Hiểu về máy cân bằng
A máy cân bằng (còn gọi là thiết bị cân bằng trong xưởng) là một công cụ chuyên dụng đo mất cân bằng trong một cánh quạt sau khi rotor đó đã được tháo ra khỏi máy chủ của nó. Nó quay rotor trong một khung treo được hiệu chuẩn, đo kết quả rung động hoặc lực, và từ các phép đo đó tính toán độ lớn và vị trí góc của mất cân bằng trong mỗi mặt phẳng hiệu chỉnh — để người vận hành có thể khoan, mài hoặc thêm trọng lượng chính xác tại chỗ cần thiết. Các máy cân bằng là xương sống của sản xuất rotor và công việc sửa chữa độ chính xác cao, trong đó một bộ phận phải được chứng nhận là cân bằng trước khi nó quay trở lại hoạt động.
1. Định nghĩa: Máy cân bằng là gì?
Về cơ bản, một máy cân bằng là một thí nghiệm được kiểm soát trong lực ly tâm. Khi một rotor không cân bằng quay, điểm nặng của nó tạo ra một lực quay tỷ lệ với độ lệch tâm của khối lượng dư và bình phương tốc độ. Máy quay rotor ở tốc độ ổn định, được biết trước, cảm nhận lực hoặc chuyển động một lần trên mỗi vòng quay mà điểm nặng này tạo ra, và xác định lượng khối lượng sửa chữa cần thiết và góc mà tại đó nên áp dụng nó. Vì rotor được lắp trên các giá đỡ chính xác của chính máy thay vì các ổ làm việc của nó, phép đo này cô lập rotor như một thành phần — không bị ảnh hưởng bởi khớp nối, nền tảng và các yếu tố lắp ráp.
Sự tập trung vào mức thành phần này chính là lý do tại sao cân bằng tại xưởng đạt được kết quả chặt chẽ như vậy. Một bánh xe turbine mới, bơm cánh quạt, phần neo động cơ điện hoặc trục quay máy công cụ thường được cân bằng trên máy với tiêu chuẩn cấp chất lượng cân bằng trước khi lắp ráp, mang lại một điểm bắt đầu sạch sẽ, có thể lặp lại mà riêng sửa chữa tại chỗ không thể đảm bảo.
2. Các thành phần chính của máy cân bằng
Một máy cân bằng nằm ngang điển hình được xây dựng từ một số lượng nhỏ các hệ thống được xác định rõ ràng, mỗi hệ thống đóng góp vào độ chính xác của phép đo:
- Bed / base: một nền tảng cứng, nặng cung cấp sự ổn định và ngăn chặn rung động sàn bên ngoài gây ô nhiễm bài đọc. Khối lượng và độ cứng ở đây trực tiếp giới hạn độ không cân bằng nhỏ nhất mà máy có thể phân biệt được.
- Hệ thống treo (chân đỡ): hai giá đỡ — đôi khi được gọi là bearing pedestals — mang các journal của rotor. Chúng được thiết kế có độ cứng lớn theo một hướng và tuân thủ theo hướng đo lường, do đó rotor chỉ có thể tự do chuyển động nơi các cảm biến có thể đọc được nó.
- Cảm biến: bộ chuyển đổi gắn trên hệ thống treo — thường là Máy đo gia tốc, bộ chuyển đổi vận tốc, hoặc các tế bào lực — chuyển đổi phản ứng không cân bằng thành tín hiệu điện.
- Drive system: một động cơ điện với dây đai, truyền động cuối đối hoặc truyền động khí nén đưa rotor lên một tốc độ cân bằng không đổi, được kiểm soát.
- Cảm biến tham chiếu quay: thường là một mắt photo đọc một dải Băng phản quang, hoặc một cảm biến proximities trên một keyway. Xung một lần trên mỗi vòng quay của nó — cùng vai trò như một máy đo tốc độ đóng trong công việc tại chỗ — thiết lập giai đoạn góc, nói với máy Ở đâu điểm nặng nằm ở đó.
- Thiết bị đo lường: một bảng điều khiển vi xử lý lọc các tín hiệu cảm biến ở tốc độ chạy, áp dụng hệ số ảnh hưởng, và hiển thị lượng và góc không cân bằng cho mỗi mặt phẳng.
