آنالیز ارتعاشات

امروزه ارتعاشات ماشین های دوار به عنوان مطمئن ترین روش برای تشخیص عیب موردنظر قرار گرفته است و دستگاه های مربوط به اندازه گیری ارتعاشات و ثبت وآنالیزآن توسعه زیادی یافته اند...


 

·                        آنالیز ارتعاشات :

      امروزه ارتعاشات  ماشین های دوار  به عنوان مطمئن ترین روش  برای تشخیص عیب موردنظر قرار گرفته است و دستگاه های مربوط به اندازه گیری ارتعاشات و ثبت وآنالیزآن توسعه زیادی یافته اند.

حرکات ارتعاشی قسمت های گوناگون ماشین آلات صنعتی عمدتا از نوع ارتعاشی واداشته می باشند. این حرکات ارتعاشی یا توسط عوامل درونی ماشین در حال کار تولید می شوندویاآنکه در نتیجه نیروهایی است که از بیرون به دستگاه وارد می شوند.

البته در عمل ارتعاشات قسمت های مختلف ماشین، نتیجه وبرآیند هردو نوع می باشند.

- متداولترین عوامل ایجاد ارتعاش در ماشین های دوار عبارتند از:

1- عدم تعادل جرمی 

2- عدم هم محوری در کوپلینگ ها

3- محورهای خمیده

4- چرخ دنده های سائیده شده

5- یاتاقان های سائیده شده و خراب

6- تماس موتور با قسمت های ساکن   

7 - نیروهای الکترومغناطیسی

8- نیروهای هیدرولیکی و آیرودینامیکی و کاویتاسیون

9- لقی

10-  تشدید

    

 

 

 

- نکات موجود در اندازه گیری ارتعاشات:

    1- بهترین نقاط اندازه گیری ارتعاشات ماشین های دوار یاتاقان های دستگاه هستند،زیرا یاتاقان ها فصل مشترک دستگاه با محیط می باشندوارتعاشات از طریق یاتاقان به بخش مورد نظر می رسد. همچنین آسیب پذیرترین عضو ماشین آلات عمدتا ، یاتاقان  می باشد.

2- اندازه گیری را می توان در جهات مختلفی در هر نقطه انجام داد. لذا با توجه به تجربه می توان این اندازه گیری را در دو جهت  یا فقط یک جهت انجام داد.

3- بین سه عامل جابه جایی ،سرعت و شتاب ،مقدارسرعت برای سنجش ارتعاش توصیه شده است. در یاتاقان های ژورنال ،جابه جایی شافت نسبت به یاتاقان اندازه گیری می شود. برای تشخیص عیب گیربکس هایی که دارای دورهای بالا هستند ، شتاب عامل گویا تری است.

4- سنسورهای ارتعاشات می تواننداز نوع تماسی یا غیرتماسی باشند. سنسورهای غیرتماسی بر مبنای امواج الکترومغناطیسی ، ارتعاش محورها را اندازه می گیرند.

این سنسورها  بر روی یاتاقان  محکم  شده و تحت  حرکت ارتعاشی یاتاقان  قرار دارند  ولی همواره  فاصله  نسبی شافت  از یاتاقان را اندازه می گیرند. در مواردی که اندازه گیری دائمی در ماشین آلات حساس کارخانه مدنظر باشد، از این نوع سنسورها استفاده می شود.

سنسورهای تماسی بوسیله آهن ربا و یا پیچ به یاتاقان دستگاه متصل شده که جابه جایی مطلق اتاقان را اندازه می گیرند. این سنسورها برای یاتاقان های بلبرینگی مناسب هستند.این سنسور ها معمولا سرعت و شتاب نقاط را اندازه می گیرند.

5- در مورد  انتخاب حسگر ها  باید  به  حساسیت و  محدوده  دینامیکی توجه داشت. سازندگان سنسورها حساسیت مناسب برای انتخاب سنسور را ذکر نموده و کاربرد سنسور را نیز مشخص  می نمایند.

6- سنسورها باید در فرکانس های مختلف دارای حساسیت یکسان باشند تا تمامی دامنه های مربوط به فرکانس های مختلف را درست اندازه بگیرند.

