Hiểu về sự mất cân bằng ban đầu
Mất cân bằng ban đầu — còn gọi là mất cân bằng ban đầu hoặc như đã tìm thấy — là mất cân bằng tình trạng tồn tại trong một rôto trước bất kỳ cân bằng đã áp dụng sửa chữa. Đó là trạng thái ban đầu của rotor, được chụp trong lần chạy đầu tiên của thủ tục cân bằng. Độ lớn và vị trí góc của nó được tìm thấy bằng cách đo rung động biên độ và pha trong khi rotor quay ở tốc độ cân bằng của nó. Mọi thứ theo sau trong một công việc cân bằng được tham chiếu đến vectơ bắt đầu này: đó là tiêu chuẩn so sánh mà hiệu quả của công việc được đánh giá, và bất cứ gì còn lại sau khi sửa chữa hoàn tất được gọi là mất cân bằng còn lại.
1. Nguồn gốc của Mất Cân Bằng Ban Đầu
Mất cân bằng ban đầu tích tụ từ nhiều nguồn trong suốt cuộc đời của một rotor — trong sản xuất, trong lắp ráp, trong dịch vụ, và thậm chí trong bảo trì nhằm mục đích cải thiện nó.
Dung sai sản xuất
Ngay cả với gia công chính xác, sự đối xứng hoàn hảo là không thể:
- Biến đổi mật độ vật liệu: vật liệu không đồng nhất, các lỗ rỗng bên trong, hoặc các chất dị vật tạo ra bất đối xứng khối lượng.
- Dung sai gia công: những sai lệch nhỏ so với tâm thật — chạy ra ngoài hoặc sự lập dị — tạo ra mất cân bằng.
- Biến đổi độ dày tường: trong các rotor đúc hoặc được sản xuất, các bức tường không đều có nghĩa là phân bố khối lượng không đều.
- Độ xốp và khiếm khuyết đúc: các túi khí, co ngót, hoặc các tạp chất xỉ làm dịch chuyển khối lượng.
Lỗi lắp ráp và biến đổi
Khi một rotor được xây dựng từ nhiều thành phần, mất cân bằng có thể được giới thiệu ngay cả khi từng phần đều tốt:
- Tích lũy dung sai: các bộ phận cân bằng tốt vẫn có thể thêm theo phương thức vectơ thành một tổng số đáng kể.
- Kết nối có chốt: chìa khóa, rãnh chìa khóa và rãnh bánh răng vốn có tính bất đối xứng.
- Các lỗ bulong và ốc vít: các lỗ không cách đều hoặc các ốc vít không phù hợp tạo ra mất cân bằng.
- Các khớp nhiệt và khớp áp suất: các thành phần được lắp qua co ôm hoặc ép có thể không ngồi hoàn toàn đồng tâm.
Nguyên nhân hoạt động
Mất cân bằng cũng phát triển trong quá trình sử dụng, dịch chuyển khỏi trạng thái cân bằng ban đầu của rotor’s:
- Tích tụ vật liệu: bụi bẩn, bụi, cặn, hoặc sản phẩm quy trình tích tụ trên cánh bơm, các cánh quạt, hoặc bề mặt rôto.
- Ăn mòn và mài mòn: mất vật liệu không đều do mài mòn, sự ăn mòn, hoặc sự tạo bọt.
- Các bộ phận hỏng hoặc bị mất: một cánh quạt bị mất, một cánh bánh công tước bị gãy, một thành phần bị tách rời.
- Sự biến dạng: Uốn cong, cong vênh hoặc biến dạng dẻo do va chạm, quá nhiệt hoặc quá tải.
- Các thành phần rời: các bộ phận đã lỏng ra và thay đổi vị trí.
Hoạt động bảo trì và sửa chữa
Một cách nghịch lý, bảo trì có thể giới thiệu chính mất cân bằng mà nó nhằm mục đích khắc phục:
- Lắp đặt các bộ phận thay thế có khối lượng hoặc phân bố khối lượng khác nhau.
- Sửa chữa bằng hàn thêm kim loại không đối xứng.
- Làm lại hoặc gia công loại bỏ vật liệu không đều
- Sơn hoặc lớp phủ được tô một cách không đều.
