نابالانسی عامل اصلی خرابی مکانیکی در ماشین‌های دوار است. این پدیده به دلیل توزیع غیر یکنواخت جرم است واژه بالانس یعنی اینکه همه ی نیروهای که روی قطعه دوار ماشین ایجاد می شوند یا عمل می کنند در تعادل هستند هرگونه تغییر در این حالت تعادل ایجاد نابالانسی می کند. در آمارهای جهانی نابالانسی یکی از رایج ترین طیف های ارتعاشی است که توسط همه ماشین های دوار بوجود می آید. ارتعاش نابالانسی غالباٌ عاملی نامطلوب بوده، معرف خطای کارکردی و آسیب دیدگی اجزاء متحرک ماشین می باشد و همواره منجر به افزایش دینامیکی بار روتور، بیرینگ ها، پایه های نگهدارنده و فوندانسیون دستگاه می شود.
اندازه گیری فاز
فاز پارامتری است که ارتباط نزدیکی با ارتعاش دارد، زیرا در بالانس کردن روتور، تشخیص تشدید و به طور کلی در تشخیص خرابی ظاهر می شود. برای درک بهتر، مفهوم فاز را به دو روش مختلف تعریف می کنیم:
- زمان پیشروی یا تاخیری است که نسبت به دیگری با دوره مساوی یا نسبت به علامت مرجع دارای موج ارتعاشی است. فرکانس هر دو موج ارتعاشی و علامت مرجع باید یکسان باشد.
- از نظر فیزیکی، فاز حرکت نسبی است که یک نقطه از ماشین نسبت به نقطه دیگر دارد.
کاربرد عملی قرائت های فاز در تشخیص عیب در تمایز مشکلات مکانیکی است که در طیف ها به یک شکل ظاهر می شود، مانند: نابالانسی، خروج از مرکز، محور خمیده، ناهمراستایی، لقی، سافت فوت و رزونانس.
Tachometric pulse
برای انجام خوانش فاز با استفاده از یک پالس تاکومتر، موارد زیر ضروری است: یک آنالایزر تک کانال با ورودی TTL و دارای یک فیلتر، یک سنسور لرزش سنج، یک پالس سرعت سنج تولید شده توسط یک تاکومتر نوری یا مغناطیسی و یک علامت مرجع، که برای مورد اول یک نوار بازتابنده و برای دوم یک کلید شفت خواهد بود.
برای انجام اندازه‌گیری، سنسور ارتعاش در نقطه‌ای قرار می‌گیرد که باید آنالیز شود و سرعت سنج به سمت نوار بازتابی یا کلید شفت جهت به دست آوردن پالس سرعت سنج قرار می‌گیرد. خروجی سرعت سنج به ورودی TTL آنالایزر و سنسور لرزش به ورودی آن متصل می شود. سیگنال TTL فرکانس فیلتر شدن را تعیین می کند و کاربر پهنای باند فرکانس را از طریق آنالایزر تعیین می کند. آنالایزر مستقیماً موقعیت حداکثر ارتعاش سیگنال فیلتر شده را با توجه به علامت مرجع نمایش می دهد.
ترسیم شکل 5.1 امکان تفسیر واضح محاسبه فاز انجام شده در آنالایزر تک کانال را فراهم می کند. محاسبه یک ضرب متقاطع ساده است که به معادله زیر منجر می شود:
Phase=360×Δt/T
مهم ترین مزیت تاکومتر نوری مادون قرمز یا نور مرئی، قابلیت اطمینان، تکرارپذیری و سرعت در انجام قرائت ها است که ایراد اصلی آن نیاز به توقف دستگاه برای قرار دادن نوار بازتابنده است. این تنها ایرادی است که سرعت سنج های مغناطیسی ندارند.
Strobe lamp
خوانش فاز با لامپ مخصوص را می توان با استفاده از دو تکنیک مختلف انجام داد. اولین مورد کاملاً معادل پالس سرعت سنج است، در این مورد لامپ به عنوان یک مولد پالس در فرکانس تعیین شده توسط کاربر، (معمولاً سرعت چرخش شفت) عمل می کند. لامپ دارای یک خروجی است که پالس TTL را به آنالایزر می فرستد. برای اینکه پالس همیشه در همان لحظه از هر دور شفت ایجاد شود، تصویر شفت باید همیشه در همان موقعیت ثابت باشد. برای اینکه تصویر را همیشه در یک موقعیت ثابت نگه دارید، لازم است فرکانس لامپ را به صورت دستی تنظیم کنید و در عین حال توجه خود را روی علائم واضح شفت یا در کلید شفت متمرکز کنید. شفت باید در تمام اندازه گیری های فاز در همان موقعیت باقی بماند. مقدار قرائت فاز همانند پالس سرعت سنج روی نمایشگر آنالایزر ظاهر می شود.
