Vad är rotorbalansering? En omfattande guide

Definition: Kärnbegreppet balansering

Balansering av rotor är den systematiska processen att förbättra massfördelningen hos en roterande kropp (en rotor) för att säkerställa att den effektiva massans mittlinje sammanfaller med dess verkliga geometriska mittlinje. När en rotor är obalanserad genereras centrifugalkrafter under rotationen, vilket leder till överdriven vibration, buller, minskad lagerlivslängd och potentiellt katastrofala fel. Målet med balansering är att minimera dessa krafter genom att lägga till eller ta bort exakta mängder vikt på specifika platser, och därigenom minska vibrationerna till en acceptabel nivå.

Varför är balansering en kritisk underhållsuppgift?

Obalans är en av de vanligaste vibrationskällorna i roterande maskiner. Att utföra precisionsbalansering handlar inte bara om att minska vibrationer; det är en kritisk underhållsaktivitet som ger betydande fördelar:

• Ökad lagerlivslängd: Obalanskrafter överförs direkt till lagren. Att minska dessa krafter förlänger lagrens livslängd dramatiskt.
• Förbättrad maskintillförlitlighet: Lägre vibrationer minskar belastningen på alla maskinkomponenter, inklusive tätningar, axlar och strukturella stöd, vilket leder till färre haverier.
• Förbättrad säkerhet: Höga vibrationsnivåer kan orsaka komponentfel, vilket skapar betydande säkerhetsrisker för personalen.
• Minskade bullernivåer: Mekaniska vibrationer är en primär källa till industriellt buller. En välbalanserad maskin går mycket tystare.
• Lägre energiförbrukning: Energi som annars skulle gå till spillo genom att skapa vibrationer och värme omvandlas till nyttigt arbete, vilket förbättrar effektiviteten.

Typer av balansering: Statisk vs. Dynamisk

Balanseringsprocedurer kategoriseras baserat på vilken typ av obalans de korrigerar. De två huvudtyperna är statisk och dynamisk balansering.

Statisk balansering (balansering i ett plan)

Statisk obalans uppstår när rotorns masscentrum är förskjutet från dess rotationsaxel. Detta visualiseras ofta som en enda "tung punkt". Statisk balansering korrigerar detta genom att applicera en enda korrigeringsvikt 180° mittemot den tunga punkten. Det kallas "statisk" eftersom denna typ av obalans kan detekteras med rotorn i vila (till exempel på knivvalsar). Den är lämplig för smala, skivformade rotorer som fläktar, slipskivor och svänghjul där förhållandet mellan längd och diameter är litet.

Dynamisk balansering (tvåplansbalansering)

Dynamisk obalans är ett mer komplext tillstånd som inkluderar både statisk obalans och "kopplobalans". Kopplobalans uppstår när det finns två lika tunga punkter på motsatta ändar av rotorn, 180° från varandra. Detta skapar en gungande rörelse, eller ett moment, som bara kan detekteras när rotorn roterar. Dynamisk balansering krävs för de flesta rotorer, särskilt de med en längd som är större än deras diameter (som motorankare, axlar och turbiner). Det kräver att korrigeringar görs i minst två olika plan längs rotorns längd för att motverka både kraften och kopplobalansen.

Balanseringsproceduren: Så görs det

Modern balansering utförs vanligtvis med specialutrustning och ett systematiskt tillvägagångssätt, ofta med hjälp av influenskoefficientmetoden:

1. Inledande körning: Maskinen körs för att mäta den initiala vibrationsamplituden och fasvinkeln som orsakas av den befintliga obalansen. En vibrationssensor och en varvräknare (för fasreferens) används.
2. Viktprovskörning: En känd provvikt fästs tillfälligt på rotorn vid en känd vinkelposition i ett korrektionsplan.
3. Andra körningen: Maskinen körs igen, och den nya vibrationsamplituden och fasen mäts. Förändringen i vibration (vektorskillnaden) orsakas enbart av provvikten.
4. Beräkning: Genom att veta hur provvikten påverkade vibrationen beräknar balanseringsinstrumentet en "påverkanskoefficient". Denna koefficient används sedan för att bestämma den exakta mängden korrigeringsvikt och den exakta vinkeln där den måste placeras för att motverka den ursprungliga obalansen.
5. Korrigering och verifiering: Provvikten tas bort, den beräknade permanenta korrektionsvikten installeras och en sista körning utförs för att verifiera att vibrationen har reducerats till en acceptabel nivå. För balansering i två plan upprepas denna process för det andra planet.

Relevanta standarder och toleranser

Acceptabla vibrationsnivåer är inte godtyckliga. De definieras av internationella standarder, framför allt ISO 21940 serien (som ersatte den äldre ISO 1940). Dessa standarder definierar "Balanskvalitetsgrader" (t.ex. G 6.3, G 2.5, G 1.0) för olika maskinklasser. Ett lägre G-tal indikerar en snävare tolerans. Dessa grader används för att beräkna den maximalt tillåtna kvarvarande obalansen för en given rotor baserat på dess massa och driftshastighet, vilket säkerställer att den uppfyller driftskraven.

← Tillbaka till huvudmenyn