Balansering av fläktar

Publicerad av Nikolai Shelkovenko på

Portabel balanserare & vibrationsanalysator Balanset-1A

Portabel balanserare & vibrationsanalysator Balanset-1A

€1,751.00

Balanset-1A är utrustad med 2 kanaler och är konstruerad för dynamisk balansering i två plan. Detta gör den lämplig för ett brett spektrum av applikationer, inklusive krossar, fläktar, mulchers, skruvar på skördetröskor, axlar, centrifuger, turbiner och många andra. Dess mångsidighet Läs mer på...

Artikelnr: BS-1
Kategori:

Balansering av fläktar

(Information hämtad från ISO 31350-2007 VIBRATION. INDUSTRIFLÄKTAR. KRAV PÅ PRODUCERAD VIBRATION OCH BALANSERINGSKVALITET)

Vibrationer som produceras av fläkten är en av dess viktigaste tekniska egenskaper. Den indikerar kvaliteten på produktens konstruktion och tillverkning. Ökade vibrationer kan tyda på felaktig installation av fläkten, försämring av dess tekniska skick etc. Av denna anledning mäts fläktvibrationer vanligtvis under acceptanstester, under installation före driftsättning samt när man utför ett program för övervakning av maskinens tillstånd. Uppgifter om fläktens vibrationer används också vid konstruktionen av dess stöd- och anslutningssystem (kanaler). Vibrationsmätningar utförs vanligtvis med öppna sug- och utloppsportar, men det bör noteras att fläktvibrationer kan variera avsevärt med förändringar i luftflödets aerodynamik, rotationshastighet och andra egenskaper.
ISO 10816-1-97, ISO 10816-3-2002 och ISO 31351-2007 fastställer mätmetoder och definierar platser för vibrationssensorer. Om vibrationsmätningar utförs för att bedöma deras inverkan på kanalen eller fläktbasen, väljs mätpunkterna i enlighet med detta.
Mätningar av fläktvibrationer kan vara kostsamma och ibland överstiger kostnaden för dem avsevärt kostnaden för att tillverka själva produkten. Därför bör eventuella begränsningar av värdena för enskilda diskreta vibrationskomponenter eller vibrationsparametrar i frekvensband endast införas när överskridande av dessa värden indikerar ett fläktfel. Antalet mätpunkter för vibrationer bör också begränsas utifrån den avsedda användningen av mätresultaten. Vanligtvis är det tillräckligt att mäta vibrationer vid fläktstöden för att bedöma fläktens vibrationstillstånd.
Basen är det som fläkten är monterad på och som ger det nödvändiga stödet för fläkten. Basens massa och styvhet väljs för att förhindra förstärkning av den vibration som överförs genom den.
Stöden är av två typer:
  • Eftergivligt stöd: Ett fläktstödsystem som är konstruerat så att stödets första egenfrekvens är betydligt lägre än fläktens rotationsfrekvens vid drift. Vid bestämning av stödets eftergivlighet bör hänsyn tas till elastiska insatser mellan fläkten och stödstrukturen. Stödets eftergivlighet säkerställs genom att fläkten hängs upp på fjädrar eller att stödet placeras på elastiska element (fjädrar, gummiisolatorer etc.). Den naturliga frekvensen för upphängningssystemet - fläkten är vanligtvis mindre än 25% av den frekvens som motsvarar den minsta rotationshastigheten för den testade fläkten.
  • Styvt stöd: Ett fläktstödssystem som är konstruerat så att stödets första egenfrekvens är betydligt högre än driftrotationsfrekvensen. Fläktfundamentets styvhet är relativ. Den bör beaktas i jämförelse med maskinlagrens styvhet. Förhållandet mellan lagerhusets vibrationer och basens vibrationer beskriver inverkan av basens eftergivlighet. Basen kan anses vara styv och tillräckligt massiv om amplituden för basens vibrationer (i alla riktningar) nära maskinens fötter eller stödram är mindre än 25% av det maximala vibrationsmätningsresultatet som erhållits vid närmaste lagerstöd (i alla riktningar).
Eftersom massan och styvheten hos den tillfälliga bas på vilken fläkten är installerad under fabriksprovningen kan skilja sig avsevärt från installationsförhållandena på driftplatsen, gäller gränsvärdena för fabriksförhållandena för smalbandsvibrationer i rotationsfrekvensområdet och för fläktprovning på plats - för bredbandsvibrationer, vilket bestämmer maskinens totala vibrationstillstånd. Driftplatsen är den slutliga installationsplatsen för fläkten, för vilken driftförhållandena definieras.
Fan-kategorier (BV-kategorier)
Fläktar kategoriseras baserat på egenskaperna för deras avsedda användning, klasser för balanseringsnoggrannhet och rekommenderade gränsvärden för vibrationsparametrar. Fläktens konstruktion och syfte är kriterier som gör det möjligt att klassificera många typer av fläktar enligt acceptabla obalansvärden och vibrationsnivåer (BV-kategorier).
I tabell 1 presenteras de kategorier som fläktarna kan hänföras till baserat på deras användningsförhållanden, med hänsyn till tillåtna obalansvärden och vibrationsnivåer. Fläktkategorin bestäms av tillverkaren.

