Rotor Dengelemesinde Doğrusal Olmayan Nesneler
Dengelemenin neden "işe yaramadığı", etki katsayılarının neden değiştiği ve gerçek saha koşullarında nasıl ilerleneceği konuları ele alınıyor.
Genel Bakış
Pratikte, rotor dengelemesi neredeyse hiçbir zaman sadece bir düzeltme ağırlığı hesaplayıp takmaktan ibaret değildir. Biçimsel olarak, algoritma iyi bilinir ve cihaz tüm hesaplamaları otomatik olarak yapar, ancak nihai sonuç dengeleme cihazından çok nesnenin kendi davranışına bağlıdır. Bu nedenle, gerçek çalışmalarda, dengelemenin "işe yaramadığı", etki katsayılarının değiştiği, titreşimin kararsız hale geldiği ve sonucun bir çalıştırmadan diğerine tekrarlanamadığı durumlar sürekli olarak ortaya çıkar.
Linear and nonlinear vibrations, their features, and balancing methods
Başarılı dengeleme, bir nesnenin kütle eklenmesine veya çıkarılmasına nasıl tepki verdiğini anlamayı gerektirir. Bu bağlamda, doğrusal ve doğrusal olmayan nesne kavramları önemli bir rol oynar. Bir nesnenin doğrusal mı yoksa doğrusal olmayan mı olduğunu anlamak, doğru dengeleme stratejisinin seçilmesine olanak tanır ve istenen sonuca ulaşılmasına yardımcı olur.
Doğrusal nesneler, öngörülebilirlikleri ve kararlılıkları nedeniyle bu alanda özel bir yere sahiptir. Basit ve güvenilir tanı ve dengeleme yöntemlerinin kullanılmasına olanak tanırlar ve bu da çalışmalarını titreşim tanısında önemli bir adım haline getirir.
Doğrusal ve doğrusal olmayan nesneler
Most of these problems are rooted in a fundamental but often underestimated distinction between linear and nonlinear objects. A linear object, from the balancing point of view, is a system in which, at a constant rotational speed, the vibration amplitude is proportional to the amount of balanssızlık, and the vibration phase follows the angular position of the unbalanced mass in a strictly predictable way. Under these conditions, the influence coefficient is a constant value. All standard dynamic balancing algorithms, including those implemented in the Balanset-1A, are designed precisely for such objects.
For a linear object, the balancing process is predictable and stable. Installing a deneme ağırlığı produces a proportional change in vibration amplitude and phase. Repeated starts give the same vibration vector, and the calculated correction weight remains valid. Such objects are well suited both for one-time balancing and for serial balancing using stored influence coefficients.
Doğrusal olmayan bir nesne, temelde farklı bir şekilde davranır. Dengeleme hesaplamasının temeli tamamen bozulur. Titreşim genliği artık dengesizliğe orantılı değildir, faz kararsız hale gelir ve etki katsayısı deneme ağırlığının kütlesine, çalışma moduna veya hatta zamana bağlı olarak değişir. Pratikte bu, titreşim vektörünün kaotik davranışı olarak ortaya çıkar: bir deneme ağırlığı takıldıktan sonra, titreşim değişimi çok küçük, aşırı veya basitçe tekrarlanamaz olabilir.
Doğrusal nesneler nelerdir?
Doğrusal bir cisim, titreşimin dengesizliğin büyüklüğüyle doğru orantılı olduğu bir sistemdir.
Dengeleme bağlamında doğrusal bir nesne, dengesizliğin (dengesiz kütle) büyüklüğü ile titreşim genliği arasında doğrudan orantılı bir ilişkiyle karakterize edilen idealize edilmiş bir modeldir. Bu, rotorun dönüş hızı sabit kaldığı sürece, dengesizlik iki katına çıkarsa titreşim genliğinin de iki katına çıkacağı anlamına gelir. Tersine, dengesizliğin azaltılması titreşimleri orantılı olarak azaltacaktır.
Bir nesnenin davranışının birçok faktöre bağlı olarak değişebildiği doğrusal olmayan sistemlerden farklı olarak doğrusal nesneler, minimum çabayla yüksek düzeyde hassasiyete olanak tanır.
Ek olarak, dengeleyiciler için eğitim ve uygulama temeli olarak hizmet ederler. Doğrusal nesnelerin prensiplerini anlamak, daha sonra daha karmaşık sistemlere uygulanabilecek becerilerin geliştirilmesine yardımcı olur.
Graphical representation of linearity
Yatay eksende dengesiz kütlenin (dengesizliğin) büyüklüğünü, dikey eksende ise titreşim genliğini temsil eden bir grafik hayal edin. Doğrusal bir cisim için bu grafik, orijinden (hem dengesizlik büyüklüğünün hem de titreşim genliğinin sıfır olduğu nokta) geçen düz bir çizgi olacaktır. Bu çizginin eğimi, cismin dengesizliğe karşı duyarlılığını karakterize eder: eğim ne kadar dikse, aynı dengesizlik için titreşimler o kadar büyük olur.
