Cum Să Echilibrați un Ventilator: Ghid Pas cu Pas pentru Ingineri

Publicat pe | Categorie: Ghiduri practice

Introducere: Dezechilibrul — Dușmanul Invizibil al Performanței și Fiabilității

În lumea echipamentelor industriale, vibrația nu este doar un inconvenient mecanic, ci un simptom critic care indică prezența unor patologii profunde în funcționarea agregatului. Printre multiplele cauze ale vibrațiilor mașinilor rotative, cum ar fi ventilatoarele industriale, dezechilibrul rotorului este cel mai răspândit și distructiv.

Eliminarea acestei probleme este o sarcină fundamentală a abordării moderne de mentenanță orientată spre fiabilitate.

Definiție: Dezechilibrul este definit ca starea în care centrul de masă al unei componente rotative (de exemplu, rotorul ventilatorului) nu coincide cu axa sa geometrică de rotație. Această excentricitate, chiar și microscopică, la rotirea cu viteze mari generează o forță centrifugă puternică.

Această forță acționează asupra suporturilor de lagăre cu o frecvență egală cu frecvența de rotație a rotorului (notată ca 1×) și se manifestă sub formă de vibrație măsurabilă.

Consecințele Dezechilibrului Necorectat

Consecințele dezechilibrului necorectat au un caracter în cascadă și cauzează daune grave atât echipamentului, cât și proceselor de producție:

Efecte mecanice:

  • Uzură accelerată: Sarcina ciclică constantă duce la uzura și distrugerea accelerată a nodurilor cheie: lagăre, etanșări și conexiuni prin cuplaje
  • Deteriorarea lagărelor: În lagărele cu rostogolire se dezvoltă defecte precum pitting și spălarea pistelor, ceea ce duce la defectarea lor prematură
  • Deteriorări structurale: Vibrația se transmite la fundație și structuri portante, provocând slăbirea șuruburilor de ancoraj, apariția fisurilor de oboseală în cadre și carcase

Consecințe economice:

  • Consum energetic crescut: Frecarea sporită în nodurile uzate duce la creșterea consumului de energie
  • Reducerea duratei de viață: Se reduce durata generală de serviciu a agregatului, ceea ce necesită cheltuieli de capital neplanificate
  • Impact asupra calității: În unele industrii, vibrația poate afecta direct calitatea produsului fabricat
  • Risc de oprire de urgență: Cel mai semnificativ este riscul unei opriri de urgență, care antrenează pierderi colosale din cauza timpului de nefuncționare a liniei de producție

Dezechilibrul la Ventilatoarele Industriale

Aplicat ventilatoarelor industriale, dezechilibrul este nu doar un defect de producție, ci și un factor operațional inevitabil. Cauzele apariției sale - uzura abrazivă a paletelor, coroziunea, depunerea neuniformă a prafului, murdăriei sau produsului tehnologic - sunt adesea o parte integrantă a mediului de lucru.

Ventilatoarele industriale deplasează volume uriașe de aer care rareori este perfect curat. Particulele conținute în el se așează pe paletele rotorului, creând o distribuție asimetrică a masei. Pe de altă parte, particulele abrazive pot provoca eroziune neuniformă a paletelor.

Aceasta înseamnă că chiar și un ventilator perfect echilibrat la fabrică va pierde inevitabil echilibrul în timpul exploatării. Astfel, echilibrarea în câmp nu este o operațiune unică de reparație, ci o procedură critică și periodică în cadrul strategiei de mentenanță predictivă.

Ea trebuie considerată ca o măsură proactivă de menținere a fiabilității, nu ca o reacție la o defecțiune deja produsă.

Secțiunea 1: Anatomia Dezechilibrului - Fundamente Teoretice pentru Ingineri Practici

Pentru eliminarea eficientă a dezechilibrului, inginerul trebuie să înțeleagă natura sa fizică. Clasificarea tipurilor de dezechilibru determină direct strategia și complexitatea lucrărilor de echilibrare. La baza tuturor tipurilor stă poziția relativă a axei de rotație a rotorului și a axei sale principale centrale de inerție.

Dezechilibru Static

Dezechilibrul static apare când axa principală de inerție este deplasată paralel cu axa de rotație. Acest tip este caracteristic rotoarelor înguste, în formă de disc, cum ar fi discurile de rectificat sau rotoarele înguste ale ventilatoarelor.

Numele său provine din faptul că poate fi detectat în stare statică: dacă un astfel de rotor este plasat pe prisme orizontale, acesta sub acțiunea gravitației va roti întotdeauna astfel încât "punctul său greu" (masa neechilibrată) să ajungă în partea de jos. Pentru corectarea dezechilibrului static este suficientă echilibrarea maselor într-un singur plan perpendicular pe axa de rotație.

Dezechilibru de Moment (Pereche)

Dezechilibrul de moment reprezintă un caz mai complex. Acesta apare când axa principală de inerție intersectează axa de rotație în centrul de masă al rotorului. O astfel de situație poate fi reprezentată ca prezența a două mase neechilibrate egale, situate la 180° una de cealaltă la capetele opuse ale rotorului.

