اندازه گیری نابالانسی عملکرد فن چگونه انجام می شود؟

نابالانسی در عملکرد و ساخت پروانه فن صنعتی از عوامل مهم در بروز ارتعاشات در بالانس فن صنعتی می باشد. و این قطعات هنگام فرایند تولید، دارای مقداری نابالانسی می شوند.  در این مقاله به بررسی میزان نابالانسی و ارزیابی و تصحیح آن می پردازیم.

اندازه گیری نابالانسی (Measuring the unbalance)

فن در محدوده سرعت کاری خود شروع به کار کرده و نابالانسی اولیه یا به بیان دقیق تر ارتعاشات نابالانس اولیه به اندازه گیری می شوند. همزمان دستگاه بالانس گزارشی از نتایج به صورت دیجیتال و گرافیکی ارائه می کند.

ارزیابی گرافیکی (Graphical evaluation)

حین انجام عملیات بالانس در محل، چنانچه نتایج اندازه گیری شده به صورت گرافیکی نشان داده شوند، بسیار واضح و قابل فهم خواهند بود.

علاوه بر قابلیت پردازش و نمایش دیجیتال، دستگاه پیشرفته بالانس دیاگرام برداری مقادیر نابالانسی اولیه واجرام آزمایشی و تصحیحی را نیز ارائه میدهد. نتیجه آنکه تصحیحات لازمه و آثار ناشی از تغييرات ارتعاشی می تواند در محیطی کاملا گرافیکی مشاهده و تحت بررسی بیشتر قرار گیرند.

اگرچه بکارگیری تکنیکهای ارزیابی گرافیکی در اکثر موارد ضروری به نظر نمی رسد، اما، مزیت این امر آن است که به هنگام مواجهه با موضوعات پیچیده و بغرنجی که به ندرت رخ خواهند داد، کاربر قادر خواهد بود با ساده سازی مناسب و پیش بردن مراحل به گونه ای منطقی وظیفه خود را به خوبی به انجام رساند.

ارزیابی کامپیوتری (Computerized evaluation)

این روزها به جای استفاده از شیوه های گرافیکی می توان به کمک محاسبه کامپیوتری توسط یک میکروپروسسور، اجرام تصحیحی را مستقیما محاسبه نمود. بنابراین معادله ای با دو مجهول به طور اتوماتیک در نظر گرفته می شود.

این دو مجهول عبارتند از: جرم و موقعیت زاویه ای جرم تصحیح کننده.

تصحیح نابالانسی در عملکرد فن (Correcting the unbalance)

وزنه تصحیحی مورد نظر به صفحه پشتی پروانه فن، جوش داده می شود. همان مراقبتهایی که در مورد استقرار وزنه آزمایشی شرح داده شد در مورد جرم تصحیحی نیز لازم الاجرا می باشد. از یاد نبرید که بالانس فن صنعتی دقیق نیازمند انتخاب موقعیت زاویه ای دقیق و اندازه گیری وزن دقیق وزنه تصحیحی می باشد.

چک کردن نابالانسی پس ماند (Checking the residual unbalance)

در انتها، دقت فرآیند تصحیح نابالانسی در عملکرد فن چک می شود. دستگاه بالانس نابالانسی پس ماند روتور را اندازه گیری کرده، مقدار فاز ارتعاشات نامیزان جدید را چاپ می کند و نموداری برداری که بوضوح نمایشگر آثار وزنه تصحیح کننده بر نابالانسی است نمایش داده می شود.

به صورت همزمان با این فرآیند، افزودن جرم تصحیح در زاویه فاز توصیه می شود، به گونه ای که وقتی به روتور وصل شود، نتایج بالانس را بهبود بخشد.

بالانس مجدد (Repeat balancing)

در بسیاری از انواع روتورها، یک مرحله بالانس جهت نگاه داشتن شرایط نابالانسی در عملکرد فن ها در محدوده مجاز برای سالهای متمادی کفایت می کند.

اما چنانچه جزء گردنده مورد نظر در معرض سایش قرار داشته باشد، کما آنکه در دستگاه های سنگ زنی و دیسکهای اتمایزر شاهد آن هستیم یا در صورتیکه انباشته شدن دائمی آشغال و یا تغییر شکل قطعه مشاهده شود، (همانند دستگاههای تهویه هوا، فن دمنده ها و جداسازهای هوا)، بازرسی دائمی و زدودن عوامل پدید آورنده ضروری خواهد بود.

جهت آنکه بتوانیم به گونه ای دقیق و سریع و در نتیجه اقتصادی تراز قرار گرفتن دستگاه در محدوده مجاز بالانس خود مطمئن شویم (به خصوص در موارد فوق که تکرار عملیات بازرسی ضروری می باشد) دستگاه بالانس فن صنعتی، امکانی را جهت ذخیره و نگهداری داده های روتور پیشنهاد می کند که اصطلاحا به نام «ضرایب تأثیرInfluence Coefficients نامیده می شود.

