Ghid de echilibrare ventilatoare: Ghid pas cu pas
Introducere
Ventilatoarele industriale – de la modele axiale mici la ventilatoare centrifuge masive de evacuare – pot începe să vibreze și să facă zgomot în timp, semnalând dezechilibrul rotorului. Dezechilibrul rotorului este una dintre cele mai frecvente cauze ale problemelor de vibrație și defecțiunilor mașinilor (depășit doar de uzura rulmenților). Un ventilator rotativ cu distribuție neuniformă a masei creează încărcări ciclice: când viteza de rotație se dublează, forța de vibrație crește de patru ori. Astfel de încărcări duc la uzura accelerată a rulmenților, crăpături în montaje și chiar la defectarea de urgență a echipamentului. Din fericire, problema poate fi rezolvată fără demontarea unității, prin efectuarea echilibrării direct la locul de exploatare.
Acest ghid acoperă metodele de echilibrare a ventilatorilor (statică și dinamică), echipamentul necesar, instrucțiunile de echilibrare în teren pas cu pas și sfaturi practice pentru a evita greșelile comune. Scopul este de a ajuta inginerii de întreținere și specialiștii să prelungească durata de viață a ventilatorilor, să reducă vibrațiile și să prevină timpul de nefuncționare a echipamentului prin echilibrare corespunzătoare.
Metode de echilibrare a ventilatorilor: statică vs dinamică, un plan sau două
Echilibrarea unui ventilator rotativ poate fi efectuată folosind metode statice sau dinamice. Echilibrarea statică implică eliminarea dezechilibrului într-un plan și este potrivită pentru rotoare relativ înguste (roți) cu un raport lungime/diametru mic. De exemplu, ventilatoare axiale mici cu palete sau roți ușoare de ventilatoare centrifuge folosesc adesea metode statice simple.
Metodele clasice includ echilibrarea pe prisme cu cuțite (rotorul este îndepărtat și plasat pe două muchii paralele ascuțite; partea grea se rotește în jos, iar greutatea este atașată opus) și metoda de rotație liberă a roții ("pendul") – când ventilatorul este rotit manual și se observă care paletă tinde să cadă în jos, compensând-o cu greutăți mici.
Echilibrarea statică elimină dezechilibrul de forță (deplasarea centrului de masă) și este adesea suficientă pentru ventilatoare relativ lente și mici. Cu toate acestea, metoda statică nu corectează dezechilibrul de moment (dezechilibru distribuit în două planuri). Dacă ventilatorul este mare, de viteză mare, sau vibrația persistă după echilibrarea statică, este necesară echilibrarea dinamică.
Echilibrarea dinamică este efectuată pe un ventilator în funcțiune folosind instrumente de măsurare. Permite compensarea componentelor atât statice cât și de moment ale dezechilibrului. Principiul: un senzor de viteză (tahometru optic) este fixat pe arborele ventilatorului, iar senzori de vibrație sunt plasați pe carcasele rulmenților. În timpul rotației, instrumentul înregistrează vibrația la frecvența de rotație (1×) – amplitudinea sa (mm/s) și unghiul de fază. Acești parametri reprezintă vectorul dezechilibrului.
Echipament pentru echilibrarea ventilatorilor în condiții de teren
Pentru echilibrarea independentă a ventilatorilor, aveți nevoie de un set de echipament de măsurare și instrumente standard. Setul de bază include:
Analizor de vibrații/Instrument de echilibrare
Instrumente portabile moderne, cum ar fi Balanset-1A, sunt special proiectate pentru a simplifica echilibrarea pe șantier. Sunt echipate cu două canale (pentru doi senzori de vibrație) și un canal tahometru, permițând echilibrarea în două planuri. Instrumentul se conectează la un laptop cu software care calculează dezechilibrul și sugerează acțiuni corective.
Senzori de vibrații (Accelerometre)
Atașați la suporturile ventilatorului (de obicei pe carcasa rulmentului) în direcție orizontală și/sau verticală. Măsoară nivelurile de vibrație cauzate de dezechilibru cu sensibilitate înaltă.
Senor de viteză optic (Tahometru)
Îndreptat către arborele ventilatorului unde este aplicată o marcă reflectorizantă. Înregistrează fiecare revoluție și unghiul de fază astfel încât instrumentul să poată corela semnalul de vibrație cu poziția unghiulară a rotorului.