Graph 1: The Relationship Between Vibration Amplitude (µm) and Unbalanced Mass (g) at a constant correction radius and constant rotational speed
Grafik 1, doğrusal dengeleyici bir nesnenin titreşim genliği (µm) ile rotorun dengesiz kütlesi (g) arasındaki ilişkiyi göstermektedir. Orantılılık katsayısı 0,5 µm/g'dır. 300'ü 600'e bölmek 0,5 µm/g'ı verir. 800 g'lık dengesiz bir kütle için (UM=800 g), titreşim 800 g * 0,5 µm/g = 400 µm olacaktır. Bunun sabit bir rotor hızında uygulandığını unutmayın. Farklı bir dönüş hızında, katsayı farklı olacaktır.
Bu orantılılık katsayısına etki katsayısı (duyarlılık katsayısı) denir ve µm/g veya dengesizlik içeren durumlarda µm/(g*mm) boyutundadır; burada (g*mm) dengesizlik birimidir. Etki katsayısını (IC) bilerek, ters problemi çözmek, yani titreşim büyüklüğüne dayalı olarak dengesiz kütleyi (UM) belirlemek de mümkündür. Bunu yapmak için, titreşim genliğini IC'ye bölün.
Örneğin ölçülen titreşim 300 µm ve bilinen katsayı IC=0,5 µm/g ise 300'ü 0,5'e böldüğümüzde 600 g (UM=600 g) elde ederiz.
A note on units: the displacement values in µm used in these examples are illustrative and chosen for simple arithmetic. The Balanset-1A measures and displays vibration velocity, mm/s RMS; the linearity principle and the influence-coefficient method work identically in either unit.
Influence coefficient (IC): key parameter of linear objects
A critical characteristic of a linear object is the etki katsayısı (IC). It is numerically equal to the tangent of the slope angle of the line on the graph of vibration versus imbalance and indicates how much the vibration amplitude (in microns, µm) changes when a unit of mass (in grams, g) is added in a specific correction plane at a specific rotor speed. In other words, IC is a measure of the object's sensitivity to imbalance. Its unit of measurement is µm/g, or, when imbalance is expressed as the product of mass and radius, µm/(g*mm).
IC, temelde doğrusal bir cismin "pasaport" özelliğidir ve kütle eklendiğinde veya çıkarıldığında davranışının tahmin edilmesini sağlar. IC'yi bilmek, hem doğrudan problemi (belirli bir dengesizlik için titreşim büyüklüğünü belirleme) hem de ters problemi (ölçülen titreşimden dengesizlik büyüklüğünü hesaplama) çözmeyi mümkün kılar.
Direct problem:
Inverse problem:
How the IC is obtained in practice:
Here V0 is the vibration vector measured in the initial run (Run 0), V1 is the vector measured after a trial mass mdeneme is installed (Run 1), K is the influence coefficient, and mdüzeltme is the correction mass. All of these are complex (vector) quantities combining amplitude and phase — which is exactly why the article speaks below about the argument of the influence coefficient.
Throughout this article, the mass in grams is used as a proxy for unbalance: it is equivalent to unbalance in g·mm only as long as the correction radius stays the same. When the radius changes, use g·mm and an IC in µm/(g·mm).
Doğrusal nesnelerde titreşim fazı
Titreşim, genliğine ek olarak, rotorun denge konumundan maksimum sapma anındaki pozisyonunu gösteren fazıyla da karakterize edilir. Doğrusal bir cisim için titreşim fazı da tahmin edilebilir. Bu, iki açının toplamıdır:
- Rotorun genel dengesiz kütlesinin konumunu belirleyen açı. Bu açı, birincil dengesizliğin yoğunlaştığı yönü gösterir.
- Etki katsayısı argümanı. Bu, nesnenin dinamik özelliklerini karakterize eden ve dengesiz kütle kurulumunun büyüklüğüne veya açısına bağlı olmayan sabit bir açıdır.
Böylece, IC argümanını bilerek ve titreşim fazını ölçerek, dengesiz kütle kurulumunun açısını belirlemek mümkündür. Bu, yalnızca düzeltici kütle büyüklüğünün hesaplanmasına değil, aynı zamanda optimum dengeyi elde etmek için rotor üzerindeki hassas yerleşimine de olanak tanır.
Balancing linear objects
It is important to note that for a linear object, the influence coefficient obtained from the trial run as K = (V1 − V0) / mdeneme does not depend on the magnitude or angle of the trial mass installation, nor on the initial vibration. This is a key characteristic of linearity. If the IC remains unchanged when the trial mass parameters or initial vibration are altered, it can be confidently asserted that the object behaves linearly within the considered range of imbalances.
Doğrusal bir cismi dengelemek için adımlar
- İlk Titreşimin Ölçülmesi: İlk adım, titreşimi başlangıç durumunda ölçmektir. Dengesizlik yönünü gösteren genlik ve titreşim açısı belirlenir.
- Deneme Ayini Kurulumu: Rotora bilinen ağırlıkta bir kütle yerleştirilir. Bu, nesnenin ek yüklere nasıl tepki verdiğini anlamaya yardımcı olur ve titreşim parametrelerinin hesaplanmasını sağlar.
- Titreşimin Yeniden Ölçülmesi: Deneme kütlesi takıldıktan sonra yeni titreşim parametreleri ölçülür. Bunları başlangıç değerleriyle karşılaştırarak kütlenin sistemi nasıl etkilediğini belirlemek mümkündür.