Tabell 1 - Fläktkategorier

Villkor för ansökan Exempel Effektförbrukning, kW BV-kategori
Bostads- och kontorslokaler Tak- och vindsfläktar, luftkonditioneringsapparater för fönster ≤ 0.15 BV-1
> 0.15 BV-2
Byggnader och jordbruksfastigheter Fläktar för ventilations- och luftkonditioneringssystem; Fläktar i serieutrustning ≤ 3.7 BV-2
> 3.7 BV-3
Industriella processer och kraftgenerering Fläktar i slutna utrymmen, gruvor, transportörer, pannor, vindtunnlar, gasreningssystem ≤ 300 BV-3
> 300 se ISO 10816-3
Transport, inklusive marina fartyg Fans på lokomotiv, lastbilar och bilar ≤ 15 BV-3
> 15 BV-4
Tunnlar Fläktar för ventilation av tunnelbanor, tunnlar och garage ≤ 75 BV-3
> 75 BV-4
Alla BV-4
Petrokemisk produktion Fläktar för avlägsnande av farliga gaser och som används i andra teknologiska processer ≤ 37 BV-3
> 37 BV-4
Produktion av datachip Fläktar för att skapa rena rum Alla BV-5
Anteckningar
1 Denna standard omfattar endast fläktar med effekt mindre än 300 kW. Vibrationsbedömningen av fläktar med större effekt görs enligt ISO 10816-3. Elektriska motorer i standardserier kan dock ha en märkeffekt på upp till 355 kW. Fläktar med sådana elmotorer bör godkännas enligt denna standard.
2 Tabell 1 gäller inte för lågvarviga lätta axialfläktar med stor diameter (vanligtvis från 2800 till 12500 mm) som används i värmeväxlare, kyltorn etc. Balanseringsnoggrannhetsklassen för sådana fläktar bör vara G16 och fläktkategorin - BV-3
Vid inköp av enskilda rotorelement (hjul eller pumphjul) för senare montering på fläkten, bör dessa elements klass för balanseringsnoggrannhet (se tabell 2) följas, och vid inköp av fläkten som helhet bör resultaten av vibrationstester i fabrik (tabell 4) och vibrationer på plats (tabell 5) också beaktas. Vanligtvis är man överens om dessa egenskaper, så att valet av fläkt kan göras baserat på dess BV-kategori.
Den kategori som anges i tabell 1 är typisk för normal användning av fläktar, men i motiverade fall kan kunden begära en fläkt med en annan BV-kategori. Det rekommenderas att fläktens BV-kategori, klass för balanseringsnoggrannhet och acceptabla vibrationsnivåer specificeras i avtalet om leverans av utrustning.
Ett separat avtal kan ingås mellan kunden och tillverkaren angående fläktens installationsförhållanden, så att fabriksprovningen av den monterade fläkten tar hänsyn till de planerade installationsförhållandena på driftplatsen. I avsaknad av ett sådant avtal finns det inga begränsningar för typen av bas (styv eller eftergivlig) för fabriksprovningar.

Balansering av fläktar

Allmänna bestämmelser
Fläkttillverkaren ansvarar för att balansera fläktarna i enlighet med gällande regelverk. Denna standard är baserad på kraven i ISO 1940-1. Balansering utförs vanligtvis på mycket känsliga, specialdesignade balanseringsmaskiner, vilket möjliggör en noggrann bedömning av kvarvarande obalans.
Noggrannhetsklasser för fläktbalansering
Klasserna för balanseringsnoggrannhet för fläkthjul tillämpas i enlighet med tabell 2. Fläkttillverkaren kan utföra balansering för flera element i monteringen, vilket kan omfatta, förutom hjulet, axeln, kopplingen, remskivan etc. Dessutom kan enskilda monteringselement kräva balansering.

Tabell 2 - Klasser för balanseringsnoggrannhet

Fläktkategori
Balansering av rotor (hjul) Noggrannhetsklass
BV-1
G16
BV-2
G16
BV-3
G6.3
BV-4
G2.5
BV-5
G1.0
Anmärkning: Fläktar i kategori BV-1 kan inkludera små fläktar som väger mindre än 224 g, för vilka det är svårt att upprätthålla den specificerade balanseringsnoggrannheten. I detta fall bör enhetligheten i massfördelningen i förhållande till fläktens rotationsaxel säkerställas genom tillverkningstekniken.

