Hiểu về phương pháp bốn lần chạy trong cân bằng rôto

Devices

Portable balancer & Vibration analyzer Balanset-1A

Parts

Optical Sensor (Laser Tachometer)

Bộ dụng cụ cân bằng và chẩn đoán rung động hoàn chỉnh từ Vibromera, bao gồm bốn cảm biến rung động có dây cáp, mô-đun giao diện tín hiệu, máy đo tốc độ laser có chân đế từ tính, cân kỹ thuật số, cáp USB và hộp đựng. Hệ thống được thiết kế để cân bằng rô-to tại hiện trường và theo dõi tình trạng trên thiết bị công nghiệp.

Devices

Dynamic balancer “Balanset-1A” OEM

Định nghĩa: Phương pháp Four-Run là gì?

The phương pháp bốn lần chạy là một thủ tục có hệ thống cho cân bằng hai mặt phẳng sử dụng bốn lần đo riêng biệt để thiết lập một bộ hoàn chỉnh hệ số ảnh hưởng cho cả hai mặt phẳng hiệu chỉnh. Phương pháp này bao gồm việc đo tình trạng ban đầu của rôto, sau đó kiểm tra từng mặt phẳng hiệu chỉnh một cách độc lập với trọng lượng thử nghiệm, sau đó thử nghiệm cả hai máy bay cùng lúc với trọng lượng thử nghiệm.

Phương pháp tiếp cận toàn diện này cung cấp đặc tính hoàn chỉnh của phản ứng động của hệ thống ổ trục rôto, cho phép tính toán chính xác trọng số hiệu chỉnh để giảm thiểu rung động tại cả hai vị trí mang cùng một lúc.

Quy trình bốn lần chạy

Phương pháp này bao gồm chính xác bốn lần chạy thử nghiệm tuần tự, mỗi lần phục vụ một mục đích cụ thể:

Chạy 1: Chạy ban đầu (Cơ sở)

Máy được vận hành ở tốc độ cân bằng trong điều kiện hiện tại. Đo độ rung (cả hai biên độ and giai đoạn) được ghi lại tại cả hai vị trí ổ trục (Ổ trục 1 và Ổ trục 2). Điều này thiết lập dấu hiệu rung động cơ sở do mất cân bằng.

Ghi chép: Độ rung tại ổ trục 1 = A₁, ∠θ₁
Ghi chép: Độ rung tại ổ trục 2 = A₂, ∠θ₂

Chạy 2: Thử nghiệm trọng lượng trong máy bay 1

Máy dừng lại và một quả cân thử đã biết (T₁) được gắn vào một vị trí góc xác định trong Mặt phẳng Hiệu chỉnh 1. Máy được khởi động lại và độ rung được đo lại tại cả hai ổ trục. Sự thay đổi độ rung cho thấy trọng lượng trong Mặt phẳng 1 ảnh hưởng như thế nào đến cả hai vị trí đo.

Trọng lượng thử nghiệm T₁ được thêm vào Mặt phẳng 1 ở góc α₁
Ghi chép: Rung động mới tại Vòng bi 1 và Vòng bi 2
Tính toán: Tác động của T₁ lên Vòng bi 1 (tác động chính)
Tính toán: Tác động của T₁ lên Vòng bi 2 (hiệu ứng liên kết chéo)

Chạy 3: Thử nghiệm trọng lượng trong máy bay 2

Quả cân thử T₁ được tháo ra, và một quả cân thử khác (T₂) được gắn vào vị trí xác định trên Mặt phẳng Hiệu chỉnh 2. Một lần đo khác được thực hiện. Điều này cho thấy quả cân trên Mặt phẳng 2 ảnh hưởng đến cả hai ổ trục như thế nào.

Trọng lượng thử nghiệm T₁ được gỡ bỏ khỏi Mặt phẳng 1
Trọng lượng thử T₂ được thêm vào Mặt phẳng 2 ở góc α₂
Ghi chép: Rung động mới tại Vòng bi 1 và Vòng bi 2
Tính toán: Tác động của T₂ lên Vòng bi 1 (hiệu ứng liên kết chéo)
Tính toán: Tác động của T₂ lên Vòng bi 2 (tác động chính)

Chạy 4: Thử nghiệm trọng lượng ở cả hai mặt phẳng

Cả hai quả cân thử nghiệm được lắp đặt đồng thời (T₁ ở Mặt phẳng 1 và T₂ ở Mặt phẳng 2), và lần đo thứ tư được thực hiện. Điều này cung cấp thêm dữ liệu giúp xác minh tính tuyến tính của hệ thống và có thể cải thiện độ chính xác của phép tính, đặc biệt khi hiệu ứng liên kết chéo là đáng kể.