7- معمولا حوزه فرکانسی شتاب سنج های پیزوالکتریک (از نوع تماسی) وسیعتر وحساسیت آنها در این حوزه وسیع ثابت می باشد.

8 - گاهی اوقات با استفاده از فیلترهایی می توان بخش فرکانسی مطلوب ارتعاشات را آشکار کرده و بقیه فرکانس ها و دامنه های مربوطه را حذف نمود.

9- از عوامل موثر بر تعیین دوره های زمانی برای اندازه گیری لرزش و تعداد دفعات اندازه گیری و ثبت ارتعاشات می توان به حساسیت دستگاه وتعدادنفرات  نیروی انسانی متخصص و امکانات موجود اشاره کرد.

معرفی مراقبت وضعیت

هر ماشینی که در حال کار است بطور دائم اطلاعاتی از وضیعت خود منتشر میسازد. حرارت، جریان مصرفی الکتروموتور، صدا و لرزش اطلاعاتی است که تمامی مراقبین ماشین آلات  و تعمیرکاران با آن آشنا بوده و عموماً با ساده ترین وسایل آنها را اندازه گیری و از روی این اطلاعات در مورد وضعیت آن ماشین قضاوت می کنند. در گذشته این اطلاعات در ابتدایی ترین روش توسط ابزار انسانی یعنی بینایی و شنوایی ولامسه داده برداری می شد و لذا طبیعی است، اعتبار قضاوت هایی که صورت می گرفت به دقت این حواس ، سلیقه های شخصی و میزان تجربه افراد بستگی داشته است. آنالیزرهای ارتعاشات اولیه بسیار بزرگ، سنگین، مفصل و گران قیمت بودند، بطوری که در مواردی برای یک عیب یابی لازم بود با یک وانت این تجهیزات به محل حمل و حداقل سه اپراتور با آنها کار کنند. امروزه با پیشرفت روز افزون تکنولوژی ریزپردازنده ها و ظهور تجهیزات سریع ، دقیق و روان، امکان اندازه گیری، ثبت و انجام عملیات  آماری بر روی اطلاعات وضعیت ماشین ها به سهولت امکان پذیر شده است. با این روش این امکان برای شما فراهم میگردد تا بجای توقف و بازکردن هر ماشین در تعمیرات اساسی روتین، با انجام اندازه گیری پارامترهای مشخص در دوره های زمانی خاص اطلاعات کاملی از وضعیت ماشین دریافت و عملکرد آینده آن ماشین را پیش بینی نمایید و سپس تنها ماشین هایی را که واقعاً نیاز به تعمیرات دارند به تعمیرگاه بفرستید. با این روش قابلیت اطمینان هر ماشین بطور فوق العاده ای افزایش یافته و از یک طرف کاهش هزینه های تعمیراتی و از طرفدیگر افزایشتولیدرابههمراه دارد.

مراقبت وضعیت دائمOn-Line

در مراقبت وضعیت دائم ، سنسورهای مورد نیاز بصورت دائم به نقاط مختلف ماشینها متصل بوده و اطلاعات وضعیت ماشین بطور مستقیم از طریق سیم کشی ها و جعبه های اتصال و داده بردار و در مواردی از طریق اتصال اینترنت و شبکه های کامپیوتری به کامپیوتر اصلی ارسال میگردد. این کامپیوتر که نرم افزار های مراقبت وضعیت و آنالیز و عیب یابی روی آن نصب است،  کلیه ماشین های یک یا چند ناحیه یا کارخانه را تحت مراقبت دارد و در صورت رسیدن دامنه پارامترهای اندازه گیری  به حدود هشدار و یا خطر بلافاصله اعلام وضعیت میکند. این روش مستلزم صرف هزینه زیادی برای سنسورها و اتصالات میباشد که فقط برای ماشینهای بسیار حساس و حیاتی که نیاز به سیستم های حفاظتی دارند مقرون بصرفه است.

مراقبت وضعیت  دوره ای  Off-Line

این سیستم مشابه سیستم دائم است با این تفاوت که فقط از یک سنسور (برای هرپارامتر) برای داده برداری و بصورت دوره ای استفاده میشود. در اینجا هزینه قابل توجه سنسورها و کابل کشی ها و متعلقات آن حذف میگردد اما از همان سیستم کامپیوتری مراقبت، برای ثبت اطلاعات، ردگیری تغییرات، اعلان هشدار و خطر و سپس آنالیز و عیب یابی و گزارش گیری استفاده میشود. در این سیستم کلیه ماشین ها براساس برنامه ریزی قبلی در دوره های زمانی خاص و در نقاط  و جهات مشخص از پارامترهای مورد نظر داده برداری میشود.