Mätning av fläktvibrationer

Krav på mätning
Allmänna bestämmelser
Figurerna 1 - 4 visar några möjliga mätpunkter och riktningar på varje fläktlager. De värden som anges i tabell 4 avser mätningar i riktning vinkelrätt mot rotationsaxeln. Mätpunkternas antal och placering för både fabrikstester och mätningar på plats bestäms av tillverkaren eller enligt överenskommelse med kunden. Det rekommenderas att mäta på fläkthjulaxelns (pumphjulets) lager. Om detta inte är möjligt ska givaren installeras på en plats där den kortaste mekaniska förbindelsen mellan givaren och lagret säkerställs. Givaren ska inte monteras på paneler utan stöd, fläkthuset, kapslingselement eller andra platser som inte är direkt anslutna till lagret (sådana mätresultat kan användas, men inte för att bedöma fläktens vibrationstillstånd, utan för att få information om den vibration som överförs till kanalen eller basen - se ISO 31351 och ISO 5348.
Figur 1. Placering av en trekoordinatsgivare för en horisontellt monterad axialfläkt
Figur 2. Placering av en trekoordinatsgivare för en radialfläkt med enkel sugning
Figur 3. Placering av en trekoordinatsgivare för en dubbelsugande radialfläkt
Figur 4. Placering av en trekoordinatsgivare för en vertikalt monterad axialfläkt
Mätningar i horisontell riktning ska utföras i rät vinkel mot axelns axel. Mätningar i vertikal riktning skall utföras i rät vinkel mot den horisontella mätriktningen och vinkelrätt mot fläktaxeln. Mätningar i längsgående riktning ska utföras parallellt med axelaxeln.
Mätningar med sensorer av tröghetstyp
Alla vibrationsvärden som anges i denna standard avser mätningar som gjorts med givare av tröghetstyp, vars signal återger lagerhusets rörelse.
De sensorer som används kan vara antingen accelerometrar eller hastighetssensorer. Särskild uppmärksamhet bör ägnas åt korrekt fastsättning av givarna: utan mellanrum på stödytan, utan svängningar och resonanser. Givarnas och fästsystemets storlek och massa får inte vara för stor för att undvika betydande förändringar i den uppmätta vibrationen. Det totala felet som orsakas av metoden för fastsättning av givare och kalibrering av mätsystemet bör inte överstiga +/- 10% av det uppmätta värdet.
Mätningar med beröringsfria sensorer
Genom överenskommelse mellan användaren och tillverkaren kan krav ställas på den maximalt tillåtna axelförskjutningen (se ISO 7919-1) i glidlager. Motsvarande mätningar kan utföras med hjälp av beröringsfria givare.
I detta fall bestämmer mätsystemet förskjutningen av axelns yta i förhållande till lagerhuset. Det är uppenbart att den tillåtna amplituden för förskjutningar inte bör överstiga värdet för lagerspelet. Lagerspelets värde beror på lagrets storlek och typ, belastningen (radiell eller axiell) och mätriktningen (vissa lagerkonstruktioner har ett elliptiskt hål, för vilket spelet i horisontell riktning är större än i vertikal riktning). De många olika faktorer som måste beaktas gör det inte möjligt att fastställa enhetliga gränser för axelförskjutning, men några rekommendationer presenteras i tabell 3. De värden som anges i denna tabell representerar en procentandel av det totala radiella spelvärdet i lagret i varje riktning.
Tabell 3 - Maximal relativ axelförskjutning inom lagret
Fläktens vibrationstillstånd Maximal rekommenderad förskjutning, procent av frigångsvärdet (längs valfri axel)
Ibruktagande/tillfredsställande tillstånd Mindre än 25%
Varning +50%
Avstängning +70%
1) Värden för radiellt och axiellt spel för ett specifikt lager bör erhållas från dess leverantör.
De angivna värdena tar hänsyn till "falska" förskjutningar av axelns yta. Dessa "falska" förskjutningar visas i mätresultaten eftersom, förutom axelns vibrationer, även mekaniska avvikelser påverkar dessa resultat om axeln är böjd eller har en orund form. Vid användning av en beröringsfri sensor kommer mätresultaten även att omfatta elektriska avvikelser som bestäms av de magnetiska och elektriska egenskaperna hos axelmaterialet vid mätpunkten. Det antas att under driftsättning och efterföljande normal drift av fläkten, bör intervallet för summan av mekaniska och elektriska avvikelser vid mätpunkten inte överstiga det större av två värden: 0,0125 mm eller 25% av det uppmätta förskjutningsvärdet. Rundgångarna bestäms genom att axeln roteras långsamt (med en hastighet på 25 till 400 rpm), när effekten av krafter som orsakas av obalans på rotorn är försumbar. För att uppfylla den fastställda toleransen för rundgång kan ytterligare axelbearbetning krävas. Beröringsfria givare bör om möjligt monteras direkt på lagerhuset.
De angivna gränsvärdena gäller endast för en fläkt som arbetar i sitt nominella läge. Om fläktkonstruktionen medger drift med variabelt varvtal kan högre vibrationsnivåer förekomma vid andra varvtal på grund av den oundvikliga inverkan av resonanser.
Om fläktens konstruktion medger att bladens läge kan ändras i förhållande till luftflödet vid inloppsporten, bör de angivna värdena tillämpas för förhållanden med bladen helt öppna. Det bör noteras att luftflödesstopp, som är särskilt märkbart vid stora bladvinklar i förhållande till luftflödet vid inloppet, kan leda till ökade vibrationsnivåer.

System för supportering av fläktar

Fläktarnas vibrationstillstånd efter installationen bestäms med hänsyn till stödets styvhet. Ett stöd anses vara styvt om den första naturliga frekvensen för systemet "fläkt - stöd" överstiger rotationshastigheten. Vanligtvis kan stödet betraktas som styvt när det är monterat på stora betongfundament och som följsamt när det är monterat på vibrationsisolatorer. En stålram, som ofta används för montering av fläktar, kan tillhöra någon av de två stödtyperna. Vid tveksamhet om vilken typ av fläktstöd som ska användas kan beräkningar eller tester utföras för att fastställa systemets första egenfrekvens. I vissa fall bör fläktstödet betraktas som styvt i en riktning och eftergivligt i en annan.