Cả T₁ và T₂ đều được cài đặt đồng thời
Ghi chép: Phản ứng rung động kết hợp ở cả hai ổ trục
Xác minh: Tổng vectơ của các hiệu ứng riêng lẻ khớp với phép đo kết hợp (xác thực tính tuyến tính)

Nền tảng toán học

Phương pháp bốn lần chạy thiết lập bốn hệ số ảnh hưởng tạo thành ma trận 2×2 mô tả hành vi của toàn bộ hệ thống:

Ma trận hệ số ảnh hưởng

α₁₁: Tác động của trọng lượng đơn vị trong Mặt phẳng 1 đến độ rung tại Vòng bi 1 (tác động trực tiếp)
α₁₂: Tác động của trọng lượng đơn vị trong Mặt phẳng 2 đến độ rung tại Vòng bi 1 (liên kết chéo)
α₂₁: Tác động của trọng lượng đơn vị trong Mặt phẳng 1 đến độ rung tại Vòng bi 2 (liên kết chéo)
α₂₂: Tác động của trọng lượng đơn vị trong Mặt phẳng 2 đến độ rung tại Vòng bi 2 (tác động trực tiếp)

Giải quyết cho Trọng số hiệu chỉnh

Với cả bốn hệ số đã biết, phần mềm cân bằng sẽ giải hệ hai phương trình vectơ đồng thời để tính toán trọng số hiệu chỉnh (W₁ cho Mặt phẳng 1, W₂ cho Mặt phẳng 2) giúp giảm thiểu độ rung ở cả hai ổ trục:

α₁₁ · W₁ + α₁₂ · W₂ = -V₁ (để hủy rung động tại Vòng bi 1)
α₂₁ · W₁ + α₂₂ · W₂ = -V₂ (để hủy rung động tại Vòng bi 2)

Trong đó V₁ và V₂ là các vectơ rung động ban đầu tại hai ổ trục. Giải pháp sử dụng toán học vectơ và đảo ngược ma trận.

Ưu điểm của phương pháp Four-Run

Phương pháp bốn lần chạy mang lại một số lợi ích quan trọng:

1. Đặc điểm hệ thống hoàn chỉnh

Bằng cách thử nghiệm từng mặt phẳng độc lập rồi thử nghiệm cả hai cùng lúc, phương pháp này mô tả đầy đủ cả hiệu ứng trực tiếp và hiệu ứng liên kết chéo. Điều này rất quan trọng khi các mặt phẳng nằm gần nhau hoặc khi độ cứng của ổ trục thay đổi đáng kể.

2. Xác minh tích hợp

Lần chạy thứ 4 kiểm tra tính tuyến tính của hệ thống. Nếu hiệu ứng kết hợp của cả hai trọng số thử nghiệm không khớp với tổng vectơ của các hiệu ứng riêng lẻ, điều này cho thấy hành vi phi tuyến tính (độ lỏng, độ rơ ổ trục, vấn đề về nền móng) cần được khắc phục trước khi tiếp tục.

3. Độ chính xác được cải thiện

Khi hiệu ứng liên kết chéo đáng kể (một mặt phẳng ảnh hưởng mạnh đến mặt phẳng kia), phương pháp bốn lần chạy cung cấp kết quả chính xác hơn so với phương pháp ba lần chạy đơn giản hơn.

4. Dữ liệu dư thừa

Việc có bốn phép đo cho bốn ẩn số mang lại sự dự phòng, cho phép phần mềm phát hiện và có khả năng bù đắp cho các lỗi đo lường.

5. Sự tự tin vào kết quả

Phương pháp tiếp cận có hệ thống và xác minh tích hợp giúp kỹ thuật viên tin tưởng rằng các điều chỉnh được tính toán sẽ có hiệu quả.