În stare statică, un astfel de rotor va fi echilibrat - nu are un "punct greu" unic și nu se va roti spontan. Cu toate acestea, în timpul rotației, aceste două mase creează o pereche de forțe (moment) care provoacă bătaie intensă sau "legănare" a rotorului. Pentru eliminarea dezechilibrului de moment este necesară corectarea maselor cel puțin în două planuri.

Dezechilibru Dinamic

Dezechilibrul dinamic este cel mai general și frecvent întâlnit caz în mașinile industriale. Acesta apare când axa principală de inerție nu este paralelă cu axa de rotație și nu o intersectează în centrul de masă, ci se încrucișează cu ea în spațiu. În esență, dezechilibrul dinamic reprezintă o combinație de dezechilibru static și de moment.

Se manifestă doar în timpul rotației și este principala cauză a vibrațiilor la majoritatea ventilatoarelor industriale, în special la rotoarele lungi ale ventilatoarelor axiale sau rotoarele late ale ventilatoarelor centrifugale cu aspirație dublă. Eliminarea dezechilibrului dinamic necesită întotdeauna corectarea maselor cel puțin în două planuri (echilibrare în două planuri).

Criteriu de selecție bazat pe geometrie:

Rotoare înguste (unde diametrul depășește semnificativ lățimea) sunt predispuse la dezechilibru static - uneori poate fi suficientă echilibrarea într-un singur plan.

Rotoare lungi și înguste ale ventilatoarelor axiale sau rotoare late ale ventilatoarelor centrifugale (unde lățimea este comparabilă cu diametrul) vor avea aproape sigur o componentă dinamică semnificativă, necesitând echilibrare în două planuri.

Evaluarea preliminară a geometriei permite economisirea timpului și selectarea metodologiei corecte de la început.

Important de remarcat: Chiar și un rotor îngust, în formă de disc, care este deformat ("opt") sau instalat înclinat pe arbore, va manifesta un dezechilibru dinamic greu de eliminat. Dacă un rotor care după geometria sa ar trebui să aibă doar dezechilibru static necesită corecție în două planuri, aceasta este un semnal pentru verificarea bătăii mecanice, montarea pe arbore și alte defecte de asamblare.

Secțiunea 2: Limbajul Standardelor - Evaluarea Cantitativă a Vibrației și Calității Echilibrării

Trecerea de la evaluări subiective ("vibrează puternic") la o abordare inginerească obiectivă necesită utilizarea criteriilor standardizate. În practica echilibrării se aplică două standarde cheie: unul pentru diagnosticarea stării curente a mașinii (ISO 10816-3) și al doilea pentru determinarea calității țintă a echilibrării (ISO 21940).

Standard de Diagnostic: ISO 10816-3

ISO 10816-3 "Vibrații mecanice. Evaluarea vibrațiilor mașinii prin măsurători pe părți nerotative" este instrumentul principal pentru evaluarea gravității vibrației direct la locul de exploatare. Acesta răspunde la întrebarea: "Cât de periculoasă este starea vibratorie actuală a mașinii?"

Standardul clasifică mașinile industriale cu putere peste 15 kW în grupuri în funcție de tipul lor, putere și tipul fundației (rigidă sau flexibilă). Majoritatea ventilatoarelor și pompelor industriale intră în Grupa 2 (mașini de putere medie de la 15 la 300 kW) sau Grupa 3.

Pentru fiecare grup, standardul definește patru zone de stare vibratorie, bazate pe măsurarea valorii efective (RMS) a vitezei de vibrație în mm/s:

Tabelul 1: Limitele zonelor de stare vibratorie conform ISO 10816-3 (RMS viteză de vibrație, mm/s)
Zona Stare Descriere Acțiune recomandată
Zona A (Verde) Excelent < 2,8 mm/s Caracteristic echipamentului nou sau recent reparat
Zona B (Galben) Satisfăcător 2,8 - 4,5 mm/s Mașina poate funcționa pe termen lung fără restricții
Zona C (Portocaliu) Nesatisfăcător 4,5 - 7,1 mm/s Funcționarea pe termen lung nu este recomandată. Planificați măsuri corective
Zona D (Roșu) Inadmisibil > 7,1 mm/s Vibrația poate duce la deteriorarea echipamentului. Oprire imediată necesară

Standard Țintă: ISO 21940 (fostul ISO 1940)

Dacă ISO 10816-3 ajută la diagnosticarea problemei, standardul ISO 21940 "Vibrații. Echilibrarea rotoarelor" ajută la stabilirea obiectivului. Acesta răspunde la întrebarea: "Până la ce nivel trebuie echilibrat rotorul?"

Standardul introduce conceptul de clase de precizie de echilibrare (G), care determină dezechilibrul specific rezidual admisibil. Cu cât este mai mic numărul clasei G, cu atât sunt mai stricte cerințele pentru precizia echilibrării. Pentru majoritatea ventilatoarelor industriale, pompelor și motoarelor electrice generale se recomandă clasa de precizie G6.3.