فرآیند مراقبت وضعیت

اگرچه ابزاری که برای آشکارسازی و عیب یابی استفاده میشود یکسان است اما تکنیکهای داده برداری، پردازش و آنالیز برای دو منظور فوق متفاوت است. در آشکارسازی باید اطلاعات کلی و حیاتی همه ماشینها بصورت خلاصه و بصورتی که مدیریت این اطلاعات بسادگی امکان پذیر باشد و علاوه براین بتوان در یک عیب یابی اولیه نیز از آنها استفاده کرد، جمع آوری گردد ولی در عیب یابی ممکن است احتیاج به اطلاعات مفصل تر و دقیق تر از نقاط مختلف ماشین باشد که مستلزم صرف وقت بیشتری برای هر ماشین است. بنابراین در یک سیستم مراقبت وضعیت ابتدا اطلاعات کاهش یافته ای از کلیه ماشین ها جمع آوری شده  و در صورت مشاهده تغییراتی در مقادیر اندازه گیری شده  نسبت به قبل با توجه به میزان این تغییرات، اعلان هشدار و خطرصورت گرفته و مرحله بعدی که عیب یابی است شروع می گردد.

آشکار سازی عیوب

یک سیستم آشکارسازی نیز باید قادر باشد به همین سادگی ماشین های معیوب در یک کارخانه بزرگ را برای ما مشخص نماید بدون اینکه نیاز باشد کلیه ماشینها را یک به یک کنترل کنیم. برای این منظور اطلاعاتی که از ماشین جمع آوری می شود باید نه آنقدر مفصل و زیاد باشد که از حوصله سیستم کنترل خارج شود و یا با کمبود وقت مواجه شود و یا آنقدر کم باشد که رفتارهایی از ماشین از نظر دورمانده و اطلاعات کافی نیز برای تعیین حدود عیوب در اختیار نگذارد.

پارامترهای دامنه ارتعاش کل، طیف فرکانسی لگاریتمی 6و23 درصد ، ارتعاش باند باریک ، دمای یاتاقان، ترموگرافی ، جریان مصرفی موتور، بطور عمومی و ده ها  پارامتر دیگر بطور خاص برای مقاصد آشکار سازی مورد استفاده قرار میگیرند. دامنه مقادیر اندازه گیری شده ثبت شده و بهترین مقدار آن در طول دوره های اندازه گیری بعنوان مرجع ثبت میگردد. مقادیر حد هشدار و خطر بصورت ضریبی از حالت مرجع محاسبه میگردد. این عملیات در حین پیاده سازی سیستم تنظیم میشود.

در هربار اندازه گیری و وارد کردن اطلاعات در سیستم کامپیوتری مقادیر جدید در مقابل حدود هشدار و خطر ارزیابی و اعلان وضعیت میگردد. بهترین روش اعلان وضعیت استفاده از سیستم چراغ راهنمایی است. با استفاده از رنگ قرمز برای خطر و زرد برای هشدار و سبز برای حالت عادی این امکان برای کاربر فراهم میگردد تا در یک نگاه به نواحی وماشینهای درون آن از وضعیت کلی ماشین ها آگاهی پیدا نماید. پس از اعلان وضعیت هشدار نیز میتوان با انجام عملیات رد گیری تغییرات و تعیین نرخ رشد این تغییرات زمانی را که دامنه ارتعاشی به حدخطر میرسد پیش بینی نمود. این یک خصوصیت فوق العاده برای ماشین های کارخانه ها ی تولیدی است، زیرا بدینوسیله بسادگی میتوان زمان خرابی ماشین ها را پیشگویی نموده و به بهترین وجه ممکن برای تعمیرات آنها برنامه ریزی نمود. به همین دلیل به این روش نگهداری پیش گویانه  میگویند.