Gränser för tillåten fläktvibration under fabrikstester

De gränsvärden för vibrationsnivåer som anges i tabell 4 gäller för monterade fläktar. De avser smalbandiga mätningar av vibrationshastigheten vid lagerstöden för den rotationsfrekvens som används vid fabrikstesterna.
Tabell 4 - Gränsvärden för vibrationer under fabrikstester
Fläktkategori Gränsvärde RMS Vibration Hastighet, mm/s
Styvt stöd Stöd för efterlevnad
BV-1 9.0 11.2
BV-2 3.5 5.6
BV-3 2.8 3.5
BV-4 1.8 2.8
BV-5 1.4 1.8
Anteckningar
1 Reglerna för omvandling av vibrationshastighetsenheter till förskjutnings- eller accelerationsenheter för smalbandsvibrationer anges i bilaga A.
2 Värdena i denna tabell gäller för den nominella belastningen och den nominella rotationsfrekvensen för fläkten som arbetar i läget med öppna inloppsledskenor. Gränsvärdena för andra belastningsförhållanden bör överenskommas mellan tillverkaren och kunden, men det rekommenderas att de inte överskrider tabellvärdena med mer än 1,6 gånger.

Gränser för tillåten fläktvibration vid provning på plats

En fläkts vibrationer på driftplatsen beror inte bara på dess balanseringskvalitet. Faktorer relaterade till installationen, såsom stödsystemets massa och styvhet, kommer också att ha ett inflytande. Fläkttillverkaren är därför inte ansvarig för fläktens vibrationsnivå på driftplatsen, såvida detta inte anges i kontraktet.
I tabell 5 anges rekommenderade gränsvärden (i vibrationshastighetsenheter för bredbandsvibrationer på lagerhus) för normal drift av fläktar i olika kategorier.

Tabell 5 - Gränsvärden för vibrationer på driftplatsen

Fläktens vibrationstillstånd Fläktkategori Gränsvärde RMS Vibration Hastighet, mm/s
Styvt stöd Stöd för efterlevnad
Driftsättning BV-1 10 11.2
BV-2 5.6 9.0
BV-3 4.5 6.3
BV-4 2.8 4.5
BV-5 1.8 2.8
Varning BV-1 10.6 14.0
BV-2 9.0 14.0
BV-3 7.1 11.8
BV-4 4.5 7.1
BV-5 4.0 5.6
Avstängning BV-1 __1) __1)
BV-2 __1) __1)
BV-3 9.0 12.5
BV-4 7.1 11.2
BV-5 5.6 7.1
1) Avstängningsnivån för fläktar i kategorierna BV-1 och BV-2 fastställs baserat på långtidsanalys av vibrationsmätningsresultat.
Vibrationerna hos nya fläktar som tas i drift bör inte överstiga "driftsättningsnivån". När fläkten är i drift förväntas dess vibrationsnivå öka på grund av förslitningsprocesser och den kumulativa effekten av påverkande faktorer. En sådan ökning av vibrationerna är i allmänhet naturlig och bör inte ge anledning till oro förrän den når "varningsnivån".
När vibrationsnivån "varning" har uppnåtts är det nödvändigt att undersöka orsakerna till den ökade vibrationen och fastställa åtgärder för att minska den. Fläktens drift i detta tillstånd ska vara under ständig övervakning och begränsas till den tid som krävs för att identifiera åtgärder för att eliminera orsakerna till den ökade vibrationen.
Om vibrationsnivån når "avstängningsnivån" måste åtgärder för att eliminera orsakerna till den ökade vibrationen omedelbart vidtas, annars måste fläkten stoppas. Om man dröjer med att få ner vibrationsnivån till en acceptabel nivå kan det leda till lagerskador, sprickor i rotorn och i fläkthusets svetspunkter, vilket i slutändan kan leda till att fläkten förstörs.
Vid bedömning av fläktens vibrationstillstånd är det viktigt att övervaka förändringar i vibrationsnivåerna över tid. En plötslig förändring av vibrationsnivån indikerar ett behov av omedelbar inspektion av fläkten och underhållsåtgärder. Vid övervakning av vibrationsförändringar bör man inte ta hänsyn till övergångsprocesser som orsakas av t.ex. smörjmedelsbyte eller underhållsåtgärder.

Församlingsförfarandets inflytande

Förutom hjul innehåller fläktar andra roterande element som kan påverka fläktens vibrationsnivå: drivskivor, remmar, kopplingar, motorrotorer eller andra drivanordningar. Om ordervillkoren kräver leverans av fläkten utan drivanordning kan det vara opraktiskt för tillverkaren att utföra monteringstester för att fastställa vibrationsnivåer. I ett sådant fall, även om tillverkaren har balanserat fläkthjulet, är det inte säkert att fläkten kommer att gå jämnt förrän fläktaxeln är ansluten till drivenheten och hela maskinen testas för vibrationer under idrifttagningen.
Efter montering krävs vanligen ytterligare balansering för att minska vibrationsnivån till en acceptabel nivå. För alla nya fläktar i kategorierna BV-3, BV-4 och BV-5 rekommenderas att vibrationerna mäts för den monterade maskinen före driftsättning. Detta ger en baslinje och beskriver ytterligare underhållsåtgärder.
Fläkttillverkarna är inte ansvariga för vibrationspåverkan från drivdelar som monteras efter fabriksprovningen.

Verktyg för vibrationsmätning och kalibrering

Verktyg för mätning
De mätverktyg och balanseringsmaskiner som används måste verifieras och uppfylla kraven för uppgiften. Intervallet mellan verifieringarna bestäms av tillverkarens rekommendationer för mätverktygen (testverktygen). Mätverktygens skick måste säkerställa att de fungerar normalt under hela testperioden.
Personal som arbetar med mätverktyg måste ha tillräckliga kunskaper och erfarenheter för att kunna upptäcka eventuella fel och försämringar av mätverktygens kvalitet.
Kalibrering
Alla mätverktyg måste kalibreras enligt standarder. Komplexiteten i kalibreringsförfarandet kan variera från en enkel fysisk inspektion till kalibrering av hela systemet. Korrigerande massor som används för att bestämma den kvarvarande obalansen enligt ISO 1940-1 kan också användas för att kalibrera mätverktyg.

