بالانس دینامیکی روتورهای توربین‌های گازی و وزنه‌گذاری با دستگاه آنالایزر ارتعاشات: راهنمایی فنی جامع

اصول تئوری بالانس روتور: از آنبالانسی تا ضرایب تأثیر

بالانس دینامیکی بر پایه اصل حفظ تکانه زاویه‌ای استوار است: روتور در حال چرخش، نیروی گریز از مرکز (F = m * ω² * r) ایجاد می‌کند که با وزنه‌های اصلاحی خنثی می‌شود. عدم تعادل دینامیک در روتورهای انعطاف‌پذیر (روتورهای خم‌شونده) – مثل توربین‌های گازی – در سرعت‌های عملیاتی (بالای سرعت بحرانی) رخ می‌دهد و نیاز به بالانس در چندین صفحه دارد.

روش ضرایب تأثیر

این روش پیشرفته، بر پایه اندازه‌گیری تأثیر (ضریب تأثیر) یک وزنه آزمایشی بر لرزش‌ها استوار است. فرمول پایه:

• وزنه اصلاحی (W_c) = (U * V_t) / V_i
  که U: عدم تعادل اولیه، V_t: لرزش با وزنه آزمایشی، V_i: لرزش بدون وزنه.

برای چندصفحه‌ای، ماتریس ضرایب تأثیر (α_ij) استفاده می‌شود:
α_ij = ΔV_j / ΔW_i
که ΔV_j تغییر لرزش در صفحه j با وزنه i است. نرم‌افزار آنالایزر این ماتریس را حل کرده و موقعیت/مقدار وزنه‌ها را محاسبه می‌کند.

نکته اجرایی: برای توربین‌های گازی، بالانس در دو یا سه صفحه (نزدیک یاتاقان‌ها و وسط روتور) انجام شود تا گشتاورهای مخالف خنثی شوند.

---

ابزارها و تجهیزات مورد نیاز

برای بالانس حرفه‌ای، این ابزارها ضروری‌اند:

• آنالایزر ارتعاشات پرتابل: با قابلیت FFT، اندازه‌گیری فاز، دو کانال ارتعاشی و کانال تاکومتر (دورسنج لیزری/مادون قرمز)، سرعت تا ۱۰,۰۰۰ هرتز.

• سنسورها: شتاب‌سنج‌های پیزوالکتریک (حساسیت ۱۰۰ میلی‌ولت بر g) با کابل‌های ضدنویز.

• وزنه‌های آزمایشی: از ۱۰ تا ۵۰۰ گرم، قابل تنظیم.

• تجهیزات ایمنی: عینک، دستکش، محافظ گوش و قفل‌گذاری (LOTO).

• نرم‌افزار: برای محاسبه ضرایب تأثیر و شبیه‌سازی.

جدول تجهیزات پایه:

ابزار	مشخصات پیشنهادی	کاربرد
آنالایزر ارتعاشات	۴ کاناله، FFT ۱۶۰۰ خط، دو کانال ارتعاشی + تاکومتر	اندازه‌گیری دامنه/فاز
سنسور شتاب‌سنج	حساسیت ۱۰۰ mV/g، فرکانس ۰-۱۰kHz	نصب روی یاتاقان‌ها
وزنه آزمایشی	استیل، ۱۰-۵۰۰g، قابل چسباندن	وزنه آزمایشی
نرم‌افزار بالانس	با الگوریتم ضرایب تأثیر	محاسبه وزنه اصلاحی

---

گام‌های عملی بالانس و وزنه‌گذاری

اندازه‌گیری اولیه لرزش‌ها

۱. آماده‌سازی: توربین را خاموش کنید، LOTO اعمال نمایید و روتور را در سرعت کم (۵۰% RPM) بچرخانید. ۲. نصب سنسورها: سنسورها را در ۳-۴ نقطه (عمودی/افقی) روی هر یاتاقان نصب کنید. از مغناطیس یا چسب برای فیکس کردن استفاده کنید. دورسنج لیزری/مادون قرمز را برای ثبت فاز تنظیم کنید. ۳. جمع‌آوری داده: روتور را به سرعت بالانس (۷۰-۸۰% RPM عملیاتی) برسانید. آنالایزر دوکاناله را فعال کنید و ۱۰-۲۰ ثانیه داده (دامنه و فاز) ثبت کنید. ۴. تحلیل FFT: فرکانس ۱x RPM را شناسایی کنید – اگر بیش از ۴.۵ میلی‌متر بر ثانیه باشد، عدم تعادل تأیید می‌شود.

روش وزنه آزمایشی و محاسبه وزنه اصلاحی

۱. نصب وزنه آزمایشی: وزنه آزمایشی (مثلاً ۱۰۰ گرم) را در موقعیت ۰ درجه (مرجع) روی یک صفحه (نزدیک یاتاقان) نصب کنید. ۲. اندازه‌گیری دوم: روتور را دوباره بچرخانید و تغییرات دامنه/فاز را ثبت کنید. ۳. محاسبه ضریب تأثیر: نرم‌افزار تغییر را محاسبه می‌کند: ضریب تأثیر = (V2 – V1) / W_آزمایشی، که V1/V2 لرزش‌های قبل/بعد است. ۴. تکرار برای صفحات دیگر: برای چندصفحه‌ای، وزنه‌های آزمایشی را در صفحات مختلف تست کنید. ۵. محاسبه نهایی: وزنه اصلاحی = (V_اولیه * ضریب تأثیر) در فاز مخالف (۱۸۰ درجه تفاوت فاز).