عیب یابی:

بعد از اعلان یک وضعیت هشدار یا خطر لازم است عیبی که در ماشین باعث ایجاد آن وضعیت شده است مشخص شود تا در مراحل بعدی نسبت به رفع آن عیب اقدام نمود. در حدود 90 درصد عیوب ماشین آلات دوار منجر به ایجاد لرزش در ماشین میگردد. بنابراین با استفاده از آنالیز ارتعاش یک ماشین معیوب میتوان نوع عیب و یا عیوب را بطور مشخص تعیین نمود. مهمترین ویژگی ارتعاش، قابلیت آنالیز آن است که آنرا نسبت به سایر پارامترهای مراقبت متمایز میسازد. اساس این آنالیز که به آن آنالیز فرکانسی میگویند تجزیه دامنه ارتعاشی کل به مولفه های فرکانسی است. شاید زمانی که فوریه تبدیل فوریه را در علم ریاضیات ارائه نمود نمی دانست که چه خدمت بزرگی به فن آوری آنالیزرهای جهت عیب یابی ماشین آلات نموده است.

با استفاده از یک آنالیزر FFT  و تجزیه سیگنال ارتعاشی به مولفه های بوجود آورنده آن ، میتوان سهم هر عیب را در دامنه کل ارتعاشی تعیین نمود. لذا با استفاده از این روش عیوب زیر را از یکدیگر تفکیک و شناسایی است:

1. نابالانسی

2. ناهمراستایی

3. لقی های مکانیکی

4. لقی در یاتاقان ژرنال

5. چرخش روغن

6. خرابی چرخ دنده ها

7. خرابی بلبرینگ ها

8. خرابی تسمه ها

9. عیوب الکتریکی

10 رزنانس

11. شکستگی پره روتور هایا پروانه پمپ

علاوه بر تکنیک آنالیز فرکانسی معمول ، تکنیک های دیگری که برخی از آنها حالات خاص آنالیز فرکانسی و برخی دیگر تکنیکهای مستقل میباشند عبارتند از :

1. معدل گیری زمانی

2. آنالیز اینولوپ

3. آنالیز کپستروم

4. آنالیز اوربیت

5. آنالیز آبشاری ( توقف و راه اندازی)

6. آنالیز فازی

7. آنالیز تغییر شکل های عملی سازه

8. آنالیز مودال

9. آنالیز روغن

علاوه بر آنالیز ارتعاشات دو نوع آنالیز دیگر که قابلیت های خوبی در تعیین وضعیت ماشین آلات دارد عبارت است از :

آنالیز ترموگرافی

در ماشینهایی که از روغن روانکار استفاده میکنند میتوان علاوه بر آنالیز ارتعاشات، با کنترل کیفیت و وجود ذرات فرسایشی موجود در روغن مراقب وضعیت آن ماشین بود.

با نمونه برداری دوره ای از روغن روانکار هر ماشین در فواصل زمانی معین و ارسال به آزمایشگاه و انجام آزمایشات برروی خود روغن و ذرات موجود در روغن و شمارش تعداد و اندازه ذرات و مقایسه با مقادیر قبلی - مشابه رد گیری در آنالیز ارتعاشات - میتوان وضعیت آینده ماشین را پیش بینی نموده و از بروز خرابی های اتفاقی و پرهزینه جلوگیری نمود. این روش معمولاً در موتورهای دیزلی و بنزینی و توربینها و سیستم های چرخ دنده ای که احتیاج به روانکاری دارند مانند جعبه دنده ها و سیستم های هیدرولیک و پمپ ها و کمپرسورها قابل استفاده بوده و نتایج سودمندی ببار می آورد.

ترموگرافی یکی دیگر از روشها مراقبت وضعیت تجهیزات  است که در تجهیزات ساکن استفاده موثرتری دارد، اگر چه در تجهیزات دوار نیز نتایج خوبی ارائه می دهد اما بعلت گران بودن تجهیزات این سیستم و وجود سیستمهای مؤثرتر آنالیز ارتعاشات و آنالیز روغن معمولا ً فقط برای مراقبت وضعیت تجهیزات ساکن از جمله تجهیزات برقی فشار قوی، ترانسفورماتورها، اتصالات الکتریکی، کوره ها، مخازن حرارتی، تجهیزات حمل مذاب و .... از ترموگرافی استفاده میشود .

