Förstå obalans i roterande maskiner

Definition: Vad är obalans?

Obalans (ofta används synonymt med obalans) är ett tillstånd i en rotor där masscentrumet (eller tyngdpunkten) inte är i linje med rotationscentrumet. Denna förskjutning, känd som excentricitet, betyder att massan inte är jämnt fördelad runt rotationsaxeln. När rotorn roterar skapar denna ojämna massfördelning en nettocentrifugalkraft som drar rotorn bort från dess centrum, vilket får hela maskinen att vibrera. Obalans är den vanligaste vibrationskällan i roterande maskiner.

Den klassiska signaturen för obalans

Obalans har en mycket tydlig och igenkännbar vibrationssignatur, vilket gör den relativt enkel att diagnostisera:

• Frekvens: Vibrationen uppstår exakt vid 1x rotationshastigheten av rotorn. Om maskinen ökar eller saktar ner, kommer vibrationsfrekvensen att följa den perfekt.
• Riktning: Vibrationen finns huvudsakligen i radiell riktning (horisontell och vertikal). Det finns vanligtvis mycket lite axial (tryck) vibration.
• Amplitud: Vibrationens amplitud är proportionell mot kvadraten på rotationshastigheten. Om du fördubblar hastigheten fyrdubblas obalanskraften (och den resulterande vibrationen).
• Fas: Fasmätningen för obalans är vanligtvis stabil och repeterbar.

Typer av obalans

Obalans kan delas in i tre huvudtyper:

1. Statisk obalans

Även känd som "kraftobalans", är detta den enklaste typen. Den uppstår när massan är ojämnt fördelad i ett enda plan, som en enda tung fläck på en tunn skiva. Den kallas "statisk" eftersom den kan detekteras med rotorn i vila; om den placeras på friktionsfria kniveggar kommer rotorn att rulla tills den tunga fläcken är längst ner. Den kan korrigeras med en enda vikt placerad 180° mittemot den tunga fläcken.

2. Obalans i parlivet

Detta inträffar när det finns två lika tunga punkter på motsatta ändar av en rotor, belägna 180° från varandra. Detta skapar en "koppel"- eller gungrörelse som försöker vrida rotorn ände över ände. En rotor med ren koppelobalans är statiskt balanserad (den rullar inte på kniveggar), men den vibrerar kraftigt när den roterar. Det krävs två korrigeringsvikter i två separata plan för att motverka gungrörelsen.

3. Dynamisk obalans

Detta är det vanligaste tillståndet i verkliga maskiner. Det är en kombination av både statisk och parvis obalans. Att korrigera dynamisk obalans kräver att masskorrigeringar görs i minst två olika plan längs rotorn, en process som kallas dynamisk balansering.

Vanliga orsaker till obalans

Obalans kan förekomma från tillverkningstillfället eller uppstå under drift. Vanliga orsaker inkluderar:

• Tillverkningsfel: Porositet i gjutgods, ojämn materialdensitet och bearbetningstoleranser.
• Monteringsfel: Felaktigt installerade komponenter, ojämnt åtdragna bultar eller feljusterade nycklar.
• Förslitning: Ojämn erosion, korrosion eller slitage på fläktblad eller pumphjul.
• Materialuppbyggnad: Ansamling av smuts, damm eller produkter på rotorer i fläktar, blåsmaskiner och centrifuger.
• Komponentfel: En kastad balansvikt eller ett trasigt blad kommer omedelbart att skapa en allvarlig obalans.

Varför det är viktigt att korrigera obalans

Att låta en maskin köras med betydande obalans är skadligt för dess hälsa. Den konstanta cykliska kraften orsakar:

• För tidigt lagerfel: Lagren utsätts för höga dynamiska belastningar, vilket leder till snabbt slitage.
• Trötthet och sprickbildning: Vibrationerna orsakar utmattningsspänningar på axeln, fundamentet och andra komponenter.
• Minskad effektivitet: Energi slösas bort i form av vibrationer och värme istället för att utföra nyttigt arbete.
• Säkerhetsrisker: Allvarlig obalans kan leda till katastrofala fel.

Obalans korrigeras genom en systematisk balanseringsprocedur, vilket är ett av de mest effektiva sätten att förbättra maskinernas tillförlitlighet.

← Tillbaka till huvudmenyn