رابطه مابين نابالانسی و ارتعاشات ناشی از آن به صورت داده های روتور، برای دستگاه خاص و در سرعت بالانس انتخابی نگهداری می شود.

چنانچه عملیات بالانس بر مبنای اطلاعات ذخیره شده صورت پذیرد نکات ذیل حائز اهمیت خواهند بود:

• دستگاه مورد نظر در فاصله زمانی مابین انجام دو مرحله، از اولين بالانس تا زمان شروع بالانس مجدد تغییرات فاحشی از نظر کارکرد نداشته باشد.
• نگهدارنده های دستگاه تغییر نیافته باشند.
• سرعت بالانس همان سرعت مرحله قبل انتخاب شود.
• محل نقاط و جهت اندازه گیری کاملا منطبق بر نقاط پیشین باشد.
• سنسورهای ارتعاشی مشابه به کار برده شوند.
• موقعیت سنسور مرجع تغییر نکرده باشد.
• موقعیت علامت مرجع روتور عوض نشود
• تصحیح نامیزانی در همان صفحه تصحیح پیشین صورت پذیرد.

چنانچه شرایط اولیه فوق به دقت رعایت شوند، انجام آزمایش و افزودن وزنه های آزمایشی در این مرحله امکان پذیر خواهد بود. دستگاه بالانس در این مرحله، جرم و زاویه فاز وزنه تصحیحی مورد نیاز را پس از یک مرحله کارکرد دستگاه اندازه گیری کرده، مقادیر را نمایش خواهند داد. (دقت کنید که این مرحله صرفا جهت اطمینان از کارکرد دستگاه است، چرا که مقادیر ذخیره شده مورد استفاده قرار می گیرند.)

چنانچه پس از سپری شدن این مرحله، از نتایج به دست آمده رضایت چندانی نداشته باشید، می توانید این فرآیند را تا چندین مرتبه و تا کاهش نابالانسی تکرار نمایید، چرا که دستگاه به واسطه دسترسی به مقادیر ذخیره شده قادر خواهد بود محاسبات مورد نیاز را انجام دهد.

بنابراین با استفاده از این شیوه و با درخدمت گرفتن مقادیر ذخیره شده، کاربر قادر خواهد بود بدون نیاز به خاموش کردن دستگاه یا هرگونه کار مکانیکی اضافی از قبیل افزودن اجرام آزمایشی و… مقادیر نابالانسی را محاسبه نموده، در صدد رفع آن اقدام نماید.

موارد خاص بالانس در محل (Special cases of field balancing)

گاهی اوقات در عمل مواردی رخ می دهد که انحراف از رویه های استاندارد را می طلبد.

محدودیتهای بالانس استاتیکی (Limitations of single – plane balancing)

در مبحث اصول اولیه، بیان شد که بالانس استاتیکی فن برای اجسام دوار دیسکی شکل و باریک کافی به نظر می رسد و این درحالی است که روتورهای بلندتر و رول شکل، به بالانس در دو صفحه احتیاج دارند. اما سؤال اصلی این است که تعاریف روتورهای دیسک شکل و رول از کجا مشتق می شود؟

تعریف دقیقی از مقادیر حدی امکان پذیر نیست. تشخیص اینکه رويه بالانس اساسا بر چه شیوه ای استوار است به توزیع اجرام نابالانس در جزء گردنده بستگی دارد. هرچقدر روتور نازکتر باشد، نابالانس جفت کمتر (با فرض نبود Swash motion محوری) و هرچقدر که طول روتور در مقایسه با قطر آن بیشتر باشد بالانس دینامیکی فن (مثلا بالانس در دو صفحه) ضرورت خواهد داشت.

عموما می توان گفت چنانچه ارتعاشات نابالانسی در هر دو یاتاقان ماشین آلات بتوانند به حدی برسند که نیازمندیهای بالانس پاسخ داده شود، بالانس تک صفحه ای کافی خواهد بود.

اگر چنین نشود، می توان استنتاج نمود که روتور، مقادیر نابالانسی جفتی را نشان می دهد که نمی توان از وجود و آثار آن چشم پوشی نمود و در نتیجه بالانس دینامیکی ضرورت خواهد داشت.

مقادیر اندازه گیری شده نابالانسی در عملکرد فن (Unstable measured values)

به هنگام ناپایداری صفحه نمایش مقادیر اندازه گیری شده ارتعاشات نابالانسی، عوامل زیر تأثیرگذار خواهند بود:

• نوساناتی در سرعت کارکرد ماشین آلات
• تغییراتی در مقدار نابالانسی مثلا تغییراتی در بارگذاری با آثار ناشی از تغییر فرآیند.
• لقي اجزاء روتور یا حرکت (جابجائی داخلی) ساچمه های بلبرینگ
• ارتعاشات مزاحم با فرکانسی تقریبا مشابه ارتعاشات نابالانسی ، مثلا در روتورهایی با اندک تفاوتی در سرعت دورانی، میدان مغناطیسی در ماشینهای آسنکرون یا آثار ناشی از ماشینهای هم جوار.

