Förstå korrigeringsplanet
A korrigeringsplan — även kallat balansplan — är ett plan som är vinkelrätt mot rotor axelns centrumlinje där en balansering korrigering kan göras. Enkelt uttryckt är det en punkt på rotorn där man kan lägga till massa (genom svetsning, skruvfästning eller epoxi) eller ta bort massa (genom borrning, slipning eller fräsning) för att upphäva en obalans tillstånd. Att välja rätt korrigeringsplan är ett av de första och mest avgörande besluten vid varje balanseringsarbete, eftersom varje korrigeringsvikt den korrigering som analysatorn senare föreskriver kan endast monteras där det finns ett användbart plan.
1. Definition: Vad är ett korrigeringsplan?
Ett korrigeringsplan är arbetsytan i balanseringsprocessen. Själva obalansen är fördelad någonstans i rotorns massa, men korrigeringarna kan inte utföras ”i luften” längs axeln – de måste träffa en faktisk, åtkomlig yta på delen. Planet definierar den ytans axiella position; vinkelpositionen runt den är där fas mätningen visar var den tunga (eller lätta) punkten finns.
Två krav är absoluta. Planet måste vara fysiskt åtkomligt så att en borrmaskin, en slipmaskin eller en svetsmaskin kommer åt den, och den måste vara tillräckligt stark för att hålla en korrigeringsvikt säkert på plats under hela rotorns livslängd. En vikt som lossnar vid driftshastighet blir en ny – och farlig – källa till obalans.
2. Hur många korrigeringsplan behövs?
Antalet plan som krävs beror på vilken typ av obalans som föreligger och på om rotorn uppträder som en styv eller en flexibel kropp vid driftshastighet.
a) Balansering i ett plan
Ett korrigeringsplan räcker endast för ren statisk obalans, där den tunga fläcken kan betraktas som koncentrerad till mitten av en smal, skivformad rotor. Korrigeringen består av en enda massa placerad 180° mittemot den uppmätta tunga fläcken. Balansering i ett plan är typiskt för slipskivor, remskivor med ett spår och smala fläktar.
b) Tvåplansbalansering
Det krävs två korrigeringsplan för att korrigera dynamisk obalans — det vanligaste problemet hos industriella rotorer, och i sig en kombination av statisk och parobalans. Metoden beräknar en separat vikt och vinkel för varje planet, och de två korrigeringarna samverkar för att eliminera både den statiska ”skakningen” och koppelobalansens ”vobbling”. Tvåplansbalansering gäller för de flesta motorrotorer, pumphjul, remskivor med flera spår och drivaxlar.
c) Balansering i flera plan
Det krävs mer än två plan för flexibla rotorer, som böjs vid höga hastigheter, vilket innebär att en korrigering på ett ställe kan rubba balansen på ett annat. Extra plan motverkar rotorns böjningssvängningar när den närmar sig sin driftshastighet. Balansering i flera plan — som används i höghastighetsgasturbiner, långa pappersmaskinvalsar och flerstegskompressorer — är en specialiserad uppgift som vanligtvis innefattar modalmodellering och flera höghastighetskörningar.
3. Praktiskt val av korrigeringsplan
När ett uppdrag ska planeras väger operatören in flera praktiska faktorer innan man bestämmer sig för vilka två plan som ska användas:
- Tillgänglighet: Kan en borrmaskin, svetsmaskin eller fästverktyg verkligen nå platsen när maskinen är i det skick den befann sig i?
- Materialets hållfasthet: Är metallen tillräckligt tjock och stabil för att borra i eller bära en svetsad vikt? Man skulle aldrig använda tunna fläktblad – man skulle istället använda det tjockare navet eller bakplattan.
- Planavstånd: Vid bearbetning i två plan ger ett maximalt axiellt avstånd mellan planen bättre hävstångseffekt mot parobalans, vilket i allmänhet ger mindre och mer exakta korrigeringsvikter.
- Komponentens integritet: Korrigeringsmetoden får aldrig äventyra rotorns konstruktionshållfasthet eller utmattningshållfasthet.
4. Korrigeringsplan vid fältbalansering
På en monterad maskin som går i sina egna lager är korrigeringsplanen de två åtkomliga ytor som en tekniker kan nå utan demontering – ofta ändarna på ett fläktnav eller de synliga ytorna på ett pumphjulshölje. Ett bärbart tvåkanalsinstrument som Balanset-1A mäter amplituden och fasen vid varje lager, beräknar rotorns influenskoefficienter från en provvikt körning, och beräknar sedan den erforderliga massan och vinkeln för varje valt plan. Eftersom planen bestäms av vad maskinen fysiskt tillåter, är det genom att tydligt definiera dem före den första körningen – och registrera deras vinkelreferens – som den resulterande korrigeringen blir repeterbar och den verifierade kvarvarande obalans meningsfull.
5. Uppdelning av en korrigering mellan fasta vinkelpositioner
Ibland hamnar den ideala korrigeringsvinkeln där det inte finns någon metall — till exempel mellan två fläktblad. I så fall delas den enda nödvändiga vikten upp i två komponenter vid de närmaste tillgängliga fasta vinkelpositionerna inom samma korrektionsplan, en teknik som kallas delad korrigering. De två delvikterna ger vektoriellt samma effekt som en vikt vid den otillgängliga vinkeln. Detta är inte samma sak som tvåplansbalansering: tvåplansbalansering fördelar korrigeringar mellan två Axiell plan för att eliminera statisk obalans och momentobalans, medan delad korrigering är en vektoruppdelning av en korrigering i ett plan när den begärda vinkeln inte är tillgänglig. Oavsett vilket är plansgeometrin lika viktig som siffrorna: ett välvalt par tillgängliga, väl åtskilda plan håller korrigeringarna små, säkra och enkla att verifiera mot en ISO 21940-11 balanseringsklass.