2. Cách Đo Lường Mất Cân Bằng Ban Đầu
Mất cân bằng ban đầu được định lượng trong lần chạy đo lường đầu tiên của quy trình cân bằng.
Thông số đo lường
- Biên độ dao động: độ lớn của thành phần 1× (một lần trên mỗi vòng quay), thường tính bằng mm/s, in/s, hoặc mils. Nó theo dõi trực tiếp với mức độ nghiêm trọng của mất cân bằng.
- Góc pha: thời điểm xuất hiện đỉnh rung 1× theo độ, so với một dấu chuẩn tham chiếu được phát hiện bởi một Keyphasor hoặc máy đo tốc độ quay. Đây là đáp ứng pha, không trực tiếp là góc điểm nặng: rung động trễ so với điểm nặng thực một lượng phụ thuộc vào việc tốc độ chạy gần đến mức nào với một sự cộng hưởng (từ gần 0° thấp hơn nhiều so với điểm đó, qua 90° tại điểm đó, đến gần 180° cao hơn điểm đó), cộng với độ trễ của cảm biến và thiết bị đo. Do đó, góc của điểm nặng và trọng lượng hiệu chỉnh được suy ra bởi thuật toán cân bằng — thông qua phương pháp trọng lượng thử (hệ số ảnh hưởng) — chứ không phải đọc trực tiếp từ màn hình hiển thị pha.
- Tốc độ: tốc độ quay tại đó các phép đo được thực hiện — quan trọng vì lực ly tâm từ mất cân bằng tăng theo bình phương của tốc độ.
Biểu diễn vectơ
Mất cân bằng ban đầu được biểu diễn dưới dạng một vectơ “O” (cho “Original”) với cả độ lớn và hướng, thường được vẽ trên âm mưu cực Ở đâu:
- độ dài của vectơ đại diện cho biên độ rung động, và
- góc của vectơ biểu thị pha đáp ứng đo được (từ đó vị trí điểm nặng sẽ được suy ra sau).
3. Tầm Quan Trọng Trong Quy Trình Cân Bằng
Phép đo mất cân bằng ban đầu thực hiện nhiều công việc cùng một lúc.
Đường cơ sở để hiệu chỉnh
Tất cả các tính toán cân bằng được quy chiếu đến mất cân bằng ban đầu. Mục đích là thêm khối lượng hiệu chỉnh những thứ tạo ra véctơ rung động bằng và đối lập với véctơ ban đầu, triệt tiêu nó.
Đánh giá mức độ nghiêm trọng
Độ lớn của mất cân bằng ban đầu cho thấy vấn đề nghiêm trọng đến mức nào và giúp quyết định:
- cân bằng có phải là biện pháp đúng đắn hay không, hay có phải là lỗi cơ khí khác — sự lỏng lẻo hoặc sai tâm — cần phải sửa chữa trước;
- kích thước thích hợp của trọng lượng thử nghiệm; và
- một lần hiệu chỉnh có đủ hay cần nhiều lần lặp lại.
Một kiểm tra hợp lệ hữu ích trước khi chạm vào rotor là chuyển đổi biên độ đo được thành lực mà rotor thực sự tạo ra; công cụ Máy tính lực ly tâm từ sự mất cân bằng chuyển đổi mất cân bằng nhất định và tốc độ trực tiếp thành newton, điều này làm cho tính cấp bách rõ ràng.
Theo dõi Tiến độ
So sánh mất cân bằng ban đầu với mất cân bằng dư thừa sau khi hiệu chỉnh để xác định mức độ tốt của công việc. Cân bằng tốt thường làm giảm rung động 70–90% hoặc hơn so với mức ban đầu.
Tính toán Hệ số Ảnh hưởng
Trong phương pháp hệ số ảnh hưởng, véctơ mất cân bằng ban đầu được trừ khỏi rung động đo được trong lần chạy trọng lượng thử để tách riêng tác dụng của trọng lượng thử:
T = (O + T) − O, trong đó O là mất cân bằng ban đầu và T là tác dụng của trọng lượng thử.