- Düzeltme Kütlesinin Hesaplanması: Ölçüm verilerine dayanarak, düzeltici ağırlığın kütlesi ve montaj açısı belirlenir. Bu ağırlık, dengesizliği ortadan kaldırmak için rotor üzerine yerleştirilir.
- Son Doğrulama: Düzeltme ağırlığı takıldıktan sonra titreşim önemli ölçüde azaltılmalıdır. Kalan titreşim hala kabul edilebilir seviyeyi aşarsa, prosedür tekrarlanabilir.
Not: Linear objects serve as ideal models for studying and practically applying balancing methods. Their properties allow engineers and diagnosticians to focus on developing basic skills and understanding the fundamental principles of working with rotor systems. Although the perfectly linear object is an idealization, most machines in good mechanical condition behave linearly enough within the range of unbalance encountered in field balancing — which is exactly why the influence-coefficient method works at all. The linear model is therefore not an academic exercise but the normal working assumption; nonlinearity is the exception that has to be recognized.
Seri dengeleme ve depolanmış katsayılar
Serial balancing deserves special attention. It can significantly increase productivity, but only when applied to linear, vibration-stable objects. In such cases, influence coefficients obtained on the first rotor can be reused for subsequent identical rotors. The Balanset-1A software supports this directly: coefficients from a previous balancing session are stored in the archive and can be re-applied to an identical rotor with the Apply coefficients function (F6 Reports, balancing archive). However, as soon as support stiffness, rotational speed, or bearing condition changes, repeatability is lost and the serial approach stops working.
Nonlinear objects: when theory diverges from practice
Doğrusal olmayan nesne nedir?
Doğrusal olmayan bir nesne, titreşim genliğinin dengesizliğin büyüklüğüne orantılı olmadığı bir sistemdir. Titreşim ve dengesizlik kütlesi arasındaki ilişkinin düz bir çizgiyle gösterildiği doğrusal nesnelerin aksine, doğrusal olmayan sistemlerde bu ilişki karmaşık yörüngeler izleyebilir.
In the real world, not all objects behave linearly. Nonlinear objects exhibit a relationship between imbalance and vibration that is not directly proportional. This means the influence coefficient is not constant and may vary depending on factors such as:
- Dengesizliğin Büyüklüğü: Dengesizliğin artması, rotorun desteklerinin sertliğini değiştirebilir ve bu da titreşimde doğrusal olmayan değişikliklere yol açabilir.
- Boşlukların ve Boşlukların Varlığı: Yataklarda ve diğer bağlantılarda bulunan boşluklar ve boşluklar, belirli koşullar altında titreşimde ani değişikliklere neden olabilir.
Temperature changes and varying external loads also alter the dynamic characteristics of the object, but in a different way: they make the system non-stationary rather than nonlinear (see the section on vibration instability below).
Why are nonlinear objects challenging?
Doğrusal olmama, dengeleme sürecine birçok değişken getirir. Doğrusal olmayan nesnelerle başarılı bir çalışma, daha fazla ölçüm ve daha karmaşık analiz gerektirir. Örneğin, doğrusal nesnelere uygulanabilir standart yöntemler, doğrusal olmayan sistemler için her zaman doğru sonuçlar vermez. Bu, sürecin fiziğinin daha derin bir şekilde anlaşılmasını ve özel teşhis yöntemlerinin kullanılmasını gerektirir.
Doğrusallık dışı belirtiler
Doğrusal olmayan bir nesne aşağıdaki işaretlerle tanımlanabilir:
- Orantısız titreşim değişimleri: Dengesizlik arttıkça titreşim doğrusal bir cisim için beklenenden daha hızlı veya daha yavaş büyüyebilir.
- Titreşimde faz kayması: Titreşim fazı, dengesizlik veya dönme hızındaki değişikliklere bağlı olarak öngörülemeyen şekilde değişebilir.
- Harmonik ve altharmoniklerin varlığı: The vibration spectrum may exhibit higher harmonics (multiples of the rotational frequency) and subharmonics (fractions of the rotational frequency), indicating nonlinear effects. In the Balanset-1A software, these can be inspected on the F8 Charts screen, F5-Spectrum (Hz) tab; keep in mind that the vibration sensor maintains its rated accuracy up to about 550 Hz, and its response rolls off above that, so higher-frequency spectral components should be read as indicative only.
- Histerezis: Titreşim genliği yalnızca dengesizliğin mevcut değerine değil aynı zamanda geçmişine de bağlı olabilir. Örneğin, dengesizlik artırılıp sonra ilk değerine düşürüldüğünde, titreşim genliği orijinal seviyesine geri dönmeyebilir.
How to test an object for linearity
- Repeatability check: Perform Run 0, stop the machine, restart it, and repeat Run 0 without touching anything. If the amplitude agrees within about 10% and the phase within about 10–15°, the object is stable enough to balance.
- Removal check: After the trial run, remove the trial weight and repeat Run 0. If the vibration vector does not return to its original value, the object has hysteresis or looseness.
- Double-mass check: Repeat the trial run with a trial weight twice as heavy in the same location. For a linear object the vector change (V1 − V0) must double in magnitude and keep the same direction. Any other outcome means the influence coefficient depends on the trial mass — the object is nonlinear.
