Tek Düzlem Balans Hesaplayıcısı

İlk ölçümden ve bilinen bir deneme ağırlığı takılıyken yapılan ölçümden titreşim genliği ile fazını girin; ikisi arasındaki vektörel fark düzeltme kütlesini ve takılacağı açıyı verir. Yöntemin tamamı tek bir fikre dayanır: deneme ağırlığının tek başına yaptığı şey, iki okuma arasındaki farktır ve bunu bildiğinizde herhangi bir kütlenin ne yapacağını da bilirsiniz.

Hesabın vektörel hâli

Her iki okuma da birer vektördür. θ faz açısındaki A genliği bir bileşen çiftine dönüşür:

• x = A cos θ
• y = A sin θ

İlk ölçüme O, deneme ölçümüne T diyelim; ikisi de bu şekilde çevrilmiş olsun. Buradan:

• Deneme ağırlığının etkisi: E = T − O, bileşen bileşen
• Etki katsayısının büyüklüğü: |E| bölü deneme kütlesi; gram başına titreşim birimi
• Etki katsayısının açısı: E yönü eksi deneme ağırlığının takıldığı açı
• Düzeltme kütlesi: deneme kütlesi × |O| / |E|
• Düzeltme açısı: deneme ağırlığının açısı, artı E yönünden −O yönüne kadarki açı

Son satır iki kez okunmaya değer. Düzeltmenin ilk okumanın tam ters yönünde etki etmesi gerekir. Deneme ağırlığı ise E yönünde etki etmiştir. Dolayısıyla deneme ağırlığı, E yönünü −O yönüne taşıyan açı kadar döndürülür ve etkisi ilk okumanın büyüklüğüne eşitlenecek şekilde ölçeklenir.

Etki katsayısı iki sayıdır

Bir büyüklük ve bir açı, ikisi birlikte; her iki yarısı da gereklidir. Büyüklük, bir gramın ne kadar titreşim ürettiğini söyler. Açı ise yanıtın ağırlıktan ne kadar ötede belirdiğini söyler; bu, bir rotorda ağırlığın neredeyse tam karşısı, bir başkasında ise neredeyse ağırlıkla aynı doğrultu olabilir. Tek başına büyüklük, düzeltmenin boyunu verir ama yerini veremez.

Deneme ölçümünün var olma sebebi bu çifttir ve ikinci düzeltmeyi ucuzlatan da odur. Kontrol ölçümü geriye R kadar artık bırakıyorsa, ince ayar yeni bir deneme ağırlığı ve iki ölçüm daha değil, tek bir hesaptır:

• Ek kütle: |R| bölü katsayı büyüklüğü
• Ek açı: R açısı, artı 180 derece, eksi katsayı açısı

Takılı düzeltme yerinde kalır; ince ayar onun üzerine eklenir. Ağırlık konumları sabit olan bir rotorda küçük vektörü en yakın iki konuma ayrıştırın. Katsayıyı, referans işareti ve açıların hangi yönde arttığı bilgisiyle birlikte kayda geçirin: fişteki en değerli satır odur ve en sık atlanan da odur. Katsayı o makineye, o devire ve o düzleme aittir; gelecek yılın balansı ondan başlayabilir.

Açı kabulü

Tek düzlem balansı, aritmetiğin bozulmasından çok daha sık burada yanlışa gider.

Kütle açıları ile faz açıları aynı dönüş yönünde ve aynı referans işaretinden ölçülmelidir. Çoğu cihaz faz gecikmesi okur, bu da dönüş yönünün tersine arttığı için işlerin çoğunda kütle açıları da dönüşün tersine sayılır. Hesabın hangi kabulün kullanıldığını anlaması mümkün değildir. Açı, hangi kabulle girildiyse o kabulle geri döner.

Pratik kural şudur: ilk ölçümden önce bir kabul seçin, rotoru hatırlanan değil gerçek bir referans işaretiyle işaretleyin ve hem deneme ağırlığını hem düzeltmeyi aynı işaretten aynı yönde sayın. Düzeltme, titreşimi iyileştirmesi gereken miktar kadar kötüleştiriyorsa, olağan sebep düzeltmenin rotorun ters yönüne takılmış olmasıdır.

Deneme ölçümü başarısız olduğunda

Bir deneme ölçümünün okumayı genlikte en az yüzde 30 ya da fazda en az 30 derece değiştirmesi gerekir. Bunun altında hesaplayıcı durumu bildirir; çünkü iğneyi zar zor oynatan bir deneme, temkinli bir seçim değil bir başarısızlıktır.

