Hiểu về cân bằng tại hiện trường (cân bằng tại chỗ)
cân bằng trường, còn được biết là cân bằng tại chỗ, là quá trình hiệu chỉnh mất cân bằng của một rôto trong khi nó chạy trong các vòng bi và cấu trúc hỗ trợ của nó, ở hoặc gần tốc độ vận hành bình thường. Không giống như cân bằng sửa chữa, nơi rotor bị lấy ra và lắp đặt trên một máy cân bằng, cân bằng tại chỗ được thực hiện tại hiện trường với máy hoàn toàn lắp ráp. Đó là dạng thực tế, hàng ngày của cân bằng rôto cho các đội bảo trì và độ tin cậy, vì nó hiệu chỉnh máy khi nó thực sự chạy.
1. Định nghĩa: Cân bằng tại chỗ là gì?
Quy trình này thường sử dụng một máy phân tích rung động để đo biên độ and pha của 1× (tốc độ chạy) rung động, gắn một trọng lượng thử nghiệm có khối lượng đã biết, đo lại phản ứng rung động mới, và sau đó tính toán trọng lượng hiệu chỉnh và vị trí góc của nó. Vì rotor ở lại trong các vòm bi của nó, kết quả phản ánh trạng thái chạy thực tế của máy chứ không phải một điều kiện lý tưởng hóa trên một bàn cân bằng.
Một tham chiếu pha là không thể thiếu: bộ phân tích phải biết Ở đâu trục ở mỗi thời điểm để chuyển đổi một đỉnh rung động thành một góc điểm nặng. Tham chiếu đó đến từ một máy đo tốc độ quay kích hoạt một lần mỗi vòng, thường từ một dải Băng phản quang.
2. Tại sao cân bằng tại chỗ là cần thiết?
Mặc dù cân bằng tại xưởng có độ chính xác cao, nhưng nó không thể tính đến tất cả các yếu tố ảnh hưởng đến độ cân bằng của máy trong môi trường vận hành. Cân bằng tại hiện trường là cần thiết khi sự mất cân bằng xảy ra do, hoặc chỉ có thể được khắc phục bằng cách xem xét toàn bộ cụm máy. Các lý do phổ biến bao gồm:
- Mất cân bằng lắp ráp: mất cân bằng cuối cùng của máy là tổng mất cân bằng của tất cả các thành phần xoay (bộ tổng, trục, ghép nối, ròng rọc, chốt và ốc vít). Cân bằng tại chỗ hiệu chỉnh mất cân bằng của toàn bộ lắp ráp một lúc, bao gồm các thay đổi nhỏ được giới thiệu khi máy được lắp ráp lại.
- Tác động hoạt động: mất cân bằng có thể phát sinh từ các điều kiện chỉ xuất hiện khi hoạt động bình thường, chẳng hạn như biến dạng do nhiệt của rotor, lực khí động học, hoặc lực thủy động. Những điều này không thể được tái tạo trên máy cân bằng workshop.
- Tích tụ hoặc mài mòn vật liệu: đối với quạt, thiết bị thổi và máy ly tâm, tích tụ sản phẩm không đều hoặc không đều mài mòn gây ra mất cân bằng phát triển theo thời gian. Cân bằng tại chỗ là cách duy nhất thực tế để khắc phục điều này mà không cần thay thế hoàn toàn.
- Tính không thực tế của việc tháo rời: đối với các máy rất lớn — quạt công nghiệp lớn, máy phát điện tuabin — tháo rotor để cân bằng workshop cực kỳ tốn kém và tốn thời gian. Cân bằng tại chỗ là một giải pháp tiết kiệm hơn và nhanh hơn, và là cơ sở của tiêu chí tại chỗ trong Tiêu chuẩn ISO 21940-13.
3. Quá trình cân bằng tại chỗ (Phương pháp hệ số ảnh hưởng)
Phương pháp phổ biến nhất để cân bằng trường là phương pháp hệ số ảnh hưởng, theo một trình tự hợp lý, có thể lặp lại:
- Lần chạy đầu tiên: máy được chạy ở tốc độ hoạt động bình thường của nó, và biên độ rung động 1× ban đầu và pha — cái mất cân bằng ban đầu vectơ — được đo và ghi lại.