Tabelul 2: Clase recomandate de precizie de echilibrare G conform ISO 21940
Clasă G Viteză de vibrație (mm/s) Exemple de rotoare
G 16 16 Arbori de transmisie, concasoare, tehnică agricolă
G 6.3 6.3 Ventilatoare industriale, motoare electrice, pompe, reductoare
G 2.5 2.5 Turbine cu gaz și abur, compresoare, antrenări pentru mașini-unelte
G 1.0 1.0 Axe de mașini de rectificat, antrenări audio/video

Pe baza clasei G selectate, masei rotorului (m) și frecvenței sale maxime de lucru (n) se poate calcula valoarea specifică a dezechilibrului rezidual admisibil (Uper) conform formulei:

Uper = (G × m × 1000) / (n × 9549)

Această valoare este totală pentru întregul rotor. La echilibrarea în două planuri, aceasta se împarte de obicei în mod egal între cele două planuri de corecție.

Ciclu Complet de Control al Calității

Exemplu practic de utilizare a standardelor:

Situația inițială: Inginerul ajunge la obiect și măsoară vibrația: 8,0 mm/s

Diagnostic (ISO 10816-3): Aceasta este Zona D, necesitând acțiuni imediate

Obiectiv (ISO 21940): Clasa țintă G6.3. Cunoscând masa rotorului (de exemplu, 150 kg) și frecvența de rotație (1500 rpm), calculează dezechilibrul rezidual țintă

Acțiune: Efectuează echilibrarea, instalează greutățile de corecție

Rezultat: Noua valoare de 2,1 mm/s corespunde Zonei A. Lucrarea este efectuată cu succes și documentată conform standardelor internaționale obiective

Secțiunea 3: Instrumentarul Specialistului - Prezentarea Complexului Portabil Balanset-1A

Pentru efectuarea echilibrării în câmp este necesar echipament specializat. Instrumentul portabil Balanset-1A reprezintă un complex modern, dezvoltat pentru efectuarea echilibrării statice (într-un plan) și dinamice (în două planuri) a rotoarelor în propriile lagăre direct la locul instalării lor.

Componentele Complexului

Setul standard Balanset-1A include tot necesarul pentru efectuarea măsurătorilor și calculelor:

  • Modul interfață USB: Blocul central care digitalizează semnalele de la senzori și le transmite la laptop pentru procesare
  • Senzori de vibrație (2 buc.): Accelerometre industriale care transformă oscilațiile mecanice ale suporturilor de lagăre în semnal electric
  • Senzor optic (tahometru laser): Măsoară frecvența de rotație a rotorului și, cel mai important, servește ca marcă de fază. Fixează momentul trecerii benzii reflectorizante pe arbore, creând punctul de referință pentru determinarea poziției unghiulare a dezechilibrului
  • Software: Se instalează pe laptop standard (nu este inclus în set) și este "creierul" sistemului. Software-ul în mod semi-automat conduce utilizatorul prin toate etapele echilibrării, efectuează calcule complexe și generează rapoarte
  • Accesorii auxiliare: Suporturi magnetice pentru fixarea senzorilor, bandă reflectorizantă, cântar electronic pentru cântărirea precisă a greutăților de probă și corecție, precum și geantă de transport

Principiul de Funcționare: Metoda Coeficienților de Influență

La baza funcționării complexului Balanset-1A stă metoda coeficienților de influență (influence coefficient method). Această metodă permite sistemului să "studieze" răspunsul dinamic al unui rotor specific la introducerea unui dezechilibru cunoscut.

Procesul poate fi descris prin următoarea secvență logică:

  1. Măsurarea vibrației inițiale: Sistemul măsoară vibrația inițială, care este un vector caracterizat prin amplitudine (A₀) și fază (φ₀). Acest vector este rezultatul acțiunii unui dezechilibru inițial necunoscut
  2. Crearea perturbației de calibrare: Pe rotor într-un loc cunoscut (de exemplu, unghi 0°) se instalează o greutate de probă de masă cunoscută (mprobă)
  3. Măsurarea răspunsului: Sistemul măsoară noul vector de vibrație (A₁, φ₁), care este suma vectorilor de la dezechilibrul inițial și de la greutatea de probă
  4. Calculul coeficientului de influență: Software-ul calculează diferența vectorială între a doua și prima măsurătoare. Această diferență reprezintă "răspunsul" sistemului rotor la "perturbația" creată de greutatea de probă. Raportul acestui răspuns la perturbație este coeficientul de influență pentru planul dat de corecție
  5. Calculul masei de corecție: Cunoscând coeficientul de influență, sistemul poate calcula exact ce greutate și sub ce unghi trebuie instalată pentru a crea un vector de dezechilibru egal ca mărime și opus ca direcție vectorului inițial. Acești doi vectori se compensează reciproc, iar vibrația cauzată de dezechilibru este redusă la minimum

Această metodă este universală și permite echilibrarea rotoarelor de masă foarte diferită - de la câțiva grami până la câteva tone.

Secțiunea 4: Echilibrare Dinamică în Câmp - Ghid Detaliat Pas cu Pas cu Balanset-1A

Această secțiune prezintă instrucțiuni pas cu pas pentru efectuarea echilibrării dinamice în două planuri a unui ventilator industrial folosind complexul Balanset-1A.