رفع عیب

جدای از تعویض قطعات معیوب و فرسوده شده دو عامل اصلی و مهم ایجاد ارتعاش در ماشین های دوار، نابالانسی و ناهمراستایی می باشد.

1-  بالانس

بیش از 70 درصد مشکلات ارتعاشی، ناشی از نابالانسی اجزاء دوار است که یا از ابتدا بعلت تلرانس های تولید و یا پس از مدتی کار کردن ماشین بعلت مشکلات فرآیندی ایجاد میگردد.

2 - همراستا سازی

دومین کاندید مهم برای عیوب ارتعاشی ناهمراستایی بین ماشین آلات دوار است.

امروزه یکی از پارامترهای مهم کیفیت تجهیزات، پایین بودن سطح آلودگی صوتی و لرزشی آن تجهیز می باشد، مخصوصاً در تجهیزاتی که بطور مستقیم با انسان ارتباط دارند، مانند وسایل حمل و نقل عمومی، لوازم خانگی، ابزار کار , ...

جهت برآوردن نیازهای استاندارد های تولید چنین تجهیزاتی، نیاز به انجام آزمایش های ارتعاشی میباشد. لذا آزمایش های مختلفی بر این اساس تعریف شده است. بعنوان نمونه استاندارد JIS D 1601  نمونه ای از آزمایش های مورد نیاز قطعات خودرو و مشخصات هر آزمایش  را بیان میکند. به همین ترتیب برای تجهیزات مختلف میتوان آزمایش های ارتعاشی متنوعی را که یا از طرف سازنده و یا با استفاده از استاندارها  ارائه شده است بکار برد .

بطور کلی میتوان کلیه آزمایش های ارتعاشی را بصورت زیر دسته بندی نمود:

. آزمایش عملکرد ارتعاشی

. آزمایش جستجوی فرکانس طبیعی

. آزمایش های دوام

. دوام در فرکانس ثابت

. دوام در فرکانس متغیر

. دوام در فرکانس تشدید

. سایر آزمایش ها

آزمایش عملکرد ارتعاشی:

در این آزمایش قطعه مورد نظر در یک محیط ارتعاشی قرار داده شده و با تغییر فرکانس و دامنه ارتعاشی، عکس العمل قطعه مشاهده و مورد بررسی قرار میگیرد . چراغ استروبوسکپ حرکت نقاط مختلف قطعه آزمایشی را بصورت حرکت آهسته نمایش داده و بدین ترتیب رفتار کلیه نقاط در فرکانسهای مختلف بسادگی مورد ارزیابی قرار میگیرد.

عملکرد بردهای الکترونیکی و تجهیزات کنترلی و کلیه تجهیزاتی که اهمیت ایمنی داشته و در معرض محیط های ارتعاشی قرار دارند، لازم است توسط این آزمایش مورد ارزیابی قرار گیرد.

آزمایش جستجوی فرکانس طبیعی

فرکانس طبیعی قطعات، در حقیقت میتوان گفت فرکانس های ضعف سازه هستند و در صورتی که فرکانس نیروهای وارد بر سازه در مجاورت این فرکانس ها باشد، آنگاه پدیده تشدید ارتعاشات بوجود آمده و نیروهای کوچک و بعضاً مجاز قادر به ارتعاش سازه با دامنه زیاد خواهد شد. بنابر این شناخت این فرکانسها و اطمینان از دور بودن آنها از فرکانس نیزوهای وارد بر سازه  از اهمیت خاصی برخوردار است.

آزمایش های دوام

یکی از آزمایش های مهم ارتعاشی، آزمایش دوام است که همان آزمایش خستگی است. قطعات تولیدی برای احراز شرایط استاندارد و اطمینان از داشتن عمر مورد نظر برای آن قطعه لازم است تحت آزمایش دوام قرار گیرند.  آزمایش دوام روشی است برای شبیه سازی پدیده خستگی در قطعات. بسته به حساسیت و کاربرد قطعات مختلف آزمایش های دوام مختلفی برای آنها صورت میگیرید که انواع اصلی آن به شرح زیر میباشد.

