Yerinde Balans Nedir?

Yerinde balans, rotor sökülmeden ve kendi yatakları, şasesi, tahriki ile çalışma koşulları içinde dengesizlik cevabının ölçülerek düzeltilmesidir. Yöntem özellikle büyük fan, blower, çark ve sahada sökümü zor rotorlar için zaman kazandırabilir. Başarılı uygulama yalnız ağırlık hesabı değil; mekanik uygunluk, güvenli çalışma, kararlı faz ve doğrulama ölçümünün birlikte yönetilmesidir.

Balanssızlığın fiziksel temeli

Rotor kütle merkezi dönme ekseninden saptığında her turda merkezkaç kuvvet oluşur. Dengesizlik kütle ile yarıçapın çarpımı olarak ifade edilir; kuvvet hızın karesiyle büyür. Aynı dengesizlik yüksek devirde çok daha büyük yatak yükü üretebilir. Sistem rijitliği ve rezonans, ölçülen vibrasyon ile gerçek dengesizlik arasındaki ilişkiyi değiştirir.

Balanssızlık türleri

Statik balanssızlıkta baskın ağır nokta bir düzlemde düzeltilebilir. Çift moment balanssızlığında rotor boyunca ters yönlü iki dengesizlik moment oluşturur. Dinamik balanssızlık bu bileşenlerin birleşimidir ve çoğunlukla iki düzlem düzeltme ister. Sahada sınıflandırma, rotor geometrisi kadar yataklardaki genlik ve faz yanıtıyla yapılır.

Yerinde ve atölye balansı farkı

Atölye balansında rotor özel balans makinesinde, kontrollü destek ve tahrik koşulunda ölçülür. Yerinde balans gerçek yatak, kaplin, şase ve çalışma hızındaki toplam yanıtı kullanır. Atölye yöntemi rotorun kütle dağılımını izole eder; saha yöntemi montaj etkilerini de içerir. Eğri mil, rulman boşluğu veya şase rezonansı yerinde ölçümü etkileyebilir ve balansla çözülemez.

Uygulanabilecek ekipmanlar

Santrifüj ve eksenel fanlar, blower rotorları, büyük çarklar, taşlama elemanları, tamburlar ve erişilebilir düzeltme düzlemi bulunan benzeri ekipmanlar uygun olabilir. Rotor güvenle çalıştırılabilmeli, takometre referansı alınabilmeli ve ağırlık mekanik olarak güvenli bağlanabilmelidir. Kapalı, hasarlı veya kritik hız yakınında kararsız rotor için yöntem uygun olmayabilir.

Uygulama öncesi mekanik kontroller

Rotor temizliği, kanat ve kaynak bütünlüğü, yatak boşluğu, ankraj, şase, kaplin ve koruyucular kontrol edilir. Gevşeklik harmonik ve faz kararsızlığı; hizasızlık eksenel kuvvet; rezonans ise küçük dengesizliğe aşırı yanıt oluşturabilir. Önce bu koşullar sınırlandırılır.

Devir ve yük her çalıştırmada benzer olmalıdır. Damper, debi, sıcaklık veya ürün birikimi değişirse etki katsayısı yalnız ağırlık etkisini temsil etmez. Başlangıç ölçümü tekrarlanarak 1X genlik ve faz kararlılığı doğrulanır.

Referans işareti ve faz ölçümü

Fotosel veya lazer takometre mile her turda bir referans darbesi verir. Yansıtıcı işaret temiz, uygun genişlikte ve tek tetik üretecek konumda olmalıdır. Faz açısı bu referansa göre ölçüldüğü için işaret veya sensör hareket ederse ağırlık açısı hatalı hesaplanır. Dönüş yönü ve açı referansı sahada açıkça işaretlenir.

Deneme ağırlığı seçimi ve güvenliği

Deneme ağırlığı sistem cevabını ölçülebilir düzeyde değiştirmeli, fakat yatak ve yapı limitlerini aşmamalıdır. Kütle, yarıçap ve devirden oluşan merkezkaç kuvveti önceden kontrol edilir. Cıvatalı bağlantı, tasarlanmış yuva veya mühendislikçe onaylı yöntem kullanılır. Geçici bant, zayıf yapıştırıcı veya emniyetsiz kaynak uygulanmaz.