Greutăți de calibrare și corecție
Bucăți mici de metal de masă cunoscută (șuruburi, plăci, etc.) care sunt atașate temporar la roată în timpul echilibrării. Sunt folosite pentru cursele de probă și calcularea greutății permanente necesare.
Procedura de echilibrare a ventilatorilor pas cu pas (În teren)
Metoda de teren a echilibrării ventilatorilor în condiții de teren include mai multe etape. Să le considerăm secvențial:
1. Pregătirea și măsurarea inițială
Înainte de a începe lucrul, asigurați-vă că ați deconectat și dezenergizat ventilatorul! Efectuați blocarea completă a pornirii (Lockout/Tagout). După oprire, curățați temeinic roata ventilatorului de praf, murdărie acumulată, depozite de produs, etc. Chiar și un strat mic de depozite poate crea dezechilibru semnificativ.
În unele cazuri, curățarea de calitate rezolvă imediat problema dezechilibrului – vibrațiile scad la normal, și nu este necesară echilibrare suplimentară. Prin urmare, acest pas nu poate fi neglijat.
Apoi, efectuați o inspecție vizuală: asigurați-vă că nu există crăpături pe palete, urme de lovituri, deformații evidente. Verificați strângerea tuturor șuruburilor de montare (roata pe arbore, carcasele rulmenților, suporturile motorului și ventilatorului la cadru). Conexiunile slăbite pot imita simptomele dezechilibrului.
2. Instalarea greutății de probă
Opriți ventilatorul. Atașați temporar o greutate de probă de masă cunoscută (de ex., un șurub cântărind ~10-50 grame, în funcție de dimensiunea rotorului) la roată într-o zonă accesibilă convenabilă. Greutatea ar trebui să cauzeze o schimbare vizibilă a vibrației, dar să nu depășească 10-20% din masa rotorului pentru a evita deteriorarea.
Marcați unghiul de instalare a greutății relativ la marca inițială (de ex., 0° este poziția mărcii pe arbore). După atașarea greutății de probă, reporniți ventilatorul și măsurați vibrația. Înregistrați noua amplitudine și faza oscilațiilor.
3. Calculul și instalarea greutății de corecție
Instrumentul specializat sau programul calculează acum greutatea de corecție optimă. Bazat pe schimbarea vibrației, instrumentul determină ce greutate și la ce unghi trebuie instalată pentru a compensa dezechilibrul inițial.
De exemplu, Balanset-1A dă imediat rezultatul: "instalați 35g la unghiul 270° în planul exterior." Apoi, greutatea de probă temporară este îndepărtată și o greutate de corecție permanentă de masă calculată este atașată în locul ei (sau o altă poziție specificată).
4. Verificarea și finisarea
După instalarea greutății de corecție, porniți ventilatorul pentru o cursă de control. Măsurați nivelul de vibrație – ar trebui să scadă semnificativ. Comparați vibrația obținută cu valorile normative sau nivelul țintă. Dacă vibrația încă depășește valorile admisibile (de ex., peste clasa de echilibrare necesară), poate rămâne un mic dezechilibru rezidual.
Caracteristicile echilibrării diferitelor tipuri de ventilatoare
Ventilatoare centrifuge
Au o roată masivă (roată cu palete) cu palete atașate la arbore. Echilibrarea ventilatorilor centrifuge este de obicei efectuată în două planuri, deoarece roata este destul de largă. Caracteristica principală este tendința de a acumula material pe palete în timpul funcționării (praf, murdărie, acumulare de produs).
Ventilatoare axiale
Reprezintă o elice (palete fixate pe un butuc). Echilibrarea ventilatorilor axiali poate fi mai complexă din cauza forțelor aerodinamice – la ralenti (fără sarcină de flux) vibrația poate diferi de condițiile de funcționare.
Ventilatoare industriale de înaltă presiune
Includ turboventilatoare, ventilatoare de evacuare de cazan, ventilatoare de turnuri mari de răcire, etc. De obicei funcționează la viteză mare și sunt critice pentru echilibrare. Cerințele pentru dezechilibrul rezidual în astfel de mașini sunt mai mari – de obicei echilibrate la clasa G2.5.
Sfaturi practice pentru echilibrarea ventilatorilor (Lista de verificare)
- Întotdeauna începeți cu diagnosticarea cauzei vibrației. Asigurați-vă că vibrația crescută este într-adevăr cauzată de dezechilibrul rotorului.