Etapa 1: Pregătire și Siguranță Tehnică

⚠️ SIGURANȚĂ:

Înainte de începerea oricăror lucrări este necesar să asigurați siguranța completă. Efectuați procedurile de blocare și marcare (Lock-Out/Tag-Out) pentru a exclude pornirea accidentală a echipamentului. Asigurați-vă că toate capotele de protecție sunt la locul lor.

Inspecție mecanică: Inspectați cu atenție ventilatorul:

  • Verificați strângerea șuruburilor de fundație, fixările nodurilor de lagăre și carcasa
  • Inspectați rotorul și arborele pentru fisuri, deformări și alte deteriorări mecanice
  • Echilibrarea nu va elimina vibrația cauzată de o defecțiune mecanică

Curățarea rotorului: Acesta este un pas critic important. Rotorul ventilatorului trebuie să fie complet curățat de praf, murdărie, produs aderent și rugină. Orice depozite străine sunt în sine o masă neechilibrată. Echilibrarea unui rotor murdar este inutilă, deoarece după curățare sau depunere ulterioară de murdărie, echilibrul va fi din nou perturbat.

Etapa 2: Montarea Sistemului de Măsurare

Instalarea senzorilor de vibrație:

Fixați senzorii de vibrație pe carcase lagărelor cât mai aproape de axa arborelui. Pentru măsurarea dezechilibrului, senzorii se instalează în direcție radială (orizontal sau vertical). În majoritatea cazurilor, poziția orizontală este preferabilă, deoarece suporturile sunt de obicei mai puțin rigide în această direcție. Conectați cablurile senzorilor la mufele X1 și X2 ale modulului interfață.

Instalarea tahometrului:

Lipiți o bucată mică de bandă reflectorizantă pe arborele rotorului. Instalați tahometrul laser pe suportul magnetic și poziționați-l astfel încât raza laser să lovească banda o dată pe rotație. Asigurați-vă că instrumentul citește stabil frecvența de rotație. Conectați cablul tahometrului la mufa X3.

Etapa 3: Măsurarea Stării Inițiale ("As Found")

  1. Porniți programul Balanset pe laptop. Introduceți parametrii de bază ai rotorului (denumire, frecvență de rotație)
  2. Porniți ventilatorul și aduceți-l la viteza normală de lucru
  3. În programul Balanset efectuați măsurarea nivelului inițial de vibrație. Sistemul va înregistra amplitudinea (în mm/s) și unghiul de fază (în grade) pentru fiecare dintre cele două planuri (suporturi)
  4. Aceste date sunt punctul dvs. de plecare. Salvați-le

Etapa 4: Rulare de Probă №1 (Planul 1)

  1. Opriți ventilatorul, respectând toate măsurile de siguranță
  2. Selectați greutatea de probă. Masa sa trebuie să fie suficientă pentru a schimba observabil indicațiile de vibrație, dar nu atât de mare încât să provoace un nivel periculos de oscilații
  3. Fixați ferm greutatea de probă pe rotor în primul plan de corecție (mai aproape de primul suport) într-o poziție unghiulară strict determinată. De obicei, pentru comoditate, se instalează la 0°, orientându-se după marca de fază
  4. Porniți ventilatorul și efectuați din nou măsurarea. Programul va înregistra noul vector de vibrație și va calcula coeficientul de influență pentru Planul 1

Etapa 5: Rulare de Probă №2 (Planul 2)

  1. Opriți ventilatorul. Îndepărtați greutatea de probă din Planul 1
  2. Instalați aceeași greutate de probă în al doilea plan de corecție (mai aproape de al doilea suport), de asemenea într-o poziție unghiulară cunoscută (de exemplu, 0°)
  3. Din nou porniți ventilatorul și efectuați măsurarea. Programul va înregistra vectorul de vibrație și va calcula coeficientul de influență pentru Planul 2, precum și va ține cont de influența reciprocă a planurilor unul asupra altuia

Etapa 6: Calculul și Instalarea Maselor de Corecție

După finalizarea rulărilor de probă, programul Balanset va calcula automat și va afișa pe ecran rezultatul: masa și unghiul de instalare a greutăților de corecție pentru fiecare dintre cele două planuri.

  1. Opriți ventilatorul. Îndepărtați greutatea de probă
  2. Pregătiți greutățile de corecție de masa necesară
  3. Instalați ferm greutățile calculate în pozițiile unghiulare indicate în planurile corespunzătoare. Ca greutăți pot fi folosite plăci sudate, conexiuni cu șuruburi sau alte metode potrivite pentru construcția rotorului

Etapa 7: Măsurători de Control și Documentare ("As Left")

Efectuați pornirea finală a ventilatorului pentru măsurarea vibrației reziduale. Comparați valorile obținute cu normele din Tabelul 1 (ISO 10816-3). Scopul este de a atinge Zona A sau, în cel mai rău caz, limita inferioară a Zonei B.

Rezultate tipice: Echilibrarea de succes poate reduce nivelul vibrațiilor de 5-10 ori sau mai mult. De exemplu, în cazuri documentate, vibrația s-a redus de la 4,75 mm/s (Zona C) la 0,82 mm/s (Zona A).