Ağırlığın gerçek kütlesi tartılır, merkez yarıçapı ve açısı kaydedilir. Deneme sonrası makine durdurulur ve ağırlığın yerinde olduğu doğrulanır. Her müdahalede kilitleme/etiketleme uygulanır.

Etki katsayısı yaklaşımı

İlk ve deneme çalışmasındaki 1X vektörleri arasındaki fark, bilinen deneme ağırlığının makine üzerindeki etkisini verir. Yazılım bu kompleks oranla gerekli düzeltme vektörünü hesaplar. Tek düzlemde bir ölçüm seti, çift düzlemde iki bağımsız deneme ve iki yatak cevabı gerekir. Düzlemler birbirini etkilediği için matris çözümü kullanılır.

Düzeltme yöntemleri

Kütle tasarlanmış cıvatalı ağırlık veya güvenli kaynak yöntemiyle eklenebilir; delme, frezeleme ya da taşlama ile çıkarılabilir. Malzeme dayanımı, yorulma, sıcaklık ve çevresel hız değerlendirilir. Kaynak ısıl deformasyon oluşturabilir, yapıştırma sıcaklık ve kimyasal ortamda güvenilir olmayabilir. Nihai bağlantı yetkili mühendislik prosedürüne uygun olmalıdır.

Kontrol çalışması ve artık vibrasyon

Düzeltme sonrası aynı devir ve yükte 1X genlik-faz yeniden ölçülür. Sadece 1X düşüşü değil, overall, harmonikler, yatak sıcaklığı ve mekanik ses kontrol edilir. Gerekirse trim düzeltmesi yapılır. Artık vibrasyon kabulü makine türü, üretici sınırı, başlangıç trendi ve çalışma koşuluna göre belirlenir.

ISO 21940 balans kalite sınıfları rotorun izin verilen artık dengesizliğiyle genel ilişki kurar; saha gövde vibrasyonu aynı büyüklük değildir. Atölye kalite sınıfı doğrudan mm/s sınırı gibi kullanılmaz.

Uygun olmayan durumlar

Çatlak rotor, gevşek parça, kararsız faz, hızla değişen ürün birikimi, ciddi yatak problemi veya güvenli ağırlık alanı bulunmaması yerinde balansı engelleyebilir. Kritik hız yakınında küçük devir değişimi büyük faz ve genlik değiştirir; klasik etki katsayısı güvenilmez hale gelebilir. Önce hız taraması ve yapısal değerlendirme gerekir.

Saha senaryoları ve yorum hataları

Bir fan temizlendikten sonra 1X kararlı fakat yüksek kalıyorsa tek düzlem deneme uygulanabilir. Deneme ağırlığı sonrası faz değişmiyorsa ağırlık etkisi yetersiz, tetik hatalı veya rezonans etkisi baskın olabilir. Ağırlığı büyütmeden önce neden kontrol edilir.

• Her yüksek 1X'i balanssızlık saymak
• Kararsız devir ve fazla hesap yapmak
• Deneme ağırlığı kuvvetini hesaplamamak
• Açı referansını dönüş yönüyle karıştırmak
• Tek düzlemle moment dengesizliğini çözmeye çalışmak
• Kontrol çalışması almadan işi tamamlamak

Tek ve çift düzlem kararının ayrıntıları

Rotor uzunluğunun çapına oranı ilk göstergedir; ancak çalışma hızındaki elastik davranış ve yatak fazları daha belirleyicidir. İki yatakta yaklaşık aynı fazdaki 1X hareket kuvvet dengesizliğine, belirgin karşı faz moment etkisine işaret edebilir. Yapısal mod ve farklı yatak rijitliği bu görünümü değiştirebileceğinden karar yalnız faz kuralına bağlanmaz.

İki düzlemde her deneme ağırlığının iki yataktaki cevabı kaydedilir. Düzlemler birbirine çok yakınsa sayısal çözüm hassaslaşabilir. Düzeltme düzlemleri mümkün olduğunca rotorun iki ucunda ve güvenli erişilebilir konumlarda seçilir.