آزمایش دوام در فرکانس ثابت

در بسیاری از قطعات میتوان عمر آن قطعه را با اعمال نیرو و یا ارتعاش به تعداد سیکل مشخصی در یک فرکانس ثابت شبیه سازی نمود. بدین منظور قطعه روی محرک ارتعاشی نصب و به تعداد سیکل و فرکانس مشخص و در جهات مختلف مرتعش میگردد. بعد از انجام آزمایش، قطعه مورد نظر از لحاظ آثار تخریبی ناشی از خستگی  مورد ارزیابی قرار میگیرد.

آزمایش دوام در فرکانس متغیر

بسیاری از قطعات در میحط های ارتعاشی با فرکانسهای متغیر قرار دارند، مانند قطعات اتومبیل. بنابراین برای اطمینان از شبیه سازی دقیقتر خستگی در قطعات ، از آزمایش با فرکانس متغیر استفاده میشود. در این آزمایش فرکانس و دامنه ارتعاش وارد بر قطعه، بر اساس مراحل مختلف یا بصورت پیوسته تغییر میکند. برای این منظور نیاز به جدولی از فرکانس و دامنه میباشد.

آزمایش دوام در فرکانس تشدید

در بعضی از قطعات حساس و قطعات که از لحاظ خطرات جانبی حائز اهمیت هستند، لازم است بدترین شرایط ارتعاشی که همان وضعیت تشدید است در آزمایش دوام مد نظر قرار گیرند. از طرفی تحریک یک سازه در فرکانس طبیعی باعث ایجاد تغییرات ملکولی در مواد سازه شده و بتدریج با تغییر سختی سازه امکان تغییر فرکانس طبیعی وجود دارد، لذا لازم است فرکانس تحریک را همیشه روی فرکانس طبیعی نگهداری نمود. برای این منظور اختلاف فاز نیروی وروردی و لرزش ایجاد شده، اندازه گیری شده و فرکانس بگونه ای نگهداری می شود تا این اختلاف همیشه در 180 درجه باقی بماند. با این روش قطعه مورد آزمایش بطور دائم در حالت تشدید قرار داشته و هر گونه تغییر فرکانس طبیعی رد گیری میشود.

معرفی نابالانسی

قطعات تولیدی دوار معمولاً بعد از تولید به علت تلرانسهای موجود در فرآیند تولید، دارای مقداری نابالانسی هستند. نابالانسی بر اساس تعریف عبارتست از حاصلضرب جرم در خارج از مرکزی:

u = M . e

 

e

 

M

 

r

 

m

 

M

 

u = m . r

 

خارج از مرکزی هایی که هنگام تراشکاری ایجاد می گردد، لنگی هایی که هنگام عملیات ماشین کاری به وجود می آید، خلل و فرج های ایجاد شده در هنگام ریخته گری  نصب های غیرمتقارن، سوراخ کاری های غیرمتقارن و ... همگی باعث ایجاد یکی از دو نوع نابالانسی نشان داده شده می باشد.

علاوه بر تلرانس های تولید، مشکلاتی که در فرآیند کاری ماشین ها وجود دارد نیز می تواند باعث ایجاد نابالانسی شود.سایش های غیر یکنواخت، جرم گیری های غیر یکنواخت، شوک های حرارتی و مکانیکی، تغییر شکل های ناشی از آزاد شدن تنش های درونی، خزش و... همگی باعث تغییر نابالانسی پس از مدتی کار کردن پروانه پمپ هامی باشد.

نیروی نابالانسی بر اساس رابطه گریز از مرکز شدیداً تحت تأثیر سرعت دورانی قرار دارد:

 

بنابراین در سرعت های بالاتر، بالانس پروانه  همراه به شفت پمپ از اهمیـت ویژه ای برخوردار است.به طور کلی پروانه های بالای حدود 300 الی 400دور بر دقیقه حتماً باید بالانس شوند. انجام بالانس های دقیقتر مستلزم صرف هزینه های بالاتری می باشد و علاوه بر این پایدار بودن آن طی فرآیند نصب و کار روتور یک مسئله مهم است.لذا هر پروانه را باید فقط تا حد مورد نیاز بالانس نمود تا نیروهای دینامیکی حاصل از نابالانسی در حدی نباشد که باعث آسیب به ماشین و اجزاء آن گردد.