تکنیک قرائت فاز دوم، قرائت فاز را در آنالایزر نشان نمی دهد، اما با توجه به موقعیت شفت زمانی که توسط لامپ مخصوص ثابت می شود، نمایش داده می شود. در این حالت لامپ هیچ نوع سیگنالی را به آنالایزر ارسال نمی کند. تنظیمات به شرح زیر است، آنالایزر سیگنال سنسور ارتعاش را در فرکانس تعیین شده توسط کاربر فیلتر می کند، هر بار که آنالایزر حداکثر ارتعاش را تشخیص می دهد، سیگنالی را به لامپ می فرستد تا فلاش ساطع شود. این فلاش ها به صورت دستی تنظیم می شوند تا فرکانس چرخشی شفت را داشته باشند، بنابراین به نظر می رسد ثابت است. با در نظر گرفتن یک نقطه ثابت به عنوان مرجع، فاز به صورت بصری به عنوان موقعیت یک علامت محور نسبت به مرجع ثابت اندازه گیری می شود.
مزیت لامپ این است که نیازی به توقف دستگاه برای قرار دادن نوار بازتابنده روی شفت نیست و عیب آن این است که زمان بیشتری نیاز است و دقت خواندن کمتر از آنچه با پیکاپ اپتیکال ساخته شده است.
Multi-channel analyzer
اندازه گیری با آنالایزرهای چند کاناله (با حداقل دو کانال) شامل انجام حداقل دو قرائت ارتعاش با دو سنسور به طور همزمان و مقایسه شکل موج آنها است. مقایسه فاز یکی از اندازه‌گیری‌ها را نسبت به دیگری ارائه می‌کند. با قرار دادن یک سنسور در یکی از نقاط ماشین و قرار دادن سنسور دیگر به صورت متوالی در نقاط مورد نظر، می‌توانیم قرائت فاز را نسبت به سنسور ثابت انجام دهیم.
مزیت اصلی این روش علاوه بر سرعت، عدم نیاز به استفاده از نوار بازتابنده یا لامپ استروبوسکوپی است. این تکنیک معمولاً برای آنالیز ODSو تحلیل مودال استفاده می شود.
دلایل نابالانسی فن
هنگامی که مرکز ثقل یا مرکز جرم روتور با مرکز چرخش یا مرکز هندسی آن منطبق نباشد، یک ماشین دوار نابالانس است. این مسئله منجر به یک نیروی گریز از مرکز می شود که (همانطور که در شکل 5.2 نشان داده شده است) از مرکز چرخش منشا می گیرد، به صورت شعاعی هدایت می شود و همزمان با شفت می چرخد و باعث ارتعاش بیش از حد می شود.از جمله ویژگی های اصلی نابالانسی می توان موارد زیر را برجسته کرد:
مقدار نابالانسی را می توان با وزن و فاصله از مرکز روتور تا وزن (grams x cm) تعیین کرد. افزایش وزن یا شعاع عدم تعادل باعث افزایش متناسب مقدار نابالانسی می شود که در آن:
=m جرم عدم تعادل
=d شعاع عدم تعادل
=w سرعت زاویه ای
F=m×d×w2
نابالانسی می تواند منشأ یا ماهیت بسیار متفاوتی داشته باشد مانند موارد زیر:
- تجمع ناهموار گرد و غبار در پره های فن.
- فرسایش و خوردگی ناهموار پروانه های پمپ.
- عدم همگنی در قطعات ریخته گری مانند حباب ها، سوراخ های دمنده.
- خروج از مرکز بودن روتور.
- توزیع نابرابر در میله ها یا سیم پیچ های روتور موتور الکتریکی.
- غلتک خم شده، به ویژه در ماشین آلات صنعت کاغذ.
- از دست دادن وزنه های تعادل.
- شفت خم شده.