- 180° check: The same trial weight moved 180° must rotate the vector change by 180°.
Graphical representation of nonlinearity
Titreşim ve dengesizlik grafiğinde, doğrusal olmayanlık düz bir çizgiden sapmalarda belirgindir. Grafikte, dengesizlik ve titreşim arasındaki karmaşık ilişkiyi gösteren kıvrımlar, eğrilik, histerezis döngüleri ve diğer özellikler bulunabilir.
Graph 2. Nonlinear Object (at a constant correction radius and constant rotational speed)
50 g; 40 µm (yellow), 100 g; 54.7 µm (blue).
Bu nesne iki parça, iki düz çizgi sergiler. 50 gramdan daha az dengesizlikler için, grafik, gram cinsinden dengesizlik ile mikron cinsinden titreşim genliği arasındaki orantıyı koruyarak doğrusal bir nesnenin özelliklerini yansıtır. 50 gramdan daha büyük dengesizlikler için, titreşim genliğinin büyümesi yavaşlar.
Doğrusal olmayan nesnelere örnekler
Dengeleme bağlamında doğrusal olmayan nesnelere örnek olarak şunlar verilebilir:
- Çatlaklı rotorlar: Rotordaki çatlaklar, sertlikte doğrusal olmayan değişimlere ve bunun sonucunda titreşim ile dengesizlik arasında doğrusal olmayan bir ilişkiye yol açabilir.
- Rulman boşluklu rotorlar: Yataklardaki boşluklar, belirli koşullar altında titreşimde ani değişikliklere neden olabilir.
- Doğrusal olmayan elastik elemanlı rotorlar: Kauçuk amortisörler gibi bazı elastik elemanlar, rotorun dinamiklerini etkileyen doğrusal olmayan özellikler gösterebilir.
Doğrusal olmayanlık türleri
1. Soft-stiff nonlinearity
Bu tür sistemlerde iki segment gözlenir: yumuşak ve sert. Yumuşak segmentte davranış doğrusallığa benzer, burada titreşim genliği dengesizlik kütlesine orantılı olarak artar. Ancak belirli bir eşikten (kırılma noktası) sonra sistem, genlik büyümesinin yavaşladığı sert bir moda geçer.
2. Elastic nonlinearity
Sistem içindeki desteklerin veya temasların sertliğindeki değişiklikler titreşim-dengesizlik ilişkisini karmaşık hale getirir. Örneğin, titreşim belirli yük eşiklerini geçerken aniden artabilir veya azalabilir.
3. Friction-induced nonlinearity
Önemli sürtünmeye sahip sistemlerde (örneğin, yataklarda), titreşim genliği tahmin edilemez olabilir. Sürtünme, bir hız aralığında titreşimi azaltabilir ve başka bir hız aralığında artırabilir.
Doğrusal olmamanın yaygın nedenleri
The most common causes of nonlinearity are increased bearing clearances, bearing wear, dry friction, loosened supports, and cracks in the structure. Operation near a rezonans is a separate problem: it does not make the object nonlinear, but it destroys measurement repeatability and is therefore just as fatal for the influence-coefficient method. Often, the object exhibits so-called soft–hard nonlinearity. At small unbalance levels the system behaves almost linearly, but as vibration increases, stiffer elements of the supports or casing become involved. In such cases, balancing is possible only within a narrow operating range and does not provide stable long-term results.
Titreşim kararsızlığı
Another serious issue is vibration instability. Even a formally linear object may show changes in amplitude and phase over time. This is caused by thermal effects, changes in lubricant viscosity, thermal expansion, unstable friction in the supports, and varying external loads acting on the machine. As a result, measurements taken only minutes apart can produce different vibration vectors. Under these conditions, meaningful comparison of measurements becomes impossible, and the balancing calculation loses reliability.
Note the distinction: a nonlinear object gives a different influence coefficient for a different trial-weight mass; a non-stationary (unstable) object gives a different influence coefficient for the same trial weight measured at a different time. Both break the calculation, but the remedies differ — nonlinearity is fixed mechanically, instability is fixed by stabilizing the operating regime and measuring quickly.
Rezonansa yakın denge
Balancing near resonance is especially problematic. When the rotational frequency is close to a doğal frekans of the system, even a small unbalance produces a sharp increase in vibration, and both amplitude and phase become extremely sensitive to small speed variations. Note that resonance itself is not nonlinearity: a linear system has resonances, and at resonance the vibration is still proportional to the unbalance. What is lost is repeatability — a ±1% scatter in rotational speed near the critical speed changes the measured vector far more than the trial weight does, so the influence coefficient measured in this zone is unusable in practice. (A large resonant response can, in addition, push the supports into a genuinely nonlinear range — but that is a consequence, not the definition.) In such cases the balancing speed must be moved away from the natural frequency, or the mechanical structure changed, before balancing is attempted.