 

به همین دلیل استاندارهایی همچونVDI 2056 وISO 1940 مقادیر مجاز نابالانسی را برای انواع پروانه ها در سرعت های مختلف تعیین کرده اند. رعایت این استانداردها، کارکرد ایمن و آرام روتورها را تأمین می کند.

بالانس در کارگاه :

ماشین بالانس یک وسیله برای بالانس پروانه ها قبل از نصب می باشد. آخرین مرحله فرآیند تولید یک پروانه عملیات بالانس است که عموماً روی ماشین بالانس انجام می گیرد. علاوه بر این بعضی پروانه ها حتماً باید روی ماشین بالانس، بالانس شوند مانند پروانه پمپ های چند مرحله ای زیرا دسترسی به پروانه هنگام نصب در ماشین وجود ندارد.

از لحاظ عملکرد نیز ماشین های بالانس با هم متفاوتند. لذا ماشین های بالانس کارگاهی را میتوان به صورت زیر دسته بندی نمود.

ماشین های با تکیه گاه روان

جهت بالانس پروانه های بزرگ و بالانس در سرعت های پایین استفاده می شود. در خطوط تولیدی پروانه ها نیز عموماً از این نوع ماشین استفاده می شود.

ماشین های با تکیه گاه صلب

عموماً در تعمیرگاه ها و جهت بالانس پروانه های متنوع استفاده می شود. برای رسیدن به حساسیت های بالاتر لازم است سرعت دورانی را افزایش داد.

 ماشین های بالانس دقت بالا

برای بالانس روتورهای پرسرعت بالای10000rpm

 استفاده می شود (روتورهای کوچک کمپرسورها، توربوشاژرها و)

 ماشین های بالانس توربو ماشین ها (مودال)

 

روتور توربین ها عموماً بالای فرکانس طبیعی شافت کار می کنند. بنابراین لازم است این نوع روتورها را در سرعت های مودال و سرعت های کاری بالانس نمود. لذا نیاز به تجهیزات خاص اندازه گیری مودال و ایجاد شرایط دوران موتور در سرعت کاری یعنی استفاده از اطاق خلأ دارند. بالانس در میدان

باز کردن یک فن 20 تنی و ارسال به تعمیرگاه جهت بالانس می تواند هزینه های مستقیم و غیر مستقیم وحشتناکی داشته باشد. در این موارد با استفاده از تجهیزات اندازه گیری نابالانسی (دامنه و فاز ) و انجام محاسبات بالانس، بدون نیاز به باز کردن روتور، می توان عملیات بالانس را در محل انجام داد. امروزه با تجهیزات پیشرفته، حتی برای روتورهای کوچک نیز از بالانس در میدان استفاده می شود. بسته به نوع روتور عملیات بالانس در میدان را می توان به صورت زیر دسته بندی نمود:

·              بالانس روتورهای صلب

·   بالانس تک صفحه ای: با اندازه گیری دامنه و فاز یک یاتاقان و اعمال جرم در یک صفحه مشخص

·   بالانس دو صفحه ای: با اندازه گیری دامنه و فاز دو یاتاقان و اعمال جرم در دو صفحه مشخص

·              بالانس چند صفحه ای:با اندازه گیری دامنه و فاز n یاتاقان و اعمال جرم اصلاحی در n صفحه

·              بالانس روتورهای انعطاف پذیر

·   فرآیند بالانس روتور صلب :در بعضی موارد خاص می توان روتورهای انعطاف پذیر را مانند روتورهای صلب بالانس نمود.

·   فرآیند ضرایب تأثیر بهینه :این روش جهت بالانس روتورهای انعطاف پذیر تهیه شده کلیه سیگنالهای ارتعاشی تماسی و غیر تماسی را در طول راه اندازی دریافت و جرم های بهینه را بر اساس آن محاسبه می کند.

