flesta industriella balansering applikationer.
Trestegsproceduren: Steg för steg
Förfarandet följer en enkel, systematisk sekvens:
Körning 1: Initial baslinjemätning
Maskinen körs med sin balanserade hastighet i sitt obalanserade, befintliga skick. Vibration mätningar görs vid båda lagerplatserna (betecknade som Lager 1 och Lager 2), och båda registreras amplitud och fasvinkel. Dessa mätningar representerar vibrationsvektorerna orsakade av den ursprungliga obalansfördelningen.
- Mät vid bäring 1: Amplitud A₁, Fas θ₁
- Mät vid bäring 2: Amplitud A₂, Fas θ₂
- Ändamål: Fastställer det grundläggande vibrationstillståndet (O₁ och O₂) som måste korrigeras
Körning 2: Provvikt i korrigeringsplan 1
Maskinen stoppas och en känd provvikt (T₁) fästs tillfälligt vid en exakt markerad vinkelposition i det första korrigeringsplanet (vanligtvis nära lager 1). Maskinen startas om med samma hastighet och vibrationer mäts igen vid båda lagren.
- Tillägga: Provvikt T₁ vid vinkel α₁ i plan 1
- Mät vid bäring 1: Ny vibrationsvektor (O₁ + effekten av T₁)
- Mät vid bäring 2: Ny vibrationsvektor (O₂ + effekten av T₁)
- Ändamål: Bestämmer hur en vikt i plan 1 påverkar vibrationer vid båda lagren
Balanseringsinstrumentet beräknar inflytandekoefficienter för Plan 1 genom vektorsubtraktion av de initiala mätningarna från dessa nya mätningar.
Körning 3: Provvikt i korrigeringsplan 2
Den första provvikten tas bort och en andra provvikt (T₂) fästs på en markerad position i det andra korrigeringsplanet (vanligtvis nära lager 2). Ytterligare en mätkörning utförs, där vibrationer vid båda lagren återigen registreras.
- Ta bort: Provvikt T₁ från plan 1
- Tillägga: Provvikt T₂ vid vinkel α₂ i plan 2
- Mät vid bäring 1: Ny vibrationsvektor (O₁ + effekten av T₂)
- Mät vid bäring 2: Ny vibrationsvektor (O₂ + effekten av T₂)
- Ändamål: Bestämmer hur en vikt i plan 2 påverkar vibrationer vid båda lagren
Instrumentet har nu en komplett uppsättning med fyra influenskoefficienter som beskriver hur varje plan påverkar varje bäring.
Beräkning av korrigeringsvikterna
Efter att de tre körningarna är klara utför balanseringsprogramvaran vektormatematik för att lösa ut korrigeringsvikterna:
Influenskoefficientmatrisen
Från de tre mätomgångarna bestäms fyra koefficienter:
- α₁₁: Hur plan 1 påverkar bäring 1 (primär effekt)
- α₁₂: Hur plan 2 påverkar lager 1 (korskoppling)
- α₂₁: Hur plan 1 påverkar lager 2 (korskoppling)
- α₂₂: Hur plan 2 påverkar bäring 2 (primär effekt)
Lösa systemet
Instrumentet löser två samtidiga ekvationer för att hitta W₁ (korrigering för plan 1) och W₂ (korrigering för plan 2):
- α₁₁ · W₁ + α₁₂ · W₂ = -O₁ (för att eliminera vibrationer vid lager 1)
- α₂₁ · W₁ + α₂₂ · W₂ = -O₂ (för att eliminera vibrationer vid lager 2)
Lösningen anger både massan och vinkelpositionen som krävs för varje korrektionsvikt.
Slutliga steg
- Ta bort båda provvikterna
- Installera de beräknade permanenta korrigeringsvikterna i båda planen
- Utför en verifieringskörning för att bekräfta att vibrationerna har reducerats till acceptabla nivåer
- Utför vid behov en trimbalansering för att finjustera resultaten
Fördelar med trekörningsmetoden
Trestegsmetoden har blivit branschstandard för tvåplansbalansering på grund av flera viktiga fördelar:
1. Optimal effektivitet
Tre körningar representerar det minimum som behövs för att fastställa fyra influenskoefficienter (ett initialt villkor plus en provkörning per plan). Detta minimerar maskinens stilleståndstid samtidigt som det ger en fullständig systemkarakterisering.
2. Bevisad tillförlitlighet
Årtionden av fälterfarenhet visar att tre körningar ger tillräckliga data för tillförlitlig balansering i de allra flesta industriella applikationer.
3. Tids- och kostnadsbesparingar
Jämfört med metoden med fyra körningar minskar elimineringen av en provkörning balanseringstiden med cirka 20%, vilket innebär minskade stilleståndstider och arbetskostnader.