"Başarılı" dengeleme sonrasında yüksek titreşim
Pratikte, resmi olarak başarılı bir dengeleme işleminden sonra bile genel titreşim seviyesinin yüksek kaldığı durumlarla sıkça karşılaşılır. Bu, aletin veya operatörün hatası anlamına gelmez. Dengeleme yalnızca kütle dengesizliğini ortadan kaldırır. Titreşim, temel kusurları, gevşemiş bağlantı elemanları, yanlış hizalama veya rezonanstan kaynaklanıyorsa, düzeltme ağırlıkları sorunu çözmeyecektir. Bu durumlarda, makine ve temeli boyunca titreşimin uzamsal dağılımının analiz edilmesi, gerçek nedenin belirlenmesine yardımcı olur.
Balancing nonlinear objects: a complex task with unconventional solutions
Doğrusal olmayan nesneleri dengelemek, uzmanlaşmış yöntemler ve yaklaşımlar gerektiren zorlu bir görevdir. Doğrusal nesneler için geliştirilen standart deneme kütlesi yöntemi hatalı sonuçlar verebilir veya tamamen uygulanamaz olabilir.
Doğrusal olmayan nesneler için dengeleme yöntemleri
- Adım adım dengeleme: Bu yöntem, her aşamada düzeltici ağırlıklar takılarak dengesizliğin kademeli olarak azaltılmasını içerir. Her aşamadan sonra titreşim ölçümleri alınır ve nesnenin mevcut durumuna göre yeni bir düzeltici ağırlık belirlenir. Bu yaklaşım, dengeleme işlemi sırasında etki katsayısındaki değişiklikleri dikkate alır.
- Balancing at several speeds: Influence coefficients are speed-dependent, so a rotor that must run over a wide speed range may need coefficients measured at more than one speed. This is the domain of modal (multi-speed) balancing of flexible rotors and requires a linear, repeatable object, several correction planes and, as a rule, a balancing machine. It is not a workaround for a nonlinear object, and it does not mean balancing near a resonance — measurement speeds must still be chosen away from the critical speeds. The Balanset-1A implements the single-speed influence-coefficient method: all runs (Run 0 / Run 1 / Run 2 / Run T) must be performed at the same rotational speed.
- Matematiksel modeller kullanarak: Karmaşık doğrusal olmayan nesneler için, doğrusal olmayan etkileri hesaba katarak rotor dinamiklerini tanımlayan matematiksel modeller kullanılabilir. Bu modeller, çeşitli koşullar altında nesne davranışını tahmin etmeye ve optimum dengeleme parametrelerini belirlemeye yardımcı olur.
Bir uzmanın deneyimi ve sezgisi, doğrusal olmayan nesnelerin dengelenmesinde çok önemli bir rol oynar. Deneyimli bir dengeleyici, doğrusal olmama belirtilerini tanıyabilir, uygun bir yöntem seçebilir ve bunu belirli duruma uyarlayabilir. Titreşim spektrumlarını analiz etmek, nesnenin çalışma parametreleri değiştikçe titreşim değişikliklerini gözlemlemek ve rotorun tasarım özelliklerini dikkate almak, doğru kararlar vermeye ve istenen sonuçlara ulaşmaya yardımcı olur.
How to balance nonlinear objects using a tool designed for linear objects
Bu iyi bir soru. Bu tür nesneleri dengelemek için benim kişisel yöntemim mekanizmayı onarmakla başlar: yatakları değiştirmek, çatlakları kaynaklamak, cıvataları sıkmak, ankrajları veya titreşim izolatörlerini kontrol etmek ve rotorun hareketsiz yapısal elemanlara sürtünmediğini doğrulamak.
Next, I identify resonance frequencies, as it is impossible to balance a rotor at speeds close to resonance. To do this, I use the impact method for resonance determination (the Bump Test function in the Balanset-1A software) or a rotor coast-down graph (the RunDown function).
Ardından, sensörün mekanizma üzerindeki konumunu belirliyorum: dikey, yatay veya açılı.
Deneme çalıştırmalarından sonra cihaz düzeltici yüklerin açısını ve ağırlığını gösterir. Düzeltici yük ağırlığını yarıya indiririm ancak rotor yerleşimi için cihaz tarafından önerilen açıları kullanırım. Düzeltmeden sonra kalan titreşim hala kabul edilebilir seviyeyi aşarsa, başka bir rotor çalıştırması gerçekleştiririm. Doğal olarak, bu daha fazla zaman alır ancak sonuçlar bazen ilham vericidir.
The art and science of balancing rotating equipment
Dönen ekipmanı dengelemek, bilim ve sanat unsurlarını birleştiren karmaşık bir işlemdir. Doğrusal nesneler için dengeleme, nispeten basit hesaplamalar ve standart yöntemler içerir. Ancak doğrusal olmayan nesnelerle çalışmak, rotor dinamikleri hakkında derin bir anlayış, titreşim sinyallerini analiz etme yeteneği ve en etkili dengeleme stratejilerini seçme becerisi gerektirir.
Deneyim, sezgi ve sürekli beceri geliştirme, bir dengeleyiciyi zanaatının gerçek bir ustası yapan şeydir. Sonuçta, dengelemenin kalitesi yalnızca ekipman operasyonunun verimliliğini ve güvenilirliğini belirlemekle kalmaz, aynı zamanda insanların güvenliğini de sağlar.
Ölçüm tekrarlanabilirliği
Ölçüm sorunları da büyük rol oynar. Titreşim sensörlerinin yanlış montajı, ölçüm noktalarındaki değişiklikler veya sensörün yanlış yönlendirilmesi hem genliği hem de fazı doğrudan etkiler. Dengeleme için titreşimi ölçmek yeterli değildir; ölçümlerin tekrarlanabilirliği ve kararlılığı kritik öneme sahiptir. Bu nedenle, pratik çalışmalarda sensör montaj yerleri ve yönlendirmeleri sıkı bir şekilde kontrol edilmelidir.
Doğrusal olmayan nesneler için pratik yaklaşım
Doğrusal olmayan bir cismin dengelenmesi her zaman deneme ağırlığı yerleştirmekle değil, titreşim davranışını değerlendirmekle başlar. Genlik ve faz zaman içinde belirgin şekilde kayıyorsa, bir başlangıçtan diğerine değişiyorsa veya küçük hız değişimlerine keskin tepki veriyorsa, ilk görev mümkün olan en kararlı çalışma modunu elde etmektir. Bu olmadan, herhangi bir hesaplama rastgele olacaktır.
İlk pratik adım doğru hızı seçmektir. Doğrusal olmayan nesneler rezonansa karşı son derece hassastır, bu nedenle dengeleme, doğal frekanslardan mümkün olduğunca uzak bir hızda yapılmalıdır. Bu genellikle normal çalışma aralığının altında veya üstünde hareket etmek anlamına gelir. Bu hızda titreşim daha yüksek olsa bile, kararlı olması, rezonans bölgesinde dengeleme yapmaktan daha iyidir.
Ardından, ek doğrusal olmayan etkilerin tüm kaynaklarını en aza indirmek önemlidir. Dengeleme işleminden önce, tüm bağlantı elemanları kontrol edilmeli ve sıkılmalı, boşluklar mümkün olduğunca giderilmeli ve destekler ile yatak üniteleri gevşeklik açısından incelenmelidir. Dengeleme, boşlukları veya sürtünmeyi telafi etmez, ancak bu faktörler istikrarlı bir duruma getirilirse bu mümkün olabilir.
Doğrusal olmayan bir nesneyle çalışırken, alışkanlık gereği küçük deneme ağırlıkları kullanılmamalıdır. Çok küçük bir deneme ağırlığı genellikle sistemi tekrarlanabilir bir bölgeye getirmekte başarısız olur ve titreşim değişimi kararsızlık gürültüsüne benzer hale gelir. Deneme ağırlığı, titreşim vektöründe net ve tekrarlanabilir bir değişikliğe neden olacak kadar büyük olmalı, ancak nesneyi farklı bir çalışma rejimine sürükleyecek kadar büyük olmamalıdır.
Ölçümler hızlı bir şekilde ve aynı koşullar altında yapılmalıdır. Ölçümler arasında geçen süre ne kadar az olursa, sistemin dinamik parametrelerinin değişmeden kalma olasılığı o kadar yüksek olur. Nesnenin tutarlı davrandığını doğrulamak için konfigürasyonu değiştirmeden birkaç kontrol çalışması yapılması önerilir.
Titreşim sensörünün montaj noktalarının ve yönelimlerinin sabitlenmesi çok önemlidir. Doğrusal olmayan nesneler için, küçük bir sensör yer değiştirmesi bile faz ve genlikte fark edilebilir değişikliklere neden olabilir ve bu da yanlışlıkla deneme ağırlığının etkisi olarak yorumlanabilir.
Hesaplamalarda, tam sayısal uyuma değil, eğilimlere dikkat edilmelidir. Titreşim, ardışık düzeltmelerle sürekli olarak azalıyorsa, etki katsayıları resmi olarak yakınsamasa bile, dengelemenin doğru yönde ilerlediğini gösterir.
Doğrusal olmayan nesneler için etki katsayılarının saklanması ve yeniden kullanılması önerilmez. Bir dengeleme döngüsü başarılı olsa bile, bir sonraki başlatmada nesne farklı bir rejime girebilir ve önceki katsayılar artık geçerli olmayacaktır.
Unutulmamalıdır ki, doğrusal olmayan bir nesneyi dengelemek genellikle bir uzlaşmadır. Amaç, mümkün olan en düşük titreşimi elde etmek değil, makineyi kabul edilebilir bir titreşim seviyesiyle istikrarlı ve tekrarlanabilir bir duruma getirmektir. Çoğu durumda, bu, yataklar onarılana, destekler yeniden sağlanana veya yapı değiştirilene kadar geçici bir çözümdür.
Temel pratik ilke, önce nesneyi stabilize etmek, sonra dengelemek ve ancak bundan sonra sonucu değerlendirmektir. Stabilizasyon sağlanamıyorsa, dengeleme nihai bir çözümden ziyade yardımcı bir önlem olarak düşünülmelidir.
Azaltılmış düzeltme ağırlığı tekniği
Pratikte, doğrusal olmayan nesnelerin dengelenmesinde sıklıkla etkili olduğu kanıtlanan başka bir önemli teknik daha vardır. Cihaz, standart bir algoritma kullanarak bir düzeltme ağırlığı hesaplıyorsa, hesaplanan ağırlığın tamamının uygulanması genellikle durumu daha da kötüleştirir: titreşim artabilir, faz atlayabilir ve nesne farklı bir çalışma moduna geçebilir.
Bu gibi durumlarda, azaltılmış bir düzeltme ağırlığı uygulamak iyi sonuç verir; bu değer, cihaz tarafından hesaplanan değerin iki hatta bazen üç katı kadar daha küçüktür. Bu, sistemin koşullu doğrusal bölgeden başka bir doğrusal olmayan bölgeye "sıçramasını" önlemeye yardımcı olur. Aslında, düzeltme, nesnenin dinamik parametrelerinde ani bir değişikliğe neden olmadan, küçük bir adımla, yavaşça uygulanır.
Azaltılmış ağırlık takıldıktan sonra, bir kontrol çalışması yapılmalı ve titreşim eğilimi değerlendirilmelidir. Genlik sürekli olarak azalır ve faz nispeten sabit kalırsa, aynı yaklaşım kullanılarak düzeltme işlemi tekrarlanabilir ve kademeli olarak ulaşılabilir minimum titreşim seviyesine yaklaşılabilir. Bu adım adım yöntem, hesaplanan düzeltme ağırlığının tamamını bir kerede takmaktan genellikle daha güvenilirdir.
Bu teknik, özellikle boşluklu, kuru sürtünmeli ve yumuşak-sert desteklere sahip nesneler için etkilidir; burada tam hesaplanmış düzeltme, sistemi hemen koşullu doğrusal bölgeden çıkarır. Azaltılmış düzeltme kütlelerinin kullanılması, nesnenin en kararlı çalışma rejiminde kalmasını sağlar ve dengelemenin biçimsel olarak imkansız kabul edildiği durumlarda bile pratik bir sonuç elde etmeyi mümkün kılar.
Bunun bir "cihaz hatası" değil, doğrusal olmayan sistemlerin fiziğinin bir sonucu olduğunu anlamak önemlidir. Cihaz doğrusal bir model için doğru hesaplama yaparken, mühendis sonucu pratikte mekanik sistemin gerçek davranışına uyarlar.
Son ilke
Sonuç olarak, başarılı bir dengeleme yalnızca bir ağırlık ve açıyı hesaplamaktan ibaret değildir. Nesnenin dinamik davranışını, doğrusallığını, titreşim kararlılığını ve rezonans koşullarından uzaklığını anlamayı gerektirir. Balanset-1A, ölçüm, analiz ve hesaplama için gerekli tüm araçları sağlar, ancak nihai sonuç her zaman sistemin mekanik durumuna bağlıdır. Bu, titreşim teşhisinde ve rotor dengelemesinde biçimsel bir yaklaşımı gerçek mühendislik uygulamasından ayıran şeydir.
Sorular ve cevaplar
This is a sign of a nonlinear object. In a linear object, vibration amplitude is proportional to the amount of unbalance, and the phase changes by the same angle as the angular position of the weight. When these conditions are violated, the influence coefficient is no longer constant and the standard balancing algorithm starts to produce errors. Typical causes are bearing clearances, loosened supports, friction, and operation near resonance — which is not nonlinearity in itself, but amplifies the vibration and destroys the repeatability of the readings (check it with the Bump Test).
Doğrusal bir cisim, aynı dönme hızında titreşim genliğinin dengesizlik büyüklüğüyle doğru orantılı olduğu ve titreşim fazının dengesiz kütlenin açısal konumunu kesin olarak takip ettiği bir rotor sistemidir. Bu tür cisimler için etki katsayısı sabittir ve deneme ağırlığının kütlesine bağlı değildir.
Doğrusal olmayan bir nesne, titreşim ve dengesizlik arasındaki orantı ve/veya faz ilişkisinin sabitliğinin bozulduğu bir sistemdir. Titreşim genliği ve fazı, deneme ağırlığının kütlesine bağlı hale gelir. Bu durum çoğunlukla yatak boşlukları, aşınma, kuru sürtünme, yumuşak-sert destekler veya daha sert yapısal elemanların devreye girmesiyle ilişkilidir.
Evet, ancak sonuç istikrarsızdır ve çalışma moduna bağlıdır. Dengeleme, nesnenin koşullu olarak doğrusal davrandığı sınırlı bir aralıkta mümkündür. Bu aralığın dışında, etki katsayıları değişir ve sonuç tekrarlanabilirliği kaybolur.
Etki katsayısı, titreşimin dengesizlikteki değişikliklere karşı duyarlılığının bir ölçüsüdür. Belirli bir hızda belirli bir düzleme bilinen bir deneme ağırlığı yerleştirildiğinde titreşim vektörünün ne kadar değişeceğini gösterir.
Nesne doğrusal değilse, titreşim zamanla kararsız ise veya rezonans, termal ısınma, gevşemiş bağlantı elemanları veya değişen sürtünme koşulları mevcutsa, etki katsayısı kararsızdır. Bu gibi durumlarda, tekrarlanan başlatmalar farklı genlik ve faz değerleri üretir.
Kaydedilen etki katsayıları yalnızca aynı hızda çalışan, aynı montaj koşulları ve destek rijitliği altında bulunan özdeş rotorlar için kullanılabilir. Nesnenin doğrusal ve titreşime dayanıklı olması gerekir. Koşullardaki küçük bir değişiklik bile eski katsayıları güvenilmez hale getirir.
Isınma sırasında, yatak boşlukları, destek sertliği, yağlayıcı viskozitesi ve sürtünme seviyesi değişir. Bu durum, sistemin dinamik parametrelerini değiştirir ve sonuç olarak titreşim genliği ve fazında değişikliklere yol açar.
Titreşim kararsızlığı, sabit bir dönme hızında zaman içinde genlikte ve/veya fazda meydana gelen bir değişikliktir. Dengeleme, titreşim vektörlerinin karşılaştırılmasına dayanır; bu nedenle titreşim kararsız olduğunda, karşılaştırma anlamını yitirir ve hesaplama güvenilmez hale gelir.
Doğal frekanslara yakın çalışırken, yapısal istikrarsızlık, yavaş "sürünme" istikrarsızlığı, başlangıçtan başlangıca varyasyon, ısınmayla ilgili istikrarsızlık ve rezonansla ilgili istikrarsızlık gibi sorunlar ortaya çıkar.
In the resonance zone, even a small unbalance causes a sharp increase in vibration, and both amplitude and phase become extremely sensitive to small speed variations. Resonance itself is not nonlinearity — a linear system has resonances, and at resonance the vibration is still proportional to the unbalance. What is lost is repeatability: the normal scatter in rotational speed near the critical speed changes the measured vector far more than the trial weight does, so the influence coefficient measured in this zone is unusable in practice. The balancing speed must be moved away from the natural frequency before balancing is attempted.
Typical signs are a sharp increase in vibration with small speed changes, unstable phase, broad humps in the spectrum, and high sensitivity of vibration to minor RPM variations. A vibration maximum is often observed during run-up or coast-down. The most reliable indicator is the phase: as the speed passes through a resonance, the phase lag goes through about 90° at the peak and reverses by roughly 180° above it. Watch the phase readout during a slow run-up or coast-down — a 180° swing together with an amplitude maximum locates the critical speed.
Yüksek titreşim, rezonans, gevşemiş yapılar, temel kusurları veya taşıma sorunlarından kaynaklanabilir. Bu gibi durumlarda, dengeleme titreşimin nedenini ortadan kaldırmayacaktır.
Titreşim yer değiştirmesi hareket genliğini, titreşim hızı bu hareketin hızını ve titreşim ivmesi ise ivmeyi karakterize eder. Bu nicelikler birbiriyle ilişkilidir, ancak her biri belirli türdeki kusurları ve frekans aralıklarını tespit etmek için daha uygundur.
Vibration velocity reflects the energy level of vibration over a wide frequency range and is convenient for assessing the overall condition of machines according to ISO standards such as ISO 10816-1.
Doğru dönüşüm yalnızca tek frekanslı harmonik titreşimler için mümkündür. Karmaşık titreşim spektrumları için bu tür dönüşümler yalnızca yaklaşık sonuçlar verir.
Olası nedenler arasında rezonans, temel kusurları, gevşemiş bağlantı elemanları, yatak aşınması, yanlış hizalama veya nesnenin doğrusal olmaması yer alır. Dengeleme işlemi yalnızca dengesizliği giderir, diğer kusurları gidermez.
Mekanik arızalar tespit edilmezse ve dengeleme işleminden sonra titreşim azalmazsa, makine ve temel üzerindeki titreşim dağılımının analiz edilmesi gerekir. Tipik belirtiler, gövde ve tabanın yüksek titreşimi ve ölçüm noktaları arasında faz kaymalarıdır.
Sensörün yanlış takılması genlik ve fazı bozar, ölçüm tekrarlanabilirliğini azaltır ve yanlış teşhis sonuçlarına ve hatalı dengeleme sonuçlarına yol açabilir.
Titreşim, yapı boyunca eşit olmayan bir şekilde dağılır. Rijitlik, kütleler ve mod şekilleri farklı olduğundan, genlik ve faz noktadan noktaya önemli ölçüde değişebilir.
Genel kural olarak hayır. Aşınma ve artan boşluklar nesneyi doğrusal olmayan hale getirir. Dengeleme kararsız hale gelir ve uzun vadeli bir sonuç vermez. İstisnalar yalnızca tasarım boşlukları ve kararlı koşullar altında mümkündür.
Başlatma işlemi yüksek dinamik yükler oluşturur. Yapı gevşetilirse, her başlatmadan sonra elemanların göreceli konumları değişir ve bu da titreşim parametrelerinde değişikliklere yol açar.
Aynı koşullar altında, titreşim kararlılığı ve rezonansın olmaması durumunda, özdeş rotorların seri olarak dengelenmesi mümkündür. Bu durumda, ilk rotordan elde edilen etki katsayıları sonraki rotorlara uygulanabilir.
Bu durum genellikle destek sertliğindeki değişiklikler, montaj farklılıkları, dönme hızındaki değişiklikler veya nesnenin doğrusal olmayan bir çalışma rejimine geçmesi nedeniyle ortaya çıkar.
Titreşimin, genlik ve fazın baştan sona tekrarlanabilirliğini koruyarak ve rezonans veya doğrusal olmayanlık belirtileri göstermeden istikrarlı bir seviyeye indirgenmesi.
0 Yorum