Utilizați funcția încorporată a programului pentru crearea raportului de echilibrare. Raportul trebuie să conțină informații despre echipament, nivelurile inițiale și finale de vibrație ("înainte" și "după"), precum și datele despre greutățile de corecție instalate. Acest document este o parte importantă a documentației tehnice și confirmă calitatea lucrărilor efectuate.

Specificul Echilibrării Diferitelor Tipuri de Ventilatoare

Diferite tipuri de ventilatoare pot prezenta propriile nuanțe în procedura de echilibrare, deși principiul de bază este întotdeauna același - echilibrarea rotorului.

Ventilatoare Centrifugale

Au un rotor masiv (roată cu palete) cu palete atașate de arbore. Echilibrarea ventilatorului centrifugal se efectuează de obicei în două planuri, deoarece roata este suficient de lată.

Caracteristica principală - tendința de acumulare a materialului:

  • Pe palete în timpul funcționării se acumulează praf, murdărie, produse lipicioase
  • Esențial: Înainte de echilibrarea ventilatorului centrifugal curățați complet roata, altfel rezultatele vor fi necredibile
  • La ventilatoarele pentru praf, dezechilibrul poate crește din nou pe măsură ce se murdărește - planificați curățare regulată și echilibrare preventivă
  • La echilibrarea evacuatoarelor mari de fum la fața locului, asigurați-vă de fiabilitatea fixării instrumentului
  • Dacă ventilatorul este conectat la motor prin transmisie cu curea, asigurați-vă că curelele sunt uniform întinse - defecțiunea curelelor cauzează și ea vibrații care nu pot fi corectate prin echilibrare

Ventilatoare Axiale

Reprezintă o elice (palete fixate pe butuc). Echilibrarea ventilatorului axial poate fi mai complicată din cauza forțelor aerodinamice - în gol (fără sarcină de flux) vibrația poate diferi de cea de lucru.

Specifică ventilatoarelor axiale:

  • Ventilatoare axiale mici (de exemplu, în sisteme HVAC) sunt adesea echilibrate static paletă cu paletă: se verifică greutatea fiecărei palete și dacă este necesar se adaugă greutăți pe palete ușoare pentru echilibrarea elicei
  • Ventilatoare axiale mari: Este mai bine să se aplice echilibrarea dinamică în ansamblu, deoarece fiecare paletă în flux poate crea sarcină variabilă
  • Atenție specială unghiului de instalare a paletelor: Dacă una dintre palete are un unghi diferit de atac, ventilatorul va "flutura" și vibra. Înainte de echilibrare asigurați-vă că toate paletele sunt instalate simetric
  • Fixarea greutăților: La ventilatoarele axiale, greutățile de echilibrare se fixează adesea mai aproape de capetele paletelor (pentru efect maxim)
  • Metoda greutății de probă este analogă: se atașează temporar o greutate mică la una dintre palete, se determină influența, apoi se calculează greutatea permanentă (sau redistribuirea masei între palete)

Ventilatoare Industriale de Înaltă Presiune

Acestea includ turboventilatoare, evacuatoare de fum ale cazanelor, ventilatoare de răcire ale turnurilor mari de răcire etc. De obicei funcționează la viteză mare și sunt critice la echilibrare.

Cerințe stricte:

  • Cerințele pentru dezechilibrul rezidual sunt mai mari - de regulă se echilibrează până la clasa G2.5 (corespunde vibrațiilor foarte scăzute)
  • Echilibrarea se efectuează strict prin metoda dinamică
  • Adesea la locul instalării, deoarece demontarea și transportul rotorului sunt voluminoase
  • Important de luat în considerare influența structurilor conectate: fundație masivă, conducte de aer, suporturi
  • Fenomene de rezonanță complică adesea echilibrarea: dacă frecvența de rotație a ventilatorului este aproape de frecvența proprie a structurii, vibrațiile pot rămâne mari chiar și după echilibrare precisă

În astfel de cazuri, soluția este să separați frecvențele (consolidați cadrul, schimbați viteza) sau să folosiți metode speciale de echilibrare fără luarea în considerare a fazei (de exemplu, metoda celor patru rulări). Acestea sunt însă tehnici avansate, solicitate pentru cazuri deosebit de complexe.

Regula generală: Indiferent de tipul ventilatorului, procesul de echilibrare este similar. Diferența este în detalii (număr de planuri, masa greutăților, toleranțe). Urmați întotdeauna metodologia generală: eliminarea factorilor externi (murdărie, jocuri, rezonanță), apoi măsurare vibrații, greutate de probă, calcul, corecție.

Sfaturi Practice pentru Echilibrarea Ventilatoarelor (Check-list)

✓ Listă de Verificare pentru Echilibrare de Succes

1. Întotdeauna începeți cu diagnosticarea cauzei vibrațiilor

Asigurați-vă că vibrațiile crescute sunt într-adevăr cauzate de dezechilibrul rotorului. Analizați spectrul: dacă predomină componenta la frecvența de rotație (1×), atunci există o probabilitate mare de dezechilibru. Dacă predomină alte frecvențe - posibile sunt dezaliniere, defecte ale lagărelor sau rezonanță. Echilibrarea ventilatorului are sens doar după eliminarea altor defecțiuni, altfel rezultatul va fi nesatisfăcător.