Vektör ve açı yönetimi

Genlik ile faz birlikte bir vektör oluşturur. Düzeltme ağırlığı skaler olarak “titreşimin yüksek olduğu yere” takılmaz; etki katsayısının hesapladığı açı kullanılır. Cihazın açı artış yönü, rotor dönüş yönü ve referans işaretinin sıfır noktası sahada çizimle doğrulanır. Ayna görünümü veya makineye farklı taraftan bakmak açı hatasına yol açabilir.

Hesaplanan açı fiziksel delik aralığına uymuyorsa ağırlık iki komşu konuma vektörel olarak bölünebilir. Yarıçap farklıysa her parçanın kütlesi yeni yarıçapa göre yeniden hesaplanır.

Çalıştırma yönetimi ve veri kalitesi

Her koşu aynı hız, damper, yük ve sıcaklık bölgesinde yapılmalıdır. Makine kararlı hale gelmeden alınan faz, termal eğilme veya proses geçişinden etkilenebilir. Ölçüm cihazındaki ortalama ve filtre ayarı koşular arasında değiştirilmez. Takometre sinyali kesintisiz kontrol edilir.

Deneme ağırlığı beklenen değişimi oluşturmazsa rastgele daha büyük ağırlık eklenmez. Sensör polaritesi, tetik, ağırlık konumu, mekanik gevşeklik ve rezonans değerlendirilir. Başlangıç vektörü değişmişse hesap sıfırdan yenilenir.

Raporlama ve izlenebilirlik

Rapor başlangıç ve son spektrumları, 1X genlik-faz vektörlerini, her deneme/düzeltme ağırlığının kütle, açı ve yarıçapını içerir. Ağırlık bağlantısının fotoğrafı ve malzeme yöntemi eklenebilir. Sökülen eski ağırlıklar ayrıca kaydedilir.

Sonuç bakım sonrası trend için yeni referans oluşturur. Rotor temizliği, kaplama veya parça değişimi kütle dağılımını değiştirirse önceki düzeltme aynen tekrarlanmaz. Yeni başlangıç ölçümü alınır.

ISO 21940 ve saha kabulünün ayrılması

ISO 21940 ailesindeki balans kalite yaklaşımı rotorun izin verilen artık özgül dengesizliğiyle ilgilidir. Yerinde ölçülen yatak hızı RMS değeri ise makine montajının toplam dinamik cevabıdır. Rotor kütlesi ve düzeltme düzlemleri bilinmeden bu iki büyüklük arasında doğrudan dönüşüm yapılmaz.

Saha kabulünde üretici vibrasyon sınırı, makine kritiklik düzeyi, önceki trend ve düzeltme öncesi/sonrası 1X değişimi birlikte ele alınır. Düşük 1X elde edilirken başka bir frekansın yükselmesi veya yatak sıcaklığının artması kabul edilmez.

Ağırlık bağlantısının periyodik kontrolü

Nihai ağırlık merkezkaç yükü, termal çevrim, korozyon ve ürün akışına maruz kalabilir. Cıvatalı bağlantıda kilitleme ve tork, kaynaklı bağlantıda prosedür ve çatlak riski, yapıştırmada malzeme sıcaklığı ile kimyasal dayanım değerlendirilir. Ağırlık koruyucuya veya sabit parçaya temas etmeyecek açıklıkta olmalıdır.

Bakım rotasında düzeltme ağırlıkları görsel olarak kontrol edilir. Kayıp veya yer değiştirmiş ağırlık yalnız yenisi takılarak değil, yeni ölçüm ve güvenli kök neden değerlendirmesiyle ele alınır.

Çalışma tamamlandığında kullanılan takometre işareti kalacaksa çevresel hız ve proses şartlarında güvenli olduğu doğrulanır. Geçici işaret sökülürse rapordaki sıfır referansı rotor üzerindeki kalıcı geometrik bir noktaya bağlanır.

Kontrol ölçümü ekipmanın bakım geçmişine yeni referans olarak eklenir ve sonraki rota ölçümlerinde aynı çalışma koşulları hedeflenir.

Sonuç

Yerinde balans, rotorun gerçek montajındaki vektörel cevabını kullanarak kontrollü kütle düzeltmesi yapar. Güvenli deneme ağırlığı, kararlı çalışma ve ölçümle doğrulama yöntemin temelidir. Profesyonel uygulama için BALANSTEK yerinde balans hizmeti, arıza temeli için balanssızlık arızası ve eğitimler için Teknik Akademi incelenebilir.