Dokumentation

Balansering
På begäran, och om så föreskrivs i avtalsvillkoren, kan en testrapport för fläktbalansering tillhandahållas kunden, och det rekommenderas att den innehåller följande information:
- Namn på tillverkaren av balanseringsmaskinen, modellnummer;
- Typ av rotorinstallation: mellan stöd eller utkragande;
- Balanseringsmetod: statisk eller dynamisk;
- Massan hos de roterande delarna av rotorenheten;
- Kvarstående obalans i varje korrigeringsplan;
- Tillåten kvarstående obalans i varje korrigeringsplan;
- Balansering av noggrannhetsklass;
- Acceptanskriterier: accepterad/avvisad;
- Balanseringscertifikat (om nödvändigt).
Vibration
På begäran, och om så föreskrivs i kontraktsvillkoren, kan en rapport om fläktvibrationstestet tillhandahållas kunden, och det rekommenderas att den innehåller följande information:
- Mätverktyg som används;
- Metod för fastsättning av vibrationssensor;
- Fläktens driftsparametrar (luftflöde, tryck, effekt);
- Fläktens rotationsfrekvens;
- Typ av stöd: styvt eller följsamt;
- Uppmätt vibration:
1) Vibrationssensorns positioner och mätaxlar,
2) Mätenheter och referensnivåer för vibrationer,
3) Frekvensområde för mätning (smalt eller brett frekvensband);
- Tillåten vibrationsnivå(er);
- Uppmätt vibrationsnivå(er);
- Acceptanskriterier: accepterad/avvisad;
- Certifikat för vibrationsnivå (om nödvändigt).

METODER FÖR BALANSERING AV FLÄKTAR PÅ EN BALANSERINGSMASKIN

B.1. Fläkt med direktdrift
B.1.1. Allmänna bestämmelser
Fläkthjulet, som monteras direkt på motoraxeln under monteringen, bör balanseras enligt samma regel för att ta hänsyn till kilspårseffekten som för motoraxeln.
Motorer från tidigare produktionsår kunde balanseras med hel kilspår. För närvarande balanseras motoraxlar med en halv kilspårsbana enligt ISO 31322 och märks med bokstaven H (se ISO 31322).
B.1.2. Motorer balanserade med full kilspårvidd
Fläkthjulet, som är monterat på motoraxeln och balanserat med en full kilspårning, ska balanseras utan kilspårning på en konisk axel.
B.1.3. Motorer balanserade med en halv nyckelväg
För fläkthjulet som är monterat på motoraxeln och balanserat med en halv kilspårväg är följande alternativ möjliga:
a) Om hjulet har ett stålnav, skär ett kilspår i det efter balanseringen;
b) balansera på en avsmalnande axel med en halv nyckel införd i kilspåret;
c) balansera på en axel med en eller flera kilspår (se B.3), med hela kilar.
B.2. Fläktar som drivs av en annan axel
Om möjligt skall alla roterande delar, inklusive fläktaxeln och remskivan, balanseras som en enda enhet. Om detta inte är praktiskt möjligt, skall balanseringen utföras på en axel (se B.3) med användning av samma regel för kilspår som för axeln.
B.3. Arbor
Den dorn som fläkthjulet är monterat på vid balansering måste uppfylla följande krav:
a) vara så lätt som möjligt;
b) vara i balanserat skick, vilket säkerställs genom lämpligt underhåll och regelbundna inspektioner;
c) helst vara avsmalnande för att minska fel som är förknippade med excentricitet, som beror på toleranserna för navhålet och axeldimensionerna. Om axeln är avsmalnande bör korrektionsplanens verkliga position i förhållande till lagren beaktas vid beräkningen av obalansen.
Om det är nödvändigt att använda en cylindrisk axel, bör den ha ett kilspår i sig, i vilket en hel kil sätts in för att överföra vridmomentet från axeln till fläkthjulet.
Ett annat alternativ är att skära två kilspår i motsatta ändar av axeldiametern, vilket gör det möjligt att använda den omvända balanseringsmetoden. Denna metod innebär följande steg. Mät först hjulets obalans genom att föra in en hel kil i det ena kilspåret och en halv kil i det andra. Rotera sedan hjulet 180° i förhållande till axeln och mät obalansen igen. Skillnaden mellan de två obalansvärdena beror på den kvarvarande obalansen hos axeln och kardanleden. För att få fram det verkliga värdet för rotorobalansen tar du halva skillnaden mellan dessa två mätningar.

KÄLLOR TILL FLÄKTVIBRATIONER

Det finns många vibrationskällor i fläkten, och vibrationer vid vissa frekvenser kan vara direkt kopplade till specifika konstruktionsdetaljer hos maskinen. I denna bilaga behandlas endast de vanligaste vibrationskällorna som observeras i de flesta typer av fläktar. Den allmänna regeln är att varje löshet i stödsystemet orsakar försämring av fläktens vibrationstillstånd.

