Guida all'equilibratura dei ventilatori: Guida passo-passo
Introduzione
I ventilatori industriali – dai piccoli modelli assiali ai massicci ventilatori centrifughi di estrazione – possono iniziare a vibrare e fare rumore nel tempo, segnalando uno squilibrio del rotore. Lo squilibrio del rotore è una delle cause più comuni di problemi di vibrazione e guasti delle macchine (secondo solo all'usura dei cuscinetti). Un ventilatore rotante con distribuzione di massa irregolare crea carichi ciclici: quando la velocità di rotazione raddoppia, la forza di vibrazione aumenta di quattro volte. Tali carichi portano a usura accelerata dei cuscinetti, crepe nei montaggi e persino guasto di emergenza dell'attrezzatura. Fortunatamente, il problema può essere risolto senza smontare l'unità, eseguendo l'equilibratura direttamente sul sito operativo.
Questa guida copre i metodi di equilibratura dei ventilatori (statica e dinamica), l'attrezzatura necessaria, le istruzioni di equilibratura sul campo passo-passo e consigli pratici per evitare errori comuni. L'obiettivo è aiutare ingegneri di manutenzione e specialisti a prolungare la durata di vita dei ventilatori, ridurre le vibrazioni e prevenire i tempi di inattività dell'attrezzatura attraverso un'equilibratura corretta.
Metodi di equilibratura dei ventilatori: statica vs dinamica, un piano o due
L'equilibratura di un ventilatore rotante può essere eseguita utilizzando metodi statici o dinamici. L'equilibratura statica comporta l'eliminazione dello squilibrio in un piano ed è adatta per rotori relativamente stretti (ruote) con un piccolo rapporto lunghezza/diametro. Ad esempio, piccoli ventilatori assiali con pale o ruote leggere di ventilatori centrifughi spesso utilizzano metodi statici semplici.
I metodi classici includono l'equilibratura su prismi a coltello (il rotore viene rimosso e posizionato su due bordi paralleli affilati; il lato pesante ruota verso il basso, e il peso viene attaccato di fronte) e il metodo di rotazione libera della ruota ("pendolo") – quando il ventilatore viene ruotato a mano e osservato quale pala tende a cadere verso il basso, compensandola con piccoli pesi.
L'equilibratura statica elimina lo squilibrio di forza (spostamento del centro di massa) ed è spesso sufficiente per ventilatori relativamente lenti e piccoli. Tuttavia, il metodo statico non corregge lo squilibrio di momento (squilibrio distribuito in due piani). Se il ventilatore è grande, ad alta velocità, o la vibrazione persiste dopo l'equilibratura statica, è richiesta l'equilibratura dinamica.
L'equilibratura dinamica viene eseguita su un ventilatore in funzione utilizzando strumenti di misurazione. Permette la compensazione sia delle componenti statiche che di momento dello squilibrio. Il principio: un sensore di velocità (tachimetro ottico) è fissato sull'albero del ventilatore, e i sensori di vibrazione sono posizionati sui cuscinetti. Durante la rotazione, lo strumento registra la vibrazione alla frequenza di rotazione (1×) – la sua ampiezza (mm/s) e l'angolo di fase. Questi parametri rappresentano il vettore di squilibrio.
Attrezzatura per l'equilibratura dei ventilatori in condizioni di campo
Per l'equilibratura indipendente dei ventilatori, hai bisogno di un set di attrezzatura di misurazione e strumenti standard. Il set di base include:
Analizzatore di vibrazione/Strumento di equilibratura
Strumenti portatili moderni, come il Balanset-1A, sono specificamente progettati per semplificare l'equilibratura sul sito. Sono dotati di due canali (per due sensori di vibrazione) e un canale tachimetro, permettendo l'equilibratura a due piani. Lo strumento si collega a un laptop con software che calcola lo squilibrio e suggerisce azioni correttive.
Sensori di vibrazione (Accelerometri)
Attaccati ai supporti del ventilatore (solitamente sul cuscinetto) in direzione orizzontale e/o verticale. Misurano i livelli di vibrazione causati dallo squilibrio con alta sensibilità.
Sensore di velocità ottico (Tachimetro)
Diretto verso l'albero del ventilatore dove è applicato un segno riflettente. Registra ogni rivoluzione e l'angolo di fase in modo che lo strumento possa correlare il segnale di vibrazione con la posizione angolare del rotore.
Pesi di calibrazione e correzione
Piccoli pezzi di metallo di massa nota (bulloni, piastre, ecc.) che sono temporaneamente attaccati alla ruota durante l'equilibratura. Sono usati per le corse di prova e il calcolo del peso permanente richiesto.
Procedura di equilibratura dei ventilatori passo-passo (Sul campo)
Il metodo di campo dell'equilibratura dei ventilatori in condizioni di campo include diverse fasi. Consideriamole sequenzialmente:
1. Preparazione e misurazione iniziale
Prima di iniziare il lavoro, assicurati di disconnettere e scollegare l'alimentazione del ventilatore! Esegui un blocco completo di avvio (Lockout/Tagout). Dopo l'arresto, pulisci accuratamente la ruota del ventilatore da polvere, sporco accumulato, depositi di prodotto, ecc. Anche un piccolo strato di depositi può creare uno squilibrio significativo.
In alcuni casi, una pulizia di qualità risolve immediatamente il problema di squilibrio – le vibrazioni scendono alla normalità, e non è richiesta ulteriore equilibratura. Pertanto, questo passo non può essere trascurato.
Poi, esegui un'ispezione visiva: assicurati che non ci siano crepe sulle pale, ammaccature, deformazioni evidenti. Controlla la serratura di tutti i bulloni di montaggio (ruota sull'albero, cuscinetti, supporti motore e ventilatore al telaio). Le connessioni allentate possono imitare i sintomi di squilibrio.
2. Installazione del peso di prova
Ferma il ventilatore. Attacca temporaneamente un peso di prova di massa nota (ad esempio, un bullone che pesa ~10-50 grammi, a seconda della dimensione del rotore) alla ruota in un'area accessibile conveniente. Il peso dovrebbe causare un cambiamento di vibrazione notevole ma non superare il 10-20% della massa del rotore per evitare danni.
Segna l'angolo di installazione del peso rispetto al segno iniziale (ad esempio, 0° è la posizione del segno sull'albero). Dopo aver attaccato il peso di prova, riavvia il ventilatore e misura la vibrazione. Registra la nuova ampiezza e fase delle oscillazioni.
3. Calcolo e installazione del peso di correzione
Lo strumento specializzato o il programma ora calcola il peso di correzione ottimale. Basato sul cambiamento di vibrazione, lo strumento determina quale peso e a quale angolo deve essere installato per compensare lo squilibrio iniziale.
Ad esempio, Balanset-1A dà immediatamente il risultato: "installare 35g all'angolo 270° nel piano esterno." Poi, il peso di prova temporaneo viene rimosso e un peso di correzione permanente di massa calcolata viene attaccato al suo posto (o un'altra posizione specificata).
4. Verifica e finitura
Dopo l'installazione del peso di correzione, avvia il ventilatore per una corsa di controllo. Misura il livello di vibrazione – dovrebbe diminuire considerevolmente. Confronta