انواع نابالانسی فن
همچنین به نام نابالانسی استاتیکی شناخته می شود و معمولاً ساده ترین مشکل برای تشخیص است. به طور کلی توسط سایش سطح شعاعی غیر یکنواخت روی روتورهایی که طول آن در مقایسه با قطر آن ناچیز است، تولید می شود. منبع ارتعاش یک نیروی گریز از مرکز است که باعث جابجایی محور چرخش در جهت شعاعی می شود. در غیاب مشکلات دیگر، عدم تعادل یک شکل موج سینوسی خالص ایجاد می کند و بنابراین طیف ارتعاش غالب با فرکانس برابر با 1XRPM روتور را ارائه می دهد.
برای رفع مشکل توصیه می شود روتور را در یک صفحه (در مرکز ثقل روتور) با جرم مناسب در موقعیت زاویه ای که با یک دستگاه بالانسر محاسبه می شود، بالانس کنید.
علائم نابالانسی یک صفحه:
- لرزش شعاعی در1XRPM
- اختلاف فاز بین جهت افقی و عمودی بیرینگ تقریباً 90 درجه است که امکان تغییر قابل قبول 30± درجه را دارد.
- هیچ تفاوت فاز قابل توجهی در قرائت فاز بین هر دو طرف شفت در جهات شعاعی یکسان وجود ندارد.
در این مورد منشأ نابالانسی یک نیرو نیست، بلکه یک جفت نیرو است. یعنی دو نیروی با اندازه مساوی و جهت مخالف. عدم تعادل دینامیکی در روتورهای متوسط و بلند رخ می دهد و عمدتاً به دلیل سایش شعاعی و محوری همزمان روی سطح روتور است. این طیف ارتعاش غالب و نوسان همزمان را در فرکانس برابر 1XRPM روتور نشان می دهد.
برای رفع مشکل توصیه می شود روتور را در دو صفحه با جرم های مناسب و در موقعیت های زاویه ای محاسبه شده با دستگاه بالانسر، بالانس کنید.
علائم نابالانسی دو صفحه:
- لرزش شعاعی در 1XRPM
- اختلاف فاز بین جهات افقی و عمودی بیرینگ تقریباً 90 درجه است که امکان تغییر قابل قبول 30± درجه را دارد.
- قرائت فاز شعاعی نشان می دهد که هر دو طرف شفت دارای تغییر فاز 180 درجه هستند.
روتورهای اورهنگ
در روتورهای انتهای شفت رخ می دهد. این توسط سایش روی سطح روتور و خمش شفت تولید می شود. این طیف ارتعاش غالب را در 1XRPM روتور نشان می‌دهد که هم در جهت محوری و هم در جهت شعاعی بسیار واضح است.
علائم نابالانسی روتورهای اورهنگ:
- ارتعاشی شعاعی در 1XRPM
- ارتعاش محوری در1XRPM
- اختلاف فاز بین جهات افقی و عمودی بیرینگ تقریباً 90 درجه است که امکان تغییر قابل قبول 30± درجه را دارد.
- قرائت فاز محوری بین بیرینگ معمولا هم فاز هستند.
- اندازه گیری فاز در جهت شعاعی بین بیرینگ ها ممکن است هم فاز نباشد.
نابالانسی یکی از مشکلات اصلی در تجهیزات دوار به خصوص فن های سانتریفیوژ میباشد و در صورت عدم رفع به موقع، مشکلات جدی و پرهزینه ای را برای تجهیز رقم خواهد زد.شرکت آکو پایش مفتخر است با بروز ترین تجهیزات و کارشناسان مجرب نابالانسی تجهیزات دوار شما را اصلاح کند.
نابالانسی اغلب در فن های سانتریفیوژ و هواکش ها رخ می دهد.نابالانسی می تواند به حد قابل توجه ای ارتعاش ماشین آلات را افزایش دهد و منجر به خرابی جدی شود. در بسیاری از موارد، ارتعاش بیش از حد در فن ها منجر به قطعی های ناخواسته و اجباری برای انجام تعمیر و نگهداری می شود که اغلب، هم از نظر تعمیرات و هم تولید از دست رفته، پرهزینه هستند. بنابراین آنبالانسی باید در فواصل زمانی منظم بررسی شود و در صورت لزوم اصلاح شود. کارشناسان ما به شما کمک می کنند تا نابالانسی را به روش آنالیز ارتعاشات تشخیص و اصلاح کنید.