Obalans mellan fläktar

Detta är den primära källan till fläktvibrationer och kännetecknas av att det finns en vibrationskomponent vid rotationsfrekvensen (första övertonen). Orsaken till obalansen är att den roterande massans axel är excentrisk eller vinklad i förhållande till rotationsaxeln. Detta kan orsakas av ojämn massfördelning, summan av toleranser på navhålets och axelns dimensioner, axelböjning eller en kombination av dessa faktorer. Vibrationer som orsakas av obalans verkar huvudsakligen i radiell riktning.
Tillfällig böjning av axeln kan bero på ojämn mekanisk uppvärmning - på grund av friktion mellan roterande och stillastående delar - eller på elektriska orsaker. Permanent böjning kan uppstå på grund av förändringar i materialegenskaper eller felaktig inriktning av axeln och fläkthjulet när fläkt och motor är separat monterade.
Under drift kan obalansen i fläkthjulet öka på grund av partikelavlagringar från luften. Vid drift i en aggressiv miljö kan obalansen bero på ojämn erosion eller korrosion av hjulet.
Obalans kan korrigeras genom ytterligare balansering i lämpliga plan, men innan balanseringsproceduren utförs bör källorna till obalansen identifieras och elimineras och maskinens vibrationsstabilitet kontrolleras.

Fläkt- och motorfelinställning

Detta fel kan uppstå när motor- och fläktaxlarna är förbundna med varandra via en remdrift eller en flexibel koppling. Felaktig uppriktning kan ibland identifieras genom karakteristiska vibrationsfrekvenskomponenter, vanligtvis den första och andra övertonen av rotationsfrekvensen. Vid parallell feluppriktning av axlarna uppstår vibrationer främst i radiell riktning, medan longitudinella vibrationer kan bli dominerande om axlarna korsar varandra i en vinkel.
Om axlarna är vinkelkopplade och styva kopplingar används börjar växelkrafter verka i maskinen, vilket leder till ökat slitage på axlar och kopplingar. Denna effekt kan minskas avsevärt genom att använda flexibla kopplingar.

Fläktvibrationer på grund av aerodynamisk excitation

Vibrationer kan orsakas av fläkthjulets interaktion med stationära delar av konstruktionen, t.ex. ledskenor, motor- eller lagerstöd, felaktiga spaltvärden eller felaktigt utformade luftintags- och avgasstrukturer. Kännetecknande för dessa källor är förekomsten av periodiska vibrationer som är kopplade till hjulets rotationsfrekvens, mot bakgrund av slumpmässiga fluktuationer i hjulbladens interaktion med luften. Vibrationer kan observeras vid bladfrekvensens övertoner, som är produkten av hjulets rotationsfrekvens och antalet hjulblad.
Aerodynamisk instabilitet i luftflödet, som orsakas av att det stannar av från bladytan och efterföljande virvelbildning, orsakar bredbandsvibrationer vars spektrumform ändras beroende på fläktens belastning.
Aerodynamiskt buller kännetecknas av att det inte är relaterat till hjulets rotationsfrekvens och kan uppstå vid subharmoniska frekvenser av rotationsfrekvensen (dvs. vid frekvenser under rotationsfrekvensen). I detta fall kan betydande vibrationer i fläkthuset och kanalerna observeras.
Om fläktens aerodynamiska system är dåligt anpassat till dess egenskaper, kan skarpa stötar uppstå i det. Dessa stötar kan lätt urskiljas med örat och överförs som impulser till fläktens stödsystem.
Om de ovan nämnda orsakerna leder till vibrationer i bladet kan vibrationernas karaktär undersökas genom att sensorer installeras på olika ställen i konstruktionen.

Fläktvibrationer på grund av virvlar i oljeskiktet

Virvlar som kan uppstå i glidlagrens smörjskikt observeras vid en karakteristisk frekvens som ligger något under rotorns rotationsfrekvens, såvida inte fläkten arbetar med ett varvtal som överstiger det första kritiska. I det senare fallet kommer oljekilinstabilitet att observeras vid den första kritiska hastigheten, och ibland kallas denna effekt för resonansvirvel.

Källor till vibrationer från elektriska fläktar

Ojämn uppvärmning av motorrotorn kan leda till att den böjs, vilket leder till obalans (som visar sig vid den första övertonen).
När det gäller en asynkronmotor indikerar förekomsten av en komponent med en frekvens som är lika med rotationsfrekvensen multiplicerad med antalet rotorplattor defekter relaterade till statorplattorna, och vice versa indikerar komponenter med en frekvens som är lika med rotationsfrekvensen multiplicerad med antalet rotorplattor defekter relaterade till rotorplattorna.
Många vibrationskomponenter av elektrisk natur kännetecknas av att de försvinner omedelbart när strömförsörjningen stängs av.