بسته به هر یک از عوامل فوق، نمایشگر گرافیکی می تواند دچار پرش شده و با کیفیت نمایشی مخدوش داشته باشد (مثلا تصویر بگردد). در مورد گردش تصویر، علت را می توان به خاطر Beat Vibration دانست که فرکانس حرکت دایروی تفاوت مابین فرکانس ارتعاشات نابالانس و مزاحم است.

در دستگاه های دقیق و پیشرفته بالانس جهت تضمین کیفیت بالانس حتی حین پدیداری اغتشاشات تمهیداتی صورت پذیرفته است تا معدل آماری نتایج نیز در دسترس باشند. پس از انتخاب الگوریتم مربوطه، معدل تعدادی از اندازه گیریها طی مراحل اندازه گیری محاسبه شده و نمایش داده می شود.

در مواردی که حرکت دایروی تصویر پیش آید، تصویری ثابت و دائمی در مرکز دایره مربوطه خواهیم داشت. فرآیند معدل گیری، شرایط اولیه ای برای محاسبه صحیح جرم و زاویه وزنه آزمایش فراهم می آورد که بدین ترتیب برقراری شرایطی نسبتا ثابت و دائمی را حین اندازه گیری تضمین می کند.

مقادیر اندازه گیری شده غیرقابل تکرار در نابالانسی در عملکرد فن (Non – repeatable measured values)

فرآیند بالانس در محل زمانی دقیق خوانده می شود که امکان تکرار مجدد اندازه گیری مقادیر ارتعاشی وجود داشته باشد.

چنانچه نسبت به این امر مشکوک باشیم، بایستی بدون هیچگونه تغییر در کارکرد ماشین با شرایط نابالانسی در عملکرد فن ، مراحل اندازه گیری را چندین مرتبه تکرار نماییم. نتایج حاصل از اندازه گیری در هر مرحله بایستی کاملا مشخص و یکسان بوده و از ۱۰% + مقدار اصلی تجاوز ننمایند.

در غیر اینصورت، عوامل تکرار ناپذیری نتایج را می توان در فهرست ذیل جستجو کرد:

چنانچه اختلاف مابین نتایج حاصل از هر مرتبه اندازه گیری به میزان قابل ملاحظه ای متفاوت باشد (بالای ۲۰٪) آنگاه عوامل پدید آورنده آن بایستی به دقت بررسی و حذف شوند. اگر به عللی این مهم امکان پذیر نباشد، دستگاه های بالانس جدید قادر خواهند بود با ذخیره مقادیر چندین مرحله اندازه گیری معدل مقادیر فوق را محاسبه کند.

سپس جهت کاهش این مقدار متوسط به محل مبدأ مختصات دیاگرام برداری مراحل دیگری به کارکرد دستگاه بالانس پروانه فن افزوده می شود و محاسبه جرم تصحیحی بر مبنای این مقدار میانگین صورت خواهد پذیرفت.

حتی پس از تصحیح، فرآیند پراکندگی (Scattering) در مقادیر اندازه گیری مشاهده می شود که غالبا در حول و حوش مبدأ مختصات نمودار ارتعاشی قرار گرفته، آثار ناشی از آن در موارد عمومی قابل صرف نظر کردن فرض می شود. در نهایت رفتار ارتعاشی کل ماشین آلات بهبود یافته و تحت شرایط کارکرد مطلوب، عملکرد بهینه دستگاه حاصل می شود.

چه عواملی باعث خارج شدن فن از بالانس می شود؟

با توجه به اینکه ذرات گرد و غبار با سرعت بالایی به پره ها برخورد می کند و  به دلیل عدم برخورد یکنواخت باعث نشت مواد در نقاط مختلف می شود که این عمل باعث بروز نابالانسی در فن های صنعتی می شود. در این مواقع با بالانس کردن می توان توان وضعیت دستگاه را بهبود داد و ارتعاش و سروصدای فن را کاهش داد. همچنین نابالانسی به دلایل زیر اتفاق می افتد:

نابالانسی درحین ساخت دستگاه

•   نامتوازن بودن جرم مواد
•   عدم جایگذاری مناسب سوراخ ها و قرار نگرفتن  صحیح آن ها در راستای مرکز
• اشتباهات مونتاژ

نابالانسی در حین کار کردن دستگاه

• جمع شدن رسوب بر روی پروانه
• شکسته شدن و یا آسیب دیدن یکی از پره ها
• سایش و خوردگی پره ها
• بروز مشکلات حرارتی در روتور

شما می توانید با کمک تیم متخصص و مجرب شرکت بادافزار با کمک خدمات بالانس در محل و بالانس کارگاهی، قطعات صنعتی و ماشین آلات خود تعمیر و بالانس کنید.