نابالانسی موتور یا به بیان دقیق تر اثر نابالانسی روتور،پدیده ای است که همگی ما کم و بیش در زندگی روزمره خود با آن مواجه می شویم. خواه آثار آن را در چرخهای جلوی ماشین خود تجربه کنیم و یا سر و صدای ناشی از دمنده ذستگاه تهویه مطبوع داخل دفتر کارمان که آشغال درون آن گیر کرده باشد را شنیده باشیم.
نابالانسی همیشه بعنوان عاملی نامطلوب به شکل ارتعاش ارتعاشی قابل توجه جلوه گر خواهد شد.نابالانسی نه تنها اثری ناخوشایند است بلکه می تواند برای انسان،ماشین آلات و محیط زیست عانلی تهدید کننده نیز به شمار آید.به همین دلیل نیاز به معرفی محدوده مجازی از نابالانسی اهمیت پیدا می کند.
در مورد آثار مخرب و زیان آور نابالانسی در ادامه صحبت خواهد شد ولی خوشبختانه امروزه به سادگی و به سرعت و با هزینه ایمناسب و مدد گرفتن از دستگاه های دقیق و پیشرفته بدون احتیاج به پیاده کردن اجزاء و قطعات ماشین و نیز بهره گیری از دستگاه بالانس،نابالانسی را دقیقا تشخیص داد و آنرا حذف نمود.
نیاز روزافزون به افزایش کیفیت و صحت کارکرد ماشین آلات و فشردگی رقابت در بازارهای جهانی که منتهی به افزایش نسبت کارایی به وزن و در نتیجه افزایش سرعت در سرویس دستگاه ها و ماشین آلات شده است،اهمیت کاهش ارتعاشات ماشین آلات را تا حد قابل توجهی افزایش داده است.
ارتعاش غالباً عاملی نامطلوب بوده،معرف خطای کارکردی و آسیب دیدگی اجزاء متحرک ماشین می باشد و همواره منجر به افزایش بار دینامیکی روتور ها،یاتاقان ها و پایه های نگهدارنده و فوندانسیون دستگاه می شود.
در یک ماشین نابالانس،چناچه نابالانسی اجزای دوار ماشین با موفقیت حذف شده یا به میزان مجاز کاهش یابد، آنگاه ماشین آلات مربوطه قادر خواهند بود در محدوده ای مجاز از نظر ارتعاشی کارکردی آرام و مطمئن داشته باشند.بنابراین بهره گیری از دستورالعملی مدون و روشی مقرون به صرفه و در عین حال کارامد جهت کاهش یا حذف ارتعاشات مکانیکی بسیار مفید خواهد بود.این شیوه به نام بالانس کردن نامیده شده متضمن انجام اعمال زیر خواهد بود:
- اندازه گیری نابالانسی
- حذف نابالانسی
اثرات نامطلوب نابالانسی
افزایش بار دینامیکی در بیرینگ ها که به صورت مضربی از بار استاتیکی تاثیر داشته و نرخ سایش در ماشین آلات را افزایش داده و باعث کاهش عمر بیرینگ ها می گردد. یک روتور بالانس امکان تشکیل لایه مناسب تری از فیلم روغن در بیرینگ ها را فراهم می کند.
شکست ناشی از خستگی که بیشتر مربوط به پوسته(Housing)، فوندانسیونها و اجزای وابسته به آن بوده و می تواند شکست اجزای محور روتور را باعث می شود.
افزایش لقی مکانیکی مثلاً لقی در پیچ ها، مهره ها و کوپلینگ ها در اثر ارتعاش بیش از حد. چناچه پیچ و مهره های درون پوسته موتور لق بزند صدمه و شکست کلی می تواند پدید آید.
سر و صدای دستگاه که اصطلاحاً آثار ناشی از Tiring نامیده می شود.سطح هوشیاری و دقت کارکنان را کاهش می دهد. در بسیاری از کارکرد ها،کارکرد آرام و بدون صدای دستگاه معیار جهت ارزیابی کیفیت بالانس فن می باشد.
جهت کسب اطلاعات بیشتر از خدمات مربوط به آنالیز ارتعاشات، الاینمنت لیزری و ... با کارشناسان مجرب آکوپایش تماس بگیرید.