Fläktvibration på grund av excitation i remdrift

Generellt finns det två typer av problem relaterade till remdrift: när driften påverkas av externa defekter och när defekterna finns i själva remmen.
I det första fallet vibrerar visserligen remmen, men detta beror på krafter från andra källor, så att ett byte av remmen inte ger önskat resultat. Vanliga källor till sådana krafter är obalans i drivsystemet, excentricitet hos remskivan, felaktig uppriktning och lösa mekaniska anslutningar. Innan remmarna byts ut bör därför en vibrationsanalys utföras för att identifiera excitationskällan.
Om remmarna reagerar på yttre tvångskrafter kommer deras vibrationsfrekvens troligen att vara densamma som excitationsfrekvensen. I detta fall kan excitationsfrekvensen bestämmas med hjälp av en stroboskoplampa, som justeras så att bandet verkar stillastående i lampans ljus.
Vid en flerremsdrivning kan ojämn remspänning leda till en betydande ökning av den överförda vibrationen.
I de fall där vibrationskällan är själva remmen beror det på fysiska defekter: sprickor, hårda och mjuka fläckar, smuts på remytan, material som saknas på ytan osv. För kilremmar kommer förändringar i bredden att leda till att remmen åker upp och ner på remskivans spår, vilket skapar vibrationer på grund av förändrad spänning.
Om vibrationskällan är själva remmen är vibrationsfrekvenserna vanligtvis övertoner av remmens rotationsfrekvens. I ett specifikt fall kommer excitationsfrekvensen att bero på defektens art och antalet remskivor, inklusive spännare.
I vissa fall kan vibrationsamplituden vara instabil. Detta gäller särskilt för frekvensomriktare med flera remmar.
Mekaniska och elektriska defekter är källor till vibrationer, som sedan omvandlas till luftburet buller. Mekaniskt buller kan förknippas med obalans i fläkt eller motor, lagerbuller, axeluppriktning, vibrationer i kanalvägg och höljespanel, vibrationer i spjällblad, vibrationer i spjäll, spjäll, rör och stöd samt överföring av mekaniska vibrationer genom strukturen. Elektriskt buller är relaterat till olika former av elektrisk energiomvandling: 1) Magnetiska krafter bestäms av den magnetiska flödestätheten, polernas antal och form samt luftgapets geometri; 2) Slumpmässigt elektriskt buller bestäms av borstar, ljusbågar, elektriska gnistor etc.
Aerodynamiskt buller kan förknippas med virvelbildning, tryckpulsationer, luftmotstånd etc. och kan vara både bredbandigt och smalbandigt. Bredbandigt buller kan orsakas av: a) skovlar, spjäll och andra hinder i luftflödesvägen; b) fläktrotation som helhet, remmar, slitsar etc.; c) plötsliga förändringar i luftflödesriktning eller kanaltvärsnitt, skillnader i flödeshastigheter, flödesseparation på grund av gränseffekter, flödeskompressionseffekter etc. Smalbandsljud kan orsakas av: a) resonanser (orgelpipseffekt, strängvibrationer, panel-, strukturelementvibrationer etc.); b) virvelbildning på skarpa kanter (luftpelarexcitation); c) rotationer (sireneffekt, slitsar, hål, spår på roterande delar).
Stötar som uppstår vid kontakt mellan olika mekaniska delar av konstruktionen ger upphov till ljud som liknar det som uppstår vid hammarslag, åskknallar, resonanslådor etc. Slagljud kan höras från kuggtänder och defekta remmar. Slagimpulser kan vara så flyktiga att det krävs speciell höghastighetsinspelningsutrustning för att skilja periodiska slagimpulser från övergående processer. I det område där många slagimpulser uppträder skapar överlagringen av deras toppar en konstant brummeffekt.

Vibrationens beroende av typ av fläktstöd

Rätt val av fläktstöd eller fundamentkonstruktion är nödvändigt för en smidig och problemfri drift. För att säkerställa uppriktningen av roterande komponenter vid installation av fläkt, motor och andra drivanordningar används en stålram eller ett armerat betongfundament. Ibland leder ett försök att spara in på stödkonstruktionen till att det inte går att upprätthålla den nödvändiga uppriktningen av maskinkomponenterna. Detta är särskilt oacceptabelt när vibrationerna är känsliga för förändringar i uppriktningen, särskilt för maskiner som består av separata delar som är förbundna med metallfästen.
Fundamentet som underredet är placerat på kan också påverka fläktens och motorns vibrationer. Om fundamentets egenfrekvens ligger nära fläktens eller motorns rotationsfrekvens kommer fundamentet att resonera under fläktdrift. Detta kan upptäckas genom att mäta vibrationer på flera punkter över fundamentet, det omgivande golvet och fläktstöden. Vid resonansförhållanden är ofta den vertikala vibrationskomponenten betydligt större än den horisontella. Vibrationerna kan dämpas genom att göra fundamentet styvare eller öka dess massa. Även om obalans och felinställning elimineras, vilket gör det möjligt att minska de tvingande krafterna, kan det fortfarande finnas betydande förutsättningar för vibrationer. Detta innebär att om fläkten, tillsammans med dess stöd, är nära resonans, kommer det att krävas mer exakt balansering och mer noggrann axeluppriktning än vad som normalt krävs för sådana maskiner för att uppnå acceptabla vibrationsvärden. Denna situation är inte önskvärd och bör undvikas genom att öka stödets eller betongblockets massa och/eller styvhet.