Từ tác dụng bị cô lập đó, bộ phân tích tính toán hệ số ảnh hưởng và, tiếp theo, khối lượng hiệu chỉnh đúng và góc độ. Đối với công việc một mặt phẳng, bạn có thể tái tạo phép toán này bằng Máy tính hệ số ảnh hưởng.
4. Mối quan hệ với Mất Cân Bằng Dư Thừa
Toàn bộ mục đích của cân bằng là giảm mất cân bằng ban đầu xuống mức dư thừa được chấp nhận. Mối quan hệ là đơn giản trước và sau:
- Mất cân bằng ban đầu: điều kiện “trước”.
- Sửa lỗi: quy trình cân bằng và lắp đặt trọng lượng.
- Mất cân bằng dư: điều kiện “sau”.
Lý tưởng nhất là dư thừa phải nhỏ hơn 10–30% của ban đầu, với mục tiêu chính xác được đặt theo yêu cầu chất lượng cân bằng của rotor dưới Tiêu chuẩn ISO 21940-11 (người thay thế hiện đại của Tiêu chuẩn ISO 1940-1). Dịch một lựa chọn Cấp G và tốc độ dịch vụ thành con số cho phép tính bằng gram-milimet nhanh chóng với Công cụ tính toán độ lệch dư (ISO 21940-11).
5. Mức Mất cân bằng Ban đầu Điển hình
Độ lớn của độ mất cân bằng ban đầu thay đổi rộng rãi tùy theo loại thiết bị và lịch sử dịch vụ.
Rôto mới hoặc vừa cân bằng
Dao động thường chạy từ 0,5 đến 2,0 mm/s (0,02 đến 0,08 in/s) cho máy móc công nghiệp — tình trạng cân bằng tốt đến chấp nhận được.
Rôto mất cân bằng vừa phải
Dao động từ 2,0 đến 7,0 mm/s (0,08 đến 0,28 in/s) có nghĩa là rotor nên được cân bằng sớm. Đây là trạng thái phổ biến đối với thiết bị cần bảo trì định kỳ.
Rôto mất cân bằng nghiêm trọng
Dao động trên 7,0 mm/s (0,28 in/s) báo hiệu độ mất cân bằng nghiêm trọng cần chú ý ngay lập tức, thường do lá cánh bị thiếu, sự tích tụ nặng nề hoặc hỏng hóc thành phần chính.
Lưu ý: đây là những hướng dẫn chung cho máy móc công nghiệp điển hình. Mức chấp nhận cụ thể phụ thuộc vào loại máy, kích thước, tốc độ và cách lắp ráp, như được xác định bởi các tiêu chuẩn chẳng hạn như Tiêu chuẩn ISO 20816 series (trước đây là ISO 10816).
6. Đo lường và Tài liệu Hóa Trường
Trên một máy lắp ráp, độ mất cân bằng ban đầu được ghi lại tại chỗ chứ không phải trên máy cân bằng. Một máy phân tích hai kênh cầm tay như Balanset-1A đọc biên độ 1× và pha trong các vòng bi của chính máy ở tốc độ vận hành, ghi lại véc-tơ “O” ban đầu, và sau đó hướng dẫn các lần chạy trọng lượng thử nghiệm và hiệu chỉnh giúp giảm thiểu nó — ghi lại trạng thái thực tế ban đầu như rotor thực sự chạy, bao gồm các hiệu ứng lắp ráp và nhiệt mà máy cân bằng ở cửa hàng không thể bao giờ nhìn thấy.
Bất kể công cụ nào được sử dụng, phép đo độ mất cân bằng ban đầu thuộc về hồ sơ cân bằng:
- biên độ dao động và pha tại mỗi điểm đo lường;
- tốc độ vận hành trong quá trình đo lường;
- ngày tháng và nhận dạng thiết bị; và
- Bất kỳ nguyên nhân mất cân bằng nào có thể nhìn thấy được ghi nhận trong quá trình kiểm tra
Tài liệu này xây dựng một hồ sơ lịch sử về tình trạng của rotor và hỗ trợ phân tích xu hướng theo thời gian — tiết lộ, chẳng hạn, liệu độ mất cân bằng có từ từ tăng lên do sự tích tụ hoặc xói mòn và cho phép bảo trì được lên kế hoạch trước khi dao động trở nên nghiêm trọng.