2. Nu neglijați etapa de pregătire

Efectuați toată verificarea mecanică înainte de echilibrare:

  • Curățarea rotorului
  • Strângerea conexiunilor
  • Eliminarea jocurilor

Aceasta nu este o opțiune suplimentară, ci o condiție obligatorie de succes. Echilibrarea unui ventilator murdar sau instabil este inutilă - vibrațiile se vor întoarce imediat după procedură.

3. Nu îndepărtați vechile greutăți de echilibrare fără necesitate

Dacă pe rotorul ventilatorului sunt deja greutăți din fabrică sau anterioare, nu le îndepărtați pe toate la rând. Îndepărtarea corecțiilor anterioare poate crește brusc dezechilibrul și complica munca. Greutățile se îndepărtează doar dacă sunt evident prea multe și sunt dispuse haotic; în acest caz este mai bine să se însumeze influența lor și să fie înlocuite cu o singură greutate echivalent.

4. Efectuați mai multe măsurători pentru fiabilitate

Înainte de instalarea greutății de probă, efectuați 2-3 rulări ale ventilatorului și asigurați-vă că indicațiile vibroanalizatorului sunt stabile (amplitudinea și faza nu "plutesc" de la o pornire la alta). Datele instabile indică probleme - de exemplu, apropierea de rezonanță sau dezechilibru variabil din cauza fluxului. În astfel de condiții, echilibrarea standard nu va da un rezultat stabil.

5. Asigurați siguranța muncii

  • Echilibrarea ventilatorului rotativ este o procedură potențial periculoasă
  • Întotdeauna efectuați LOTO - deconectați fiabil alimentarea și preveniți pornirea accidentală
  • Folosiți garduri în jurul pieselor rotative în timpul rulărilor de probă
  • Nu vă aflați în planul rotorului în timpul funcționării ventilatorului
  • Fixați greutățile de probă foarte cu atenție (cu cleme, șuruburi) - la rupere la viteză pot cauza vătămări
  • Purtați echipament de protecție (ochelari, mănuși, dopuri de urechi)

6. Înregistrați rezultatele și păstrați un jurnal

După echilibrare, notați nivelurile finale de vibrații, masa și poziția greutăților. Acest lucru va fi util pentru controlul stării ventilatorului în viitor. Dacă după timp vibrațiile cresc, din jurnal puteți înțelege dacă greutatea s-a desprins sau a apărut o nouă sursă de dezechilibru (de exemplu, acumularea de praf).

Regula de aur: Precizia este mai importantă decât viteza. Nu grăbiți procesul - măsurați cu atenție, verificați de două ori înainte de a instala greutăți permanente.

FAQ: Întrebări Frecvente despre Echilibrarea Ventilatoarelor

De ce apare dezechilibrul ventilatorului?

Dezechilibrul înseamnă distribuție neuniformă a masei rotorului față de axă. Cauzele pot fi de producție (turnări sau asamblare imprecise, erori de prelucrare) și operaționale.

În practică, cel mai adesea cauzează probleme factorii operaționali:

  • În timp pe palete se acumulează impurități, praf, se depun resturi de produs, ceea ce deplasează centrul de greutate
  • Uzură neuniformă a paletelor, coroziune care "consumă" metalul dintr-o parte
  • Pierderea vechilor greutăți de echilibrare - dacă anterior pe roată au fost fixate greutăți și unele au căzut, echilibrarea se va perturba
  • Deteriorări mecanice - îndoirea unei palete, rotirea rotorului pe arbore etc.

Rezultatul este unul: Centrul de masă al rotorului se deplasează și în timpul rotației apar vibrații.

Cum să recunoașteți că ventilatorul necesită echilibrare?

Semnul principal - vibrații crescute în timpul funcționării. Puteți simți tremurături pe carcasă, cadru, zgomot crescut, burduhnit, posibil bătaie. Adesea vibrațiile sunt vizibil evidente: de exemplu, masa sau fundația sub ventilator vibrează perceptibil.

Dacă aveți un vibrometru:

  • Uitați-vă la spectru: în caz de dezechilibru va exista un vârf pronunțat la frecvența de rotație 1×
  • În expresie numerică este de obicei critică viteza de vibrație >4,5-7,1 mm/s (RMS) pe suporturi
  • Aceasta depășește normele pentru majoritatea ventilatoarelor conform ISO 10816 (clasa de echipament Group 2) și necesită intervenție

Alte semne de dezechilibru:

  • Uzură excesivă a lagărelor - lagăre care se defectează regulat pot indica că ventilatorul este dezechilibrat și creează suprasarcini
  • Unele sisteme de ventilație sunt echipate cu senzori de vibrație cu alarmă - dacă alarma a reacționat, este un motiv să verificați echilibrarea

Se poate echilibra ventilatorul fără demontare (la fața locului)?