- Đặt trọng lượng thử: máy được dừng lại và một trọng lượng thử có khối lượng đã biết được gắn chặt vào rotor ở một vị trí góc đã biết.
- Chạy thử nghiệm: máy được chạy lại ở cùng tốc độ. Biên độ rung động mới và pha (vectơ phản ứng) được đo và ghi lại.
- Tính toán: sự thay đổi trong vectơ rung động gây ra bởi trọng lượng thử mang lại một Hệ số ảnh hưởng, mô tả mức độ rung động tại điểm đo lường thay đổi bao nhiêu đối với một mất cân bằng nhất định tại vị trí hiệu chỉnh. Thiết bị phân tích kết hợp hệ số này với vectơ ban đầu — sử dụng phép cộng vectơ — để tính toán khối lượng chính xác và góc của phải hiệu chỉnh.
- Đặt trọng lượng hiệu chỉnh: máy được dừng lại, trọng lượng thử được tháo rời, và trọng lượng hiệu chỉnh được tính toán được gắn vĩnh viễn ở góc chỉ định.
- Chạy xác minh: máy được chạy lần cuối cùng để xác nhận rung động đã giảm xuống mức chấp nhận được, theo các tiêu chuẩn như Tiêu chuẩn ISO 20816-1, và rằng mất cân bằng còn lại nằm trong dung sai được chọn.
Các rotor đơn giản được xử lý bằng cân bằng mặt phẳng đơn; các rotor dài hơn thể hiện thành phần ngẫu yêu cầu cân bằng hai mặt phẳng (động). Một Công cụ tính trọng lượng thử nghiệm giúp chọn khối lượng bắt đầu an toàn, hiệu quả cho lần chạy thử đầu tiên.
4. Cân bằng trên hiện trường với Máy phân tích Xách tay
Trên hiện trường, toàn bộ vòng lặp trên được thực hiện với một công cụ xách tay cầm tay duy nhất thay vì một bàn cân bằng. Một máy phân tích hai kênh xách tay như Balanset-1A đo biên độ và pha 1× trên mỗi vòng bi, tính toán các hệ số ảnh hưởng tự động, và hướng dẫn sửa chữa một và hai mặt phẳng — sau đó xác minh mất cân bằng còn lại so với Tiêu chuẩn ISO 21940-11 các cấp độ chất lượng cân bằng. Làm việc trong các vòng bi của chính máy ở tốc độ hoạt động, nó nắm bắt trạng thái chạy thực tế — bao gồm các hiệu ứng lắp ráp, nhiệt và khí động — mà một máy xưởng đơn giản không thể tái tạo. Máy đo tốc độ laser quang học được cung cấp cung cấp tham chiếu pha một lần mỗi vòng quay từ một mảnh băng phản chiếu nhỏ, vì vậy không cần chuẩn bị trục ngoài một dải băng.
5. Các Xem xét Chính và Biện pháp Bảo vệ
Cân bằng trên hiện trường đòi hỏi kỹ năng và kế hoạch cẩn thận. Như được nêu trong các tiêu chuẩn như Tiêu chuẩn ISO 21940-13, an toàn là trên hết.
- An toàn: các trọng lượng thử và hiệu chỉnh phải được gắn chắc chắn đủ để chịu đựng lực ly tâm ở tốc độ hoạt động, và quyền truy cập vào máy phải được kiểm soát trong khi nó chạy.
- Điều kiện tiên quyết: trước khi cân bằng, loại trừ các nguyên nhân khác của rung động cao 1× — sự không thẳng hàng, sự cộng hưởng, một trục bị cong, hoặc cơ học sự lỏng lẻo — vì cân bằng không thể khắc phục một vấn đề không phải là mất cân bằng.
- Thiết bị đo lường: công việc yêu cầu một máy phân tích có khả năng đo biên độ và pha, cộng với một cảm biến tham chiếu pha (máy đo tốc độ). Các phép đo có thể lặp lại phụ thuộc vào việc lắp đặt cảm biến nhất quán và một xung máy đo tốc độ sạch, đáng tin cậy.
- Tính ổn định tốc độ: máy phải duy trì tốc độ ổn định trong suốt mỗi lần chạy; tốc độ lệch làm hỏng dữ liệu pha mà toàn bộ phép tính phụ thuộc vào.