Sebebi gelenek değil, aritmetiktir. Deneme etkisi iki okumanın farkı olarak hesaplanır ve makinenin ölçümden ölçüme saçılması ikisinin de içindedir. Bir rotorun gram başına 0,148 mm/s yanıt verdiğini ve tekrarlanan ölçümlerde saçılmanın 0,35 mm/s ölçüldüğünü varsayalım. 5 g’lık bir deneme 0,74 mm/s yanıt üretir; saçılma bunun üzerine bilinmeyen bir açıda biner, dolayısıyla katsayıdaki en kötü durum açı hatası arcsin(0,35 / 0,74) = 28 derecedir. Doğru boyda bir düzeltme 28 derece şaşırtılarak takılırsa geriye 2 sin(14 derece) = 0,485, yani ilk titreşimin yüzde 49’u kalır; üstelik işin geri kalanı kusursuz yapılmış olsa bile. 25 g’lık bir deneme ise 3,70 mm/s verir, açı hatası 5,4 derece olur ve artık yaklaşık yüzde 9’a iner.

Yani yüzde 30 değeri, asıl koşulun yerini tutan bir sayıdır; asıl koşul, deneme etkisinin o makinede ölçtüğünüz saçılmanın birkaç katı olmasıdır. Saçılma biliniyorsa onu kullanın; bilinmiyorsa çalışılacak ölçüt yüzde 30’dur.

Başarısız deneme ölçümlerinin neredeyse tamamını iki açıklama kapsar. Ya deneme ağırlığı çok küçüktür, ki bu durumda daha büyüğünü takıp tekrarlayın; ya da 1x’teki titreşimin kaynağı dengesizlik değildir, ki bu durumda hiçbir deneme ağırlığı onu kıpırdatmaz. Eğik mil, yumuşak ayak, çatlak rotor, çalışma devrine yakın bir rezonans ya da bir kaplin sorunu, hepsi 1x’te enerji üretebilir ve hiçbiri ağırlığa yanıt vermez.

Bir mi iki düzlem mi: ilk ağırlıktan önce verilen karar

Tek düzlem balansı statik dengesizliği düzeltir. Kuvvet çiftine bir şey yapamaz, çünkü kuvvet çifti iki eksenel konumda birbirine ters yönde iki düzeltme ister ve tek düzlemde yalnızca bir düzeltme vardır.

Bir rotorun hangisini taşıdığına oranları değil, ölçüm karar verir. Her iki yataktan da, aynı yönde, aynı devirde ve aynı referans işaretiyle 1X genlik ve faz okuyun, sonra bir fazı diğerinden çıkarın.

Yatakları arasında çalışan bir fan, A yatağında 62 derecede 4,6 mm/s, B yatağında 238 derecede 4,2 mm/s okuyorsa faz farkı 176 derecedir. Bu, tam ters dönüşe 4 derece uzaklıktır; yani iki uçtaki kuvvetler neredeyse birbirini götürür ve geriye bir moment kalır. Tek düzlemdeki tek bir ağırlık o düzlemden geçen bir kuvvet üretir ve bir momenti götüremez: bir yatağı indirir, diğerini kaldırır. Cevap iki düzlemdir ve ikinci faz okumasına harcanan beş dakika bir öğleden sonrayı kurtarmıştır.

Uzun bir rotorda dikkat edilecek belirti, ikiye bölünmüş bu sonuçtur: bir yatak iyileşirken diğeri kötüleşir. Bu, yoldan çıkan bir düzeltme değil, ortaya çıkan bir kuvvet çiftidir ve aynı düzleme daha fazla ağırlık eklemek ayrımı büyütür.

Sayısal bir örnek

İlk ölçüm 120 derecede 6,4 mm/s. 0 derecede 10 g deneme ağırlığı takılıyor ve makine şimdi 35 derecede 4,1 mm/s okuyor.

Önce deneme ölçümünün kullanılabilir olduğuna bakalım: genlik 6,4’ten 4,1’e inmiş, yani yüzde 36 değişmiş; faz ise 85 derece dönmüş. İkisinden biri tek başına da eşiği geçerdi.

Bileşenlerine ayrıldığında ilk ölçüm (−3,20; 5,54), deneme ölçümü ise (3,36; 2,35) olur. Deneme ağırlığının etkisi bunların farkıdır: (6,56; −3,19). Bu vektörün büyüklüğü 7,29, yönü ise 334,1 derecedir.

• Etki katsayısı: 7,29 / 10 = gram başına 0,729 mm/s, 334,1 − 0 = 334,1 derecede
• Düzeltme kütlesi: 10 × 6,4 / 7,29 = 8,77 g
• Düzeltmenin 300 derecede etki etmesi gerekir, yani 120 derecedeki ilk okumanın tam tersinde
• Deneme konumundan kayma: 300 − 334,1 = −34,1; bu değer 0 ile 360 aralığına getirildiğinde 325,9 derece olur
• Düzeltme açısı: 0 + 325,9 = 325,9 derece

Deneme ağırlığı söküldüyse 325,9 derecede 8,77 g takılır. Deneme ağırlığı yerinde kalacaksa gereken ek ağırlık, bu düzeltme ile 0 derecede duran 10 g arasındaki vektörel farktır ve 240,9 derecede 5,62 g eder.

İki yol da aynı toplam düzeltmede buluşur. Hangisini kullanacağınız, deneme ağırlığının kolay sökülüp sökülmediğine bağlıdır; punta kaynaklı bir ağırlıkta genellikle sökülmez.