Da, mai mult, aceasta este metoda preferată pentru echipamentele mari. Așa-numita echilibrare în câmp se efectuează cu ajutorul instrumentelor portabile direct pe ventilatorul montat.

De exemplu, complexul portabil de echilibrare Balanset-1A permite echilibrarea rotoarelor (inclusiv ventilatoarele) în propriile lagăre fără demontare. Pentru aceasta pe ventilator se plasează senzorii de vibrație și tahometru și se efectuează procedura descrisă.

Avantajele echilibrării în câmp:

  • Economisește timp și efort - nu este necesară demontarea sistemului de ventilație
  • Nu trebuie să demontați roata și să o transportați la un stand staționar
  • Echilibrarea în suporturile standard ține cont mai precis de condițiile reale de fixare
  • Practica arată că marea majoritate a dezechilibrelor pot fi eliminate prin metoda de câmp

Desigur, trebuie asigurat acces sigur la echipament și posibilitatea de porniri de test. Dar în general, având echipamentul potrivit, echilibrarea ventilatorului poate fi efectuată direct la locul de exploatare.

Care este diferența între echilibrarea statică și cea dinamică?

Echilibrarea statică este echilibrarea rotorului într-un singur plan. Compensează dezechilibrul static când punctul greu este deplasat, dar rotorul este relativ îngust. La echilibrarea statică, ventilatorul nu se rotește la viteza de lucru - rotorul se echilibrează fie pe prisme stațonare (rotorul se rotește liber sub acțiunea gravitației), fie prin metoda suspendării. Este suficient să eliminați dezechilibrul într-un singur plan adăugând o greutate opus laturii grele.

Echilibrarea dinamică este un proces mai complex efectuat pe ventilatorul funcționând (rotativ) cu măsurarea vibrațiilor. Elimină dezechilibrul dinamic care se manifestă doar în timpul rotației și poate necesita greutăți în două planuri (de exemplu, pe două laturi ale rotorului).

Simplificat: Statică este echilibrarea "în repaus" (un singur nivel), dinamică - "în mișcare" (de obicei două niveluri). Pentru majoritatea ventilatoarelor industriale, în special centrifugale, este necesară echilibrarea dinamică, deoarece la ele sunt prezente ambele componente ale dezechilibrului. Statică se aplică pentru ventilatoare mici sau pentru eliminarea inițială a dezechilibrului grosier.

Este necesar să echilibrați un ventilator nou după instalare?

De obicei, ventilatoarele noi vin din fabrică deja echilibrate. În producție se aplică echilibrarea pe mașină a rotorilor conform normelor (de exemplu, ISO 14694 recomandă categorii de echilibrare în funcție de aplicația ventilatorului).

Cu toate acestea, la montare la fața locului condițiile se schimbă: metoda de fixare, conexiunea cu motorul, vibrațiile proprii ale structurii - toate acestea pot duce la faptul că agregatul asamblat vibrează peste normă. Prin urmare, se recomandă efectuarea unui test de vibrații după instalare.

Dacă nivelul vibrațiilor depășește cel admisibil pentru tipul dat (de exemplu, >4 mm/s pentru ventilator de uz general), are sens să efectuați echilibrarea în nodul asamblat. În plus, ventilatoarelor de putere mare (în special în energetică) li se face adesea echilibrare la punerea în funcțiune la fața locului, chiar dacă echilibrarea din fabrică a fost efectuată. Se numește echilibrare de reglaj fin: elimină dezechilibrul apărut în timpul lucrărilor de montaj.

Rezumând: Ventilatorul nou merită verificat și, dacă este necesar, echilibrat la fața locului pentru obținerea celor mai buni indicatori de vibrație.

Cât de des ar trebui efectuată echilibrarea ventilatoarelor?

Nu există o reglementare strictă de tipul "o dată pe an echilibrare". Echilibrarea se efectuează conform stării - adică la apariția semnelor de dezechilibru.

În cadrul programului de monitorizare a vibrațiilor:

  • Măsurați vibrațiile ventilatoarelor cel puțin o dată pe trimestru (sau folosiți senzori permanenți online)
  • Dacă vibrațiile cresc în timp și depășesc pragul de alarmă, planificați echilibrarea
  • La unele noduri critice (evacuatoare de fum ale cazanelor, ventilatoare mari) echilibrarea preventivă se efectuează în timpul mentenanței anuale
  • Ventilatorul după reparații (înlocuirea paletelor, sudare) aproape sigur va necesita echilibrare

Astfel, orientați-vă după vibrațiile efective și evenimente: echilibrați când este necesar, nu conform calendarului. La funcționare stabilă și curată, ventilatorul poate funcționa ani de zile fără necesitatea echilibrării. Dar reacționați întotdeauna la apariția vibrațiilor puternice - nu așteptați ca problema să se agraveze.

Ce să faceți dacă după echilibrare vibrațiile nu au dispărut?

Dacă ați efectuat echilibrarea conform tuturor regulilor și ventilatorul încă vibrează puternic - probabil cauza nu este doar dezechilibrul.

