การปรับสมดุลโรเตอร์คืออะไร? คู่มือฉบับสมบูรณ์

คำจำกัดความ: แนวคิดหลักของการสร้างสมดุล

Rotor balancing คือกระบวนการที่เป็นระบบในการปรับปรุงการกระจายมวลของวัตถุหมุน (โรเตอร์) เพื่อให้แน่ใจว่าเส้นศูนย์กลางมวลที่มีประสิทธิภาพตรงกับเส้นศูนย์กลางทางเรขาคณิตที่แท้จริง เมื่อโรเตอร์ไม่สมดุล จะเกิดแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางระหว่างการหมุน ส่งผลให้เกิดการสั่นสะเทือนที่มากเกินไป เสียงรบกวน อายุการใช้งานของตลับลูกปืนลดลง และอาจเกิดความเสียหายร้ายแรงได้ เป้าหมายของการปรับสมดุลคือการลดแรงเหล่านี้ให้เหลือน้อยที่สุดโดยการเพิ่มหรือลดน้ำหนักที่จุดเฉพาะเจาะจง ซึ่งจะช่วยลดการสั่นสะเทือนให้อยู่ในระดับที่ยอมรับได้

เหตุใดการสร้างสมดุลจึงเป็นงานบำรุงรักษาที่สำคัญ?

ความไม่สมดุลเป็นหนึ่งในสาเหตุของการสั่นสะเทือนที่พบบ่อยที่สุดในเครื่องจักรที่มีการหมุน การปรับสมดุลที่แม่นยำไม่เพียงแต่ช่วยลดการสั่นสะเทือนเท่านั้น แต่ยังเป็นงานบำรุงรักษาที่สำคัญซึ่งให้ประโยชน์มากมาย:

• เพิ่มอายุการใช้งานของตลับลูกปืน: แรงที่ไม่สมดุลจะถูกส่งไปยังตลับลูกปืนโดยตรง การลดแรงเหล่านี้จะช่วยยืดอายุการใช้งานของตลับลูกปืนได้อย่างมาก
• ปรับปรุงความน่าเชื่อถือของเครื่องจักร: การสั่นสะเทือนที่ลดลงช่วยลดความเครียดที่เกิดขึ้นกับส่วนประกอบเครื่องจักรทั้งหมด รวมถึงซีล เพลา และตัวรองรับโครงสร้าง ส่งผลให้มีการเสียหายน้อยลง
• Enhanced Safety: ระดับการสั่นสะเทือนที่สูงอาจทำให้ส่วนประกอบล้มเหลว ก่อให้เกิดอันตรายต่อความปลอดภัยอย่างมากต่อบุคลากร
• ลดระดับเสียง: การสั่นสะเทือนทางกลเป็นแหล่งกำเนิดเสียงรบกวนหลักในอุตสาหกรรม เครื่องจักรที่มีความสมดุลดีจะทำงานได้เงียบกว่ามาก
• การใช้พลังงานที่ลดลง: พลังงานที่ไม่ปกติจะสูญเปล่าไปกับการสร้างแรงสั่นสะเทือนและความร้อน จะถูกแปลงเป็นงานที่มีประโยชน์ ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพ

ประเภทของการปรับสมดุล: แบบคงที่และแบบไดนามิก

กระบวนการปรับสมดุลแบ่งตามประเภทของความไม่สมดุลที่แก้ไข มีสองประเภทหลัก ได้แก่ การปรับสมดุลแบบคงที่และแบบไดนามิก

การปรับสมดุลแบบคงที่ (การปรับสมดุลแบบระนาบเดียว)

ความไม่สมดุลสถิตเกิดขึ้นเมื่อจุดศูนย์กลางมวลของโรเตอร์เคลื่อนออกจากแกนหมุน ซึ่งมักมองเห็นเป็น “จุดหนัก” จุดเดียว การปรับสมดุลสถิตจะแก้ไขปัญหานี้โดยการใช้ตุ้มน้ำหนักเพียงจุดเดียวทำมุม 180° ตรงข้ามกับจุดหนัก เรียกว่า “สถิต” เนื่องจากสามารถตรวจพบความไม่สมดุลประเภทนี้ได้แม้โรเตอร์หยุดนิ่ง (เช่น บนลูกกลิ้งคมมีด) วิธีนี้เหมาะสำหรับโรเตอร์รูปทรงจานแคบ เช่น พัดลม ล้อเจียร และมู่เล่ ที่มีอัตราส่วนความยาวต่อเส้นผ่านศูนย์กลางต่ำ

การปรับสมดุลแบบไดนามิก (การปรับสมดุลสองระนาบ)