همراستاسازی ماشین های دوار

همراستاسازی شاید ساده ترین و از قدیمی ترین مسائل نصب ماشین های دوار در کارخانجات باشد. با این وجود بعد از نابالانسی مهم ترین عامل ارتعاشی در ماشین های دوار، ناهمراستایی است که می تواند هنگام نصب اولیه با دقت اصلاح نشده باشد یا در اثر شرایط کاری تغییر بیدا کرده باشد. روشهای مختلفی برای همراستا سازی وجود دارد که دقت، زمان و هزینه آنها متفاوت است :

استفاده از شمش و فیلر :

ساده ترین روش همراستاسازی است که عموماً استفاده می شود، اما خطاهای این روش می تواند  مشکلات ارتعاشی قابل ملاحظه ای ایجاد کند. در بهترین شرایط دقت این روش تا 0.1 میلیمتر بوده و لازم است سطوح کوپلینگ با دقت و به یک اندازه ماشین کاری شده و با مرکز دوران هم محور بوده و هیچگونه لنگی نداشته باشد.         

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

استفاده از ساعت:

نصابان با تجربه ماشین آلات هنوز برای نصب ماشین های مهم از ساعت اندیکاتور استفاده می کنند. در استفاده از این ابزار، روشهای متعددی وجود دارد که هر کدام ویژگی خاص خود را دارد. با این وجود این روشها هم می تواند خطاهای نهفته ای داشته باشد که هنوز حتی از چشم با تجربه ترین ها هم پوشیده باشد. با این ابزار در بهترین حالت ها تا  0.01 میلیمتر دقت را پاسخ گو است.

استفاده از اپتیک لیزری :

تجهیزات اپتیک لیزری، عملیات همراستاسازی سنتی را سرعت، دقت و سهولت قابل توجهی بخشیده است. در فرآیند تعمیرات و دوره های تعمیرات اساسی، زمان تعمیرات که در اصل توقف تولید است، ضرر اصلی کارخانه است. زمان همراستاسازی می تواند بخش اعظمی از دوره توقف ماشین را تشکیل دهد. تجهیزات لیزری علاوه بر افزایش دقت و حذف خطاهای معمول روش های سنتی، سرعت همراستاسازی را می تواند تا 1/4 زمان معمول کاهش دهد.

 روش های خاص:

امروزه تجهیزات ویژه ای که عمدتاً از روشهای اپتیِک لیزری استفاده می کنند توسط شرکت های مختلف ارائه می شود که عبارتند از :

·              هم راستایی سوراخ ها

·              هم ترازی سطوح

·              عمود بودن سطوح

·              موازی بودن محورها(محرک های تسمه ای)

هنوز نابالانسی مهمترین عامل ایجاد ارتعاش در ماشین های دوار است

·              ماشین هایی که بخوبی بالانس می شوند :

·              بهتر کار می کنند.

·              دوام بیشتری دارند.

·              اتلاف انرژی کمتری دارند.

·              سر و صدای کمتری دارند.

·              نیاز به تعمیر کمتری پیش می آورند.

بالانس های خاص :

اگر چه اصول نابالانسی بخوبی شناخته شده است اما پیچیدگی ماشین هایی که در سرعت ها، بارها و شرائط پروسس مختلف کار می کنند و همچنین عملکرد دینامیکی خاص روتورهای پرسرعت باعث شده است جهت دستیابی به یک بالانس خوب نیاز به تجربه، تجهیزات پیشرفته و نرم افزارهای قدرتمند بالانس ویژه اجتناب ناپذیر باشد.

ناهمراستایی دومین عامل مهم ایجاد ارتعاش در ماشین های دوار است

اگر چه همراستا سازی معمولا یک عملیلت ساده در نظر گرفته می شود, اما ویژگی مهم آن که تاثیر بسیار قابل توجهی در بهره وری کل سیستم دارد عبارت است از :

دقت

همراستاسازیهای دقیق ( بدون خطاهای رایج که از نظر پنهان است) عمر یاتاقانها و کوپلینگ را بطور قابل توجهی افزایش می دهد.

سرعت

با سریع تر در اختیار دادن ماشین، زمان توقف کاهش می یابد.

همراستا سازی لیزری مناسب است برای :

·              هم ماشین های بزرگ و هم کوچک

·              فواصل بلند تا 8 متر

·              مجموعه ماشین های متصل به هم

·              دقت های بالا

تجربه نشان داده وجود پایه های نرم در دراز مدت بر رفتار طبیعی ماشین تاثیر گذاشته و دیگر با تعویض اجزاء نما توان دامنه ارتعاشات را کاهش داد.

 

 

رضاشیرزاد ; ٩:۱٠ ‎ب.ظ ; یکشنبه ٢ آبان ۱۳۸٩