نکته اجرایی: از روش جمع برداری (vector addition) برای ترکیب بردارهای عدم تعادل استفاده کنید – نرم‌افزارها این را خودکار انجام می‌دهند.

اجرای وزنه‌گذاری و بررسی نهایی

۱. نصب وزنه‌ها: وزنه‌های اصلاحی (چسباندن با چسب صنعتی یا پیچ) را در موقعیت محاسبه‌شده نصب کنید. ۲. تست افزایش سرعت: روتور را از سرعت صفر به عملیاتی برسانید و لرزش‌ها را در سرعت‌های بحرانی چک کنید. ۳. بررسی: اگر لرزش‌ها کمتر از G2.5 (ISO) باشد، موفق است؛ در غیر این صورت تکرار کنید. ۴. مستندسازی: گزارش با داده‌های قبل/بعد و موقعیت وزنه‌ها ذخیره کنید.

---

مثال واقعی از بالانس یک توربین گازی ۱۰۰ مگاواتی

در یک نیروگاه گازی، روتور توربین با لرزش ۱۲ میلی‌متر بر ثانیه در ۳۰۰۰ RPM تشخیص داده شد. با آنالایزر پرتابل، فاز ۱۲۰ درجه و دامنه در یاتاقان جلو ۸ میلی‌متر بر ثانیه ثبت شد. وزنه آزمایشی ۲۰۰ گرم در صفحه ۱ (فاز ۰ درجه) نصب شد؛ لرزش به ۱۵ میلی‌متر بر ثانیه افزایش یافت (تغییر برداری). ضریب تأثیر = ۰.۰۳ میلی‌متر بر ثانیه بر گرم محاسبه شد. وزنه اصلاحی: ۲۶۷ گرم در فاز ۳۰۰ درجه (۱۸۰+۱۲۰). پس از نصب، لرزش به ۱.۸ میلی‌متر بر ثانیه کاهش یافت – توقف اضافی صفر و صرفه‌جویی ۱۰ میلیون تومانی.

جدول داده‌های مثال:

مرحله	دامنه (mm/s)	فاز (درجه)	وزنه (گرم)	موقعیت (درجه)
اولیه	۱۲	۱۲۰	–	–
با وزنه آزمایشی	۱۵	۹۰	۲۰۰	۰
اصلاحی	۱.۸	–	۲۶۷	۳۰۰

---

نکات اجرایی و چالش‌های رایج

• چالش: لرزش‌های محیطی: از فیلترهای پایین‌گذر در آنالایزر برای حذف نویز استفاده کنید.

• چالش: روتور خم‌شونده: بالانس در دو سرعت (زیربحرانی و فوق‌بحرانی) انجام دهید.

• بهترین شیوه: بالانس را هر ۵۰۰۰ ساعت یا پس از تعمیر اساسی تکرار کنید.

• ایمنی: از سرعت‌های ایمن (کمتر از ۸۰% حداکثر) استفاده کنید و تجهیزات حفاظتی بپوشید.

لینک داخلی: راهنمای پایش لرزش تجهیزات دوار

---

سؤالات متداول (FAQ)

بالانس دینامیکی با آنالایزر پرتابل چقدر زمان می‌بره؟
برای یک توربین متوسط، ۴-۸ ساعت – از اندازه‌گیری تا وزنه‌گذاری.

تفاوت بالانس استاتیکی و دینامیکی چیه؟
استاتیکی برای عدم تعادل تک‌صفحه‌ای؛ دینامیکی برای چندصفحه‌ای و روتورهای خم‌شونده مثل توربین‌های گازی.

چه تحملی برای لرزش‌ها مناسبه؟
طبق ISO 10816، کمتر از ۴.۵ میلی‌متر بر ثانیه برای توربین‌های گازی.

اگر وزنه آزمایشی تأثیر کمی داشت چی؟
وزنه بزرگ‌تر یا موقعیت متفاوت امتحان کنید؛ نرم‌افزار ضریب تأثیر را بازمحاسبه می‌کند.

بالانس در محل (میدانی) ممکنه؟
بله، با آنالایزر پرتابل دوکاناله – بدون نیاز به جداسازی روتور.

---

جمع‌بندی: بالانس، کلید پایداری روتورهای توربین‌های گازی

بالانس دینامیکی روتورهای توربین‌های گازی با دستگاه آنالایزر ارتعاشات پرتابل، فرآیندی علمی و دقیق است که از اندازه‌گیری اولیه تا وزنه‌گذاری اصلاحی، تجهیزات‌تان را از بحران نجات می‌دهد. با روش ضرایب تأثیر و وزنه‌های آزمایشی، نه‌تنها دامنه لرزش‌ها را کنترل می‌کنید، بلکه هزینه‌ها را کاهش و کارایی را افزایش می‌دهید. در دنیای پرسرعت صنایع، بالانس منظم یک ضرورت است – نگذارید عدم تعادل آینده‌تان را متوقف کند!

اقدام کنید: برنامه بالانس روتورهایتان را امروز تنظیم کنید و با متخصصان نگهداری مشورت نمایید. برای ابزارهای مرتبط، به خدمات حرفه‌ای مراجعه کنید.