4. Enklare utförande
Färre körningar innebär mindre hantering av testvikter, färre möjligheter till fel och enklare datahantering.
5. Lämplig för de flesta tillämpningar
För typiska industrimaskiner med måttliga korskopplingseffekter och acceptabla balansering av toleranser, tre körningar ger konsekvent framgångsrika resultat.
När man ska använda trekörningsmetoden
Treomgångsmetoden är lämplig för:
- Rutinmässig industriell balansering: Motorer, fläktar, pumpar, blåsmaskiner – majoriteten av roterande utrustning
- Måttliga precisionskrav: Balanserade kvalitetsgrader från G 2,5 till G 16
- Fältbalanseringsapplikationer: Balansering på plats där det är viktigt att minimera driftstopp
- Stabila mekaniska system: Utrustning med gott mekaniskt skick och linjär respons
- Standard rotorgeometrier: Stela rotorer med typiska längd-till-diameterförhållanden
Begränsningar och när det inte ska användas
Trestegsmetoden kan vara otillräcklig i vissa situationer:
När fyrkörningsmetoden är att föredra
- Krav på hög precision: Mycket snäva toleranser (G 0,4 till G 1,0) där den ytterligare verifieringen av linearitet är värdefull
- Stark korskoppling: När korrigeringsplanen är mycket nära varandra eller styvheten är mycket asymmetrisk
- Okända systemegenskaper: Förstagångsbalansering av ovanlig eller specialanpassad utrustning
- Problemmaskiner: Utrustning som visar tecken på icke-linjärt beteende eller mekaniska problem
När ett enda plan kan vara tillräckligt
- Smala skivformade rotorer där dynamisk obalans är minimal
- När endast ett lagerställe uppvisar betydande vibrationer
Jämförelse med andra metoder
Tre-körning kontra fyra-körningsmetod
| Aspekt | Trepoängskörning | Fyra runs |
|---|---|---|
| Antal körningar | 3 (initiala + 2 försök) | 4 (initial + 2 försök + kombinerat) |
| Tid som krävs | Kortare | ~20% längre |
| Linjäritetskontroll | Nej | Ja (Körning 4 verifierar) |
| Typiska tillämpningar | Rutinmässigt industriarbete | Högprecisionsutrustning för kritiska ändamål |
| Noggrannhet | Bra | Excellent |
| Komplexitet | Lägre | Högre |
Trekörning kontra enplansmetod
Trestegsmetoden skiljer sig fundamentalt från balansering i ett plan, som bara använder två körningar (initial plus en försökskörning) men bara kan korrigera ett plan och inte kan adressera par obalans.
Bästa praxis för att lyckas med trekörningsmetoden
Val av provvikt
- Välj provvikter som producerar 25-50% förändring i vibrationsamplitud
- För liten: Dåligt signal-brusförhållande och beräkningsfel
- För stor: Risk för icke-linjär respons eller osäkra vibrationsnivåer
- Använd liknande storlekar för båda planen för att bibehålla en jämn mätkvalitet
Operativ konsekvens
- Håll exakt samma hastighet under alla tre körningarna
- Tillåt termisk stabilisering mellan körningarna om det behövs
- Säkerställ konsekventa processförhållanden (flöde, tryck, temperatur)
- Använd identiska sensorplaceringar och monteringsmetoder
Datakvalitet
- Ta flera mätningar per körning och beräkna medelvärdet
- Verifiera att fasmätningarna är konsekventa och tillförlitliga
- Kontrollera att provvikterna ger tydligt mätbara förändringar
- Leta efter avvikelser som kan tyda på mätfel
Installationsprecision
- Markera och verifiera noggrant provvikternas vinkelpositioner
- Se till att provvikterna är ordentligt fästa och inte förskjuts under körning
- Installera slutliga korrektionsvikter med samma noggrannhet och precision
- Dubbelkolla massor och vinklar före slutkörning
Felsökning av vanliga problem
Dåliga resultat efter korrigering
Möjliga orsaker:
- Korrektionsvikter installerade i fel vinklar eller med fel massa
- Driftförhållandena ändrades mellan provkörningar och korrigeringsinstallation
- Mekaniska problem (löshet, feljustering) åtgärdades inte före balansering
- Icke-linjärt systemsvar
Provvikter ger litet svar
Lösningar:
- Använd större provvikter eller placera dem med större radie
- Kontrollera sensormontering och signalkvalitet
- Kontrollera att driftshastigheten är korrekt
- Överväg om systemet har mycket hög dämpning eller mycket låg responskänslighet
Inkonsekventa mätningar
Lösningar:
- Ge mer tid för termisk och mekanisk stabilisering
- Förbättra sensormonteringen (använd nitar istället för magneter)
- Isolera från externa vibrationskällor
- Åtgärda mekaniska problem som orsakar varierande beteende
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 