Guide för övervakning och diagnostik av vibrationstillstånd

Huvudprincipen för tillståndsövervakning av maskinvibrationer (nedan kallat tillståndet) är att observera resultaten av korrekt planerade mätningar för att identifiera en trend med ökande vibrationsnivåer och betrakta den ur perspektivet av potentiella problem. Övervakning är tillämplig i situationer där skador utvecklas långsamt och mekanismens försämring av tillståndet manifesteras genom mätbara fysiska tecken.
Fläktvibrationer, som uppstår till följd av fysiska defekter, kan övervakas med vissa intervall och när en ökning av vibrationsnivån upptäcks kan observationsfrekvensen ökas och en detaljerad tillståndsanalys genomföras. I det här fallet kan orsakerna till vibrationsförändringar identifieras baserat på vibrationsfrekvensanalys, vilket gör det möjligt att fastställa nödvändiga åtgärder och planera genomförandet av dem långt innan skadan blir allvarlig. Vanligtvis anses åtgärder vara nödvändiga när vibrationsnivån ökar med 1,6 gånger eller med 4 dB jämfört med baslinjenivån.
Programmet för tillståndsövervakning består av flera steg, som kortfattat kan formuleras enligt följande:
a) Identifiera fläktens skick och bestäm vibrationsnivån vid baslinjen (den kan skilja sig från den nivå som erhölls under fabriksprovningarna på grund av olika installationsmetoder etc;)
b) välja mätpunkter för vibrationer;
c) bestämma observations- (mät-) frekvensen;
d) fastställa förfarandet för registrering av information;
e) fastställa kriterier för bedömning av fläktens vibrationstillstånd, gränsvärden för absolut vibration och vibrationsförändringar, sammanfatta erfarenheterna från drift av liknande maskiner.
Eftersom fläktar normalt arbetar utan problem vid hastigheter som inte närmar sig de kritiska, bör vibrationsnivån inte förändras nämnvärt vid små hastighets- eller belastningsändringar, men det är viktigt att notera att när fläkten arbetar med variabel rotationshastighet, gäller de fastställda vibrationsgränsvärdena för den maximala rotationshastigheten. Om den maximala rotationshastigheten inte kan uppnås inom den fastställda vibrationsgränsen kan detta tyda på ett allvarligt problem och kräva en särskild undersökning.
Vissa diagnostiska rekommendationer i Appendix C är baserade på erfarenhet av fläktdrift och är avsedda att användas i tur och ordning vid analys av orsakerna till ökade vibrationer.
För att kvalitativt bedöma vibrationerna hos en specifik fläkt och fastställa riktlinjer för ytterligare åtgärder kan man använda de gränser för zoner för vibrationstillstånd som fastställs i ISO 10816-1.
Det förväntas att vibrationsnivåerna för nya fläktar kommer att ligga under de gränsvärden som anges i tabell 3. Dessa värden motsvarar gränsen för zon A i vibrationsförhållandet enligt ISO 10816-1. Rekommenderade värden för varnings- och avstängningsnivåer fastställs baserat på analys av information som samlats in om specifika typer av fläktar.
INFORMATION OM EFTERLEVNAD
REFERENS INTERNATIONELLA STANDARDER SOM ANVÄNDS SOM NORMATIVA REFERENSER I DENNA STANDARD
Tabell H.1
Beteckning på den mellanstatliga referensstandarden
Beteckning och titel på den internationella referensstandarden och den villkorliga beteckningen av dess grad av överensstämmelse med den internationella referensstandarden
ISO 1940-1-2007
ISO 1940-1:1986. Vibrationer. Krav på balanseringskvalitet för styva rotorer. Del 1. Bestämning av tillåten obalans (IDT)
ISO 5348-2002
ISO 5348:1999. Vibration och stöt. Mekanisk montering av accelerometrar (IDT)
ISO 7919-1-2002
ISO 7919-1:1996. Vibrationer i icke-reciprokerande maskiner. Mätningar på roterande axlar och kriterier för utvärdering. Del 1. Allmänna riktlinjer (IDT)
ISO 10816-1-97
ISO 10816-1:1995. Vibrationer. Utvärdering av maskinens tillstånd genom vibrationsmätning på icke-roterande delar. Del 1. Allmänna riktlinjer (IDT)
ISO 10816-3-2002
ISO 10816-3:1998. Vibrationer. Utvärdering av maskinens tillstånd genom vibrationsmätning på icke-roterande delar. Del 3. Industrimaskiner med en nominell effekt på mer än 15 kW och nominella varvtal på 120 till 15000 rpm, in-situ mätningar (IDT)
ISO 10921-90
ISO 5801:1997. Industriella fläktar. Prestandaprovning med standardiserade kanaler (NEQ)
ISO 19534-74
ISO 1925:2001. Vibrationer. Balansering. Ordlista (NEQ)
ISO 24346-80
ISO 2041:1990. Vibration och stöt. Ordlista (NEQ)
ISO 31322-2006 (ISO 8821:1989)
ISO 8821:1989. Vibrationer. Balansering. Riktlinjer för redovisning av kilspårseffekten vid balansering av axlar och monterade delar (MOD)
ISO 31351-2007 (ISO 14695:2003)
ISO 14695:2003. Industriella fläktar. Metoder för vibrationsmätning (MOD)
Anmärkning: Följande villkorliga beteckningar för standardens uppfyllandegrad används i denna tabell: IDT - identiska standarder;
Kategorier: ExempelImpellrar

0 Kommentarer

Lämna ett svar

Platshållare för avatar
sv_SESvenska
sv_SESvenska en_USEnglish bg_BGБългарски zh_CN简体中文 hrHrvatski cs_CZČeština da_DKDansk nl_NLNederlands etEesti fiSuomi fr_FRFrançais de_DEDeutsch elΕλληνικά hu_HUMagyar id_IDBahasa Indonesia it_ITItaliano ja日本語 ko_KR한국어 lvLatviešu valoda lt_LTLietuvių kalba nb_NONorsk bokmål pl_PLPolski pt_BRPortuguês do Brasil pt_PTPortuguês ro_RORomână ru_RUРусский sk_SKSlovenčina sl_SISlovenščina es_ESEspañol thไทย tr_TRTürkçe ukУкраїнська hi_INहिन्दी viTiếng Việt