Pași de verificare:

  1. Analizați din nou spectrul: Poate componenta principală nu este 1×. Problema poate fi în dezaliniere arbori, defect lagăr sau rezonanță a structurii. Echilibrarea nu elimină aceste probleme.
  2. Evaluați procesul: Au fost măsurătorile stabile? Dacă unghiul de fază "sălta", ventilatorul putea lucra aproape de rezonanță și calculul standard al greutății a devenit imprecis. În acest caz va fi necesar fie să eliminați rezonanța (consolidați fixarea, schimbați turația), fie să folosiți metode alternative de echilibrare (fără măsurători de fază).
  3. Verificați conexiunile: Controlați dacă nu s-au slăbit șuruburile de fixare după echilibrare - vibrația din instabilitate poate fi ușor confundată cu dezechilibrul.

În orice caz, la vibrații persistente reveniți la diagnostic: poate echilibrarea a fost efectuată corect, dar vibrația provine dintr-o altă sursă. Uneori ajută să atrageți un vibrodiagnostician mai experimentat care cu o privire proaspătă va evalua sistemul.

Amintiți-vă: Ventilatorul este parte a întregii mașini (motor, cadru, conducte de aer) și problema poate să nu fie în rotorul în sine.

Cum să fixați corect greutățile de echilibrare pe roată?

Greutăți temporare de probă se fixează de obicei cu cleme, curele sau chiar bandă adezivă dublă (dacă greutatea este mică și viteza joasă).

Greutatea permanentă de corecție trebuie fixată foarte fiabil. Cel mai frecvent se folosește sudarea: la rotorul (discul) ventilatorului se sudează o plăcuță metalică de masa necesară.

Metode alternative de fixare:

  • Conexiune cu șuruburi: Se găurește o gaură în disc și greutatea se înșurubează (sau se instalează șurub-piuliță de greutate necesară)
  • Lipire: Greutăți mici pot fi lipite cu adeziv industrial sau rășină epoxidică, dar aceasta este justificată doar la ventilatoare mici și de obicei soluție temporară

Reguli importante:

  • După instalarea greutăților efectuați rulare de control - asigurați-vă că țin și nu vibrează singure
  • Toate greutățile ar trebui să fie amplasate cât mai aproape de diametrul exterior al rotorului (pentru efect maxim cu masă mai mică)
  • Niciodată nu puneți greutatea doar în interiorul roții fără fixare - la oprire va cădea sigur
  • Dacă este necesară o masă mare, este mai bine să o împărțiți în mai multe greutăți și să le sudați distribuit
  • Preferabil: Adăugarea de masă în locul îndepărtării. Îndepărtarea materialului (găurire) slăbește roata și este ireversibilă, prin urmare se aplică doar când nu există posibilitatea de a adăuga greutate

Cu fixarea corectă a greutăților, echilibrarea va fi durabilă și ventilatorul va rămâne echilibrat până la apariția unor noi factori de dezechilibru (de exemplu, murdărie nouă sau uzură).

Concluzie: Echilibrarea ca Fundament al Mentenanței Predictive

Echilibrarea în câmp a ventilatoarelor industriale nu este doar o operațiune de reparație, ci o procedură de mentenanță tehnică extrem de eficientă care aduce beneficii economice și tehnice semnificative.

Beneficii Directe ale Echilibrării

  • ✓ Creșterea fiabilității echipamentului - reducerea cu 60-80% a defectărilor
  • ✓ Reducerea costurilor operaționale - economie de energie electrică cu 5-15%
  • ✓ Prelungirea duratei de viață a lagărelor - de la 5-10 mii ore la 30-50 mii ore
  • ✓ Îmbunătățirea siguranței generale în producție
  • ✓ Reducerea zgomotului și vibrațiilor - mediu de lucru mai plăcut

Implementarea echilibrării regulate în câmp este piatra de temelie a strategiei moderne de mentenanță predictivă (PdM). Monitorizarea periodică a vibrațiilor (care poate fi efectuată cu același instrument Balanset în regim de vibrometru) permite identificarea dezvoltării dezechilibrului într-un stadiu incipient, cu mult înainte ca nivelul vibrațiilor să atingă valori critice.

Acest lucru oferă posibilitatea de a planifica lucrările de echilibrare în avans, în cadrul opririi planificate a echipamentului, evitând situațiile de urgență și timpii morți costisitori.

Stăpânirea teoriei și practicii echilibrării în câmp este o competență esențială pentru orice inginer sau specialist tehnic responsabil de fiabilitatea, eficiența și siguranța exploatării echipamentelor industriale critice.

Gata să începeți echilibrarea profesională?

Descoperiți Balanset-1A - instrumentul portabil de echilibrare și analiză a vibrațiilor care face echilibrarea în câmp accesibilă, rapidă și precisă.

Aflați mai multe despre Balanset-1A

Următorul pas pentru cititor - aplicați cunoștințele dobândite în practică: analizați vibrația ventilatorului dvs., evaluați necesitatea echilibrării și, echipat cu instrumentele potrivite, efectuați echilibrarea, returnând ventilatorului funcționarea lină și silențioasă.

Echipamentul dvs. vă va mulțumi cu o durată de viață extinsă și fiabilitate sporită!