Diyelim kontrol ölçümü 40 derecede 0,5 mm/s okudu. Bu yüzde 92’lik bir düşüştür ve yeterli görülmezse ince ayar için yeni bir deneme ağırlığına gerek yoktur: 0,5 / 0,729 = 0,69 g, açısı da 40 + 180 − 334,1 = −114,1, yani 245,9 derece. Bunu takılı olanın üzerine ekleyin. Katsayıyı düzgün ölçmenin getirisi tam olarak budur ve yalnızca açı, büyüklüğün yanına yazıldığı için elde edilebilir.

Sık sorulan sorular

Tek düzlem balansında deneme ağırlığı yöntemi nasıl çalışır?

İlk ölçümde titreşim genliği ve fazı kaydedilir. Ardından bilinen bir deneme ağırlığı bilinen bir açıya takılır ve ölçüm tekrarlanır. İkinci ölçümün vektöründen birincisininki çıkarıldığında geriye yalnızca deneme ağırlığının etkisi kalır; bu da hem bir gramın ne kadar titreşim ürettiğini hem de hangi yönde etki ettiğini verir. Düzeltme, aynı etkiyi ilk okumanın tam tersi yönde üreten kütledir.

Deneme ağırlığının açısı hangi yönde ölçülmelidir?

Faz okumalarıyla aynı dönüş yönünde ve aynı referans işaretinden ölçülmelidir. Çoğu cihaz faz gecikmesi okur; bu değer dönüş yönünün tersine arttığı için kütle açıları da genellikle dönüşün tersine sayılır. Hesabın hangi kabulün kullanıldığını anlaması mümkün değildir, çözülen açı hangi kabulle verildiyse o kabulle geri döner. İki kabulü karıştırmak düzeltme ağırlığını öngörülebilir ama işe yaramaz bir miktarda yanlış yere koyar.

Bir işin bir mi iki düzlem mi istediği nasıl anlaşılır?

Ölçümle, hem de daha ortada bir deneme ağırlığı yokken. Her iki yataktan da, aynı yönde, aynı devirde ve aynı referans işaretinden 1X genlik ve faz okuyun, sonra bir fazı diğerinden çıkarın. Fark sıfır dereceye yakınsa iki uç birlikte hareket ediyordur; bu statik dengesizliktir ve tek düzlemlik bir iştir. 180 dereceye yakınsa uçlar birbirine ters hareket ediyordur; bu kuvvet çifti dengesizliğidir ve iki düzlem ister. Arada kalan her değer, gerçek rotorların taşıdığı genel durum olan dinamik dengesizliktir ve o da iki düzlem ister. Bu ölçüm beş dakika sürer ve tek ağırlıkla düzeltilemeyecek bir rotorda ağırlık gezdirmekle geçecek bir öğleden sonrayı kurtarır.

Tek düzlem balansı ne zaman yanlış yöntemdir?

İki yatak aynı fazda değilken. Tek düzlem balansı statik dengesizliği düzeltir ve kuvvet çiftine hiçbir şey yapamaz; çünkü kuvvet çifti, iki eksenel konumda birbirine ters yönde iki düzeltme ister. Ölçüt rotorun biçimi değil, yataklar arasındaki faz farkıdır. Uzun bir rotorda tek düzlem düzeltmesi genellikle bir yatağı iyileştirip diğerini kötüleştirir; ikiye bölünmüş bu sonuç, sorulmamış faz sorusunun iş bittikten sonraki görüntüsüdür.

Deneme ağırlığı okumayı neredeyse hiç değiştirmezse bu ne anlama gelir?

Deneme ölçümünün başarısız olduğu ve çözüme güvenilemeyeceği anlamına gelir. Bir deneme ölçümünün kullanılabilir sayılması için okumayı genlikte en az yüzde 30 ya da fazda en az 30 derece değiştirmesi gerekir. Bu değerin arkasındaki koşul şudur: deneme ağırlığının etkisi, o makinede ölçülen ölçümden ölçüme saçılmanın birkaç katı olmalıdır; çünkü etki iki okumanın farkıdır ve saçılma ikisinin de içindedir. Daha büyük bir deneme ağırlığı takıp tekrarlayın. Daha büyük bir kütle de okumayı kıpırdatmıyorsa 1x'teki titreşimin kaynağı dengesizlik değildir.

Düzeltme takılmadan önce deneme ağırlığı sökülmeli mi?

Zorunlu değildir. Düzeltme kütlesi ve açısı, deneme ağırlığının sökülmüş olduğu varsayımıyla hesaplanır. Deneme ağırlığı punta kaynağıyla tutturulmuşsa ve sökülmesi yeni bir duruş demekse, alternatif; istenen düzeltme ile hâlihazırda takılı deneme ağırlığı arasındaki vektörel farktır ve bu, kendi açısında ek bir ağırlıktır. İki yol da aynı toplam düzeltmede biter.