- Nu neglijați etapa de pregătire. Efectuați toate verificările mecanice înainte de echilibrare: curățarea roții, strângerea fixărilor, eliminarea jocului.
- Nu îndepărtați greutățile vechi de echilibrare inutil. Dacă roata are deja greutăți de fabrică sau anterioare, nu le îndepărtați pe toate deodată.
- Efectuați mai multe măsurători pentru fiabilitate. Înainte de a instala greutatea de probă, faceți 2-3 curse ale ventilatorului și asigurați-vă că citirile analizorului de vibrații sunt stabile.
- Asigurați siguranța lucrului. Echilibrarea unui ventilator rotativ este o procedură potențial periculoasă. Efectuați întotdeauna LOTO.
- Înregistrați rezultatele și țineți un jurnal. După echilibrare, înregistrați nivelurile finale de vibrație, masa și poziția greutăților.
Concluzie
Echilibrarea ventilatorilor este o procedură necesară pentru menținerea funcționării fiabile și eficiente a echipamentului industrial. Un ventilator echilibrat corespunzător nu doar vibrează mai puțin, dar și durează mai mult: încărcarea pe rulmenți scade, iar riscul de timp de nefuncționare de urgență este redus.
Instrumentele moderne precum Balanset-1A simplifică considerabil procesul prin automatizarea calculelor și permitând echilibrarea ventilatorilor pe șantier fără demontare. Acest lucru face metoda accesibilă chiar și pentru angajații obișnuiți ai departamentului de întreținere.
FAQ despre echilibrarea ventilatorilor
Î1: De ce apare dezechilibrul ventilatorului?
R: Dezechilibrul înseamnă distribuție neuniformă a masei rotorului relativ la axă. Cauzele pot fi legate de producție (turnare sau asamblare imprecisă, erori de prelucrare) și operaționale. În practică, factorii operaționali sunt cel mai des de vină: în timp, murdăria, praful și reziduurile de produs se acumulează pe palete, deplasând centrul de greutate.
Î2: Cum să știți dacă un ventilator are nevoie de echilibrare?
R: Semnul principal este vibrația crescută în timpul funcționării. Puteți simți tremurul pe carcasă, cadru, zgomot crescând, zumzet, posibil bătăi. Adesea vibrația este vizual vizibilă: de exemplu, o masă sau fundația sub ventilator vibrează vizibil.
Î3: Poate fi echilibrat un ventilator fără demontare (în teren)?
R: Da, mai mult – aceasta este metoda preferată pentru echipamente mari. Așa-numita echilibrare în teren este efectuată folosind instrumente portabile direct pe ventilatorul montat.
Î4: Care este diferența dintre echilibrarea statică și dinamică?
R: Echilibrarea statică este echilibrarea rotorului într-un plan. Compensează dezechilibrul static când punctul greu este deplasat, dar rotorul este relativ îngust. Echilibrarea dinamică este un proces mai complex efectuat pe un ventilator în funcțiune (rotativ) cu măsurarea vibrației.
Î5: Ventilatoarele noi au nevoie de echilibrare după instalare?
R: De obicei, ventilatoarele noi vin deja echilibrate din fabrică. Cu toate acestea, în timpul instalării pe șantier, condițiile se schimbă: metoda de montare, conexiunea la motor, vibrațiile proprii ale structurii – toate acestea pot duce la faptul că unitatea asamblată vibrează peste normal.
Î6: Cât de des ar trebui efectuată echilibrarea ventilatorilor?
R: Nu există un program rigid ca "echilibrați o dată pe an." Echilibrarea este efectuată bazată pe condiție – adică, când apar semne de dezechilibru. În cadrul programului de monitorizare a vibrațiilor, măsurați vibrația ventilatorilor cel puțin trimestrial.
Î7: Ce să faceți dacă vibrația nu dispare după echilibrare?
R: Dacă ați efectuat echilibrarea conform tuturor regulilor, dar ventilatorul încă vibrează puternic – cauza probabil nu este doar dezechilibrul. Mai întâi, analizați din nou spectrul: poate componenta principală nu este 1×.
Î8: Cum să fixați corect greutățile de echilibrare pe roată?
R: Greutățile de probă temporare sunt de obicei fixate cu cleme, legături, sau chiar bandă dublă (dacă greutatea este mică și viteza joasă). Dar greutatea de corecție permanentă trebuie să fie fixată foarte fiabil. Cel mai des se folosește sudarea: o placă metalică de masă necesară este sudată la roata ventilatorului (disc).