Khi nào nên sử dụng phương pháp Four-Run

Phương pháp bốn lần chạy đặc biệt phù hợp trong những tình huống sau:

Sự liên kết chéo đáng kể: Khi các mặt phẳng hiệu chỉnh được đặt gần nhau hoặc khi hệ thống ổ trục rôto có độ cứng không đối xứng, một mặt phẳng sẽ ảnh hưởng đáng kể đến cả hai ổ trục.
Yêu cầu độ chính xác cao: Khi chặt dung sai cân bằng phải được đáp ứng.
Đặc điểm hệ thống chưa biết: Khi cân bằng máy lần đầu tiên và chưa hiểu rõ về cách vận hành của hệ thống.
Thiết bị quan trọng: Máy móc có giá trị cao, trong đó thời gian bổ sung cho lần chạy thứ tư được biện minh bằng sự tin tưởng cao hơn vào kết quả.
Thiết lập hiệu chuẩn vĩnh viễn: Khi tạo hiệu chuẩn vĩnh viễn dữ liệu để sử dụng trong tương lai, tính toàn diện của phương pháp bốn lần chạy đảm bảo các hệ số được lưu trữ chính xác.

So sánh với phương pháp ba lần chạy

Phương pháp bốn lần chạy có thể được so sánh với phương pháp đơn giản hơn phương pháp ba lần chạy:

Phương pháp ba lần chạy

Chạy 1: Điều kiện ban đầu
Chạy 2: Thử nghiệm trọng lượng ở Máy bay 1
Chạy 3: Thử nghiệm trọng lượng ở Máy bay 2
Tính toán các hiệu chỉnh trực tiếp từ ba lần chạy

Ưu điểm của phương pháp bốn lần chạy

Xác minh tính tuyến tính: Chạy lần 4 xác nhận hệ thống hoạt động tuyến tính
Đặc tính ghép chéo tốt hơn: Dữ liệu đầy đủ hơn khi liên kết chéo mạnh
Phát hiện lỗi: Những bất thường được xác định dễ dàng hơn

Ưu điểm của phương pháp ba lần chạy

Tiết kiệm thời gian: Một lần chạy ít hơn làm giảm thời gian cân bằng xuống ~20%
Độ chính xác đủ: Đối với nhiều ứng dụng, ba lần chạy sẽ cung cấp kết quả đầy đủ
Sự đơn giản: Ít dữ liệu để quản lý và xử lý hơn

Trên thực tế, phương pháp ba lần chạy thường được sử dụng phổ biến hơn cho công việc cân bằng thường xuyên, trong khi phương pháp bốn lần chạy được dành riêng cho các ứng dụng có độ chính xác cao hoặc các tình huống có vấn đề.

Mẹo thực hiện thực tế

Để thực hiện thành công phương pháp bốn lần chạy:

Lựa chọn trọng lượng thử nghiệm

Chọn trọng lượng thử nghiệm tạo ra sự thay đổi độ rung 25-50% so với đường cơ sở
Sử dụng trọng số có độ lớn tương tự cho cả hai mặt phẳng để có chất lượng đo lường nhất quán
Đảm bảo tạ được gắn chặt trong mọi lần chạy

Độ nhất quán của phép đo

Duy trì các điều kiện vận hành giống hệt nhau (tốc độ, nhiệt độ, tải) cho cả bốn lần chạy
Cho phép ổn định nhiệt giữa các lần chạy nếu cần thiết
Sử dụng cùng vị trí cảm biến và giá đỡ cho tất cả các phép đo
Thực hiện nhiều lần đọc trong mỗi lần chạy và lấy trung bình để giảm nhiễu

Kiểm tra chất lượng dữ liệu

Xác minh rằng trọng lượng thử nghiệm tạo ra những thay đổi rung động có thể đo lường rõ ràng (ít nhất 10-15% so với mức ban đầu)
Kiểm tra xem kết quả Chạy 4 có khớp gần đúng với tổng vectơ của hiệu ứng Chạy 2 và 3 (trong phạm vi 10-20%) không
Nếu kiểm tra tính tuyến tính không thành công, hãy điều tra các vấn đề về cơ học trước khi tiếp tục

Xử lý sự cố

Các vấn đề thường gặp với phương pháp bốn lần chạy và giải pháp của chúng:

Chạy 4 không khớp với phản hồi mong đợi

Nguyên nhân có thể xảy ra:

Hành vi hệ thống phi tuyến tính (lỏng lẻo, chân mềm, độ rơ ổ trục)
Trọng lượng thử nghiệm quá lớn, khiến hệ thống chuyển sang chế độ phi tuyến tính
Lỗi đo lường hoặc điều kiện vận hành không nhất quán

Giải pháp:

Kiểm tra và khắc phục các vấn đề cơ học
Sử dụng trọng lượng thử nghiệm nhỏ hơn
Xác minh hiệu chuẩn hệ thống đo lường
Đảm bảo điều kiện vận hành nhất quán trong mọi lần chạy

Kết quả cân bằng cuối cùng kém