ภาวะไม่สมดุลแบบไดนามิกเป็นภาวะที่ซับซ้อนกว่า ซึ่งรวมถึงทั้งภาวะไม่สมดุลสถิตและภาวะไม่สมดุลแบบ “คู่” ภาวะไม่สมดุลแบบคู่เกิดขึ้นเมื่อมีจุดหนักเท่ากันสองจุดที่ปลายโรเตอร์ตรงข้ามกัน โดยเว้นระยะห่างกัน 180° ภาวะนี้ทำให้เกิดการโยกตัว หรือโมเมนต์ ซึ่งสามารถตรวจจับได้เฉพาะเมื่อโรเตอร์หมุนเท่านั้น การปรับสมดุลแบบไดนามิกเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับโรเตอร์ส่วนใหญ่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งโรเตอร์ที่มีความยาวมากกว่าเส้นผ่านศูนย์กลาง (เช่น อาร์เมเจอร์มอเตอร์ เพลา และกังหัน) จำเป็นต้องทำการแก้ไขอย่างน้อยสองระนาบที่แตกต่างกันตลอดความยาวของโรเตอร์เพื่อชดเชยทั้งแรงและภาวะไม่สมดุลแบบคู่

ขั้นตอนการปรับสมดุล: วิธีการทำ

โดยทั่วไปแล้วการปรับสมดุลสมัยใหม่จะดำเนินการโดยใช้อุปกรณ์เฉพาะทางและวิธีการที่เป็นระบบ โดยมักใช้วิธีค่าสัมประสิทธิ์อิทธิพล:

1. การดำเนินการเริ่มต้น: เครื่องจักรนี้ทำงานเพื่อวัดแอมพลิจูดการสั่นสะเทือนเริ่มต้นและมุมเฟสที่เกิดจากความไม่สมดุลที่มีอยู่ มีการใช้เซ็นเซอร์การสั่นสะเทือนและเครื่องวัดความเร็วรอบ (สำหรับการอ้างอิงเฟส)
2. การทดสอบน้ำหนัก: น้ำหนักทดลองที่ทราบจะถูกติดไว้ชั่วคราวกับโรเตอร์ที่ตำแหน่งเชิงมุมที่ทราบในระนาบการแก้ไข
3. รอบที่สอง: เครื่องทำงานอีกครั้ง และวัดแอมพลิจูดและเฟสของการสั่นสะเทือนใหม่ การเปลี่ยนแปลงของการสั่นสะเทือน (ความแตกต่างของเวกเตอร์) เกิดจากน้ำหนักทดลองเพียงอย่างเดียว
4. การคำนวณ: เมื่อทราบว่าน้ำหนักทดลองส่งผลต่อการสั่นสะเทือนอย่างไร เครื่องมือปรับสมดุลจะคำนวณ “ค่าสัมประสิทธิ์อิทธิพล” จากนั้นค่าสัมประสิทธิ์นี้จะนำไปใช้เพื่อกำหนดปริมาณน้ำหนักแก้ไขที่แม่นยำและมุมที่แน่นอนที่ต้องวางเพื่อชดเชยความไม่สมดุลเดิม
5. การแก้ไขและการตรวจสอบ: ตุ้มน้ำหนักทดลองจะถูกนำออก ติดตั้งตุ้มน้ำหนักแก้ไขถาวรที่คำนวณได้ และดำเนินการทดสอบครั้งสุดท้ายเพื่อตรวจสอบว่าการสั่นสะเทือนลดลงเหลือระดับที่ยอมรับได้ สำหรับการปรับสมดุลสองระนาบ กระบวนการนี้จะทำซ้ำสำหรับระนาบที่สอง

มาตรฐานและความคลาดเคลื่อนที่เกี่ยวข้อง

ระดับการสั่นสะเทือนที่ยอมรับได้นั้นไม่ได้ถูกกำหนดขึ้นโดยพลการ ระดับการสั่นสะเทือนเหล่านี้ถูกกำหนดโดยมาตรฐานสากล โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ISO 21940 ซีรีส์ (ซึ่งแทนที่ ISO 1940 รุ่นเก่า) มาตรฐานเหล่านี้กำหนด “เกรดคุณภาพสมดุล” (เช่น G 6.3, G 2.5, G 1.0) สำหรับเครื่องจักรประเภทต่างๆ ค่า G-number ที่ต่ำลงแสดงถึงความคลาดเคลื่อนที่เข้มงวดขึ้น เกรดเหล่านี้ใช้ในการคำนวณค่าความไม่สมดุลตกค้างสูงสุดที่ยอมรับได้สำหรับโรเตอร์หนึ่งๆ โดยพิจารณาจากมวลและความเร็วในการทำงาน เพื่อให้แน่ใจว่าเป็นไปตามข้อกำหนดการใช้งาน

← กลับสู่ดัชนีหลัก