3. Máy có ổ trục cứng so với máy có ổ trục mềm
Các máy cân bằng được phân loại dựa trên cách hành vi của hệ thống treo so với tốc độ cân bằng — và sự phân biệt này quy định cách chúng được hiệu chuẩn và những gì chúng đo lường.
a) Máy cân bằng ổ trục cứng
Hệ thống treo rất cứng và máy đo lực lượng được tạo ra bởi sự mất cân bằng. Tần số tự nhiên của hệ thống rotor-hệ treo nằm ở vị trí tốt above tốc độ cân bằng, vì vậy rotor quay ở tốc độ far below sự cộng hưởng và chỉ số đọc ổn định. Lợi thế quyết định là hiệu chuẩn vĩnh viễn: khi nhà điều hành nhập các kích thước của rotor và vị trí vòng bi, máy sẽ đọc trực tiếp sự mất cân bằng, không cần chạy thử nghiệm cho mỗi bộ phận mới. Tốc độ và tính linh hoạt này làm cho các máy treo cứng trở thành lựa chọn tiêu chuẩn trong các cửa hàng cân bằng công nghiệp hiện đại.
b) Máy cân bằng ổ trục mềm
Hệ thống treo rất linh hoạt và máy đo sự dịch chuyển (dao động). Ở đây tần số tự nhiên của hệ thống nằm ở vị trí tốt dưới đây tốc độ cân bằng, vì vậy rotor chạy ở trên cộng hưởng. Những máy này cực kỳ nhạy cảm — rất phù hợp với các rotor rất nhỏ hoặc nhẹ — nhưng chúng yêu cầu chạy hiệu chuẩn với một trọng lượng thử nghiệm cho mỗi loại rotor, vì mối quan hệ giữa độ dịch chuyển và sự mất cân bằng phụ thuộc vào rotor và thiết lập cụ thể. Sự đánh đổi là độ nhạy cảm cho thời gian thiết lập.
4. Máy Cân Bằng và Cân Bằng Tại Chỗ
cân bằng tại xưởng và cân bằng trường trả lời hai câu hỏi khác nhau, và một chương trình độ tin cậy được điều hành tốt sử dụng cả hai.
- Máy cân bằng (cân bằng tại xưởng): rotor được tháo và cân bằng như một bộ phận riêng lẻ. Điều này mang lại độ chính xác rất cao và lý tưởng cho các rotor mới hoặc đã được sửa chữa, chứng thực rằng bộ phận đó đáp ứng dung sai chặt chẽ trước khi nó bao giờ vào hoạt động.
- cân bằng trường: rotor được cân bằng khi lắp đặt trong các vòng bi của nó riêng dưới các điều kiện hoạt động của nó riêng. Điều này sửa chữa toàn bộ rotor assembly — chìa khóa, khớp nối, trung tâm quạt và các ảnh hưởng hoạt động được bao gồm — và khắc phục sự mất cân bằng trên các máy đã được sử dụng mà không cần tháo dỡ chính.
Hai cái này bổ sung cho nhau. Một rotor thường được cân bằng tại cửa hàng khi sản xuất hoặc sửa chữa, sau đó được thực hiện một cái cuối cùng cân bằng cắt tại hiện trường để hấp thụ lắp ráp và ảnh hưởng hoạt động. Trên một máy được lắp ráp, bước hiện trường đó không cần một máy chuyên dụng: một bộ phân tích hai kênh di động như Balanset-1A đo biên độ 1× và pha trong các vòng bi của máy riêng, tính toán các hệ số ảnh hưởng, và xác minh mất cân bằng còn lại so với lớp ISO được chọn — thực chất là thực hiện cùng một phép đo mà một cơ sở cân bằng làm, nhưng trên rotor như nó thực sự chạy.
5. Tiêu chuẩn và tiêu chí chấp nhận
Độ mất cân bằng mà máy báo cáo được so sánh với giới hạn chấp nhận được rút ra từ Tiêu chuẩn ISO 21940-11 (người kế thừa hiện đại của ISO 1940-1 quen thuộc từ lâu), định nghĩa cấp chất lượng cân bằng — G6.3, G2.5, G1.0 và tương tự — đặt ra độ mất cân bằng dư thừa cho phép cho một khối lượng rotor và tốc độ hoạt động nhất định. Chính các máy được mô tả và đánh giá theo ISO 21940-21, xác định cách độ chính xác của máy cân bằng và độ mất cân bằng dư thừa tối thiểu đạt được được xác minh. Chuyển đổi lớp thành giá trị gram-milimét cho phép và chia nó giữa hai mặt phẳng nhanh chóng với Công cụ tính toán độ lệch dư (ISO 21940-11), while the Máy tính độ nhạy của máy cân bằng giúp xác nhận rằng máy thực sự có thể phân giải độ mất cân bằng mà một lớp chặt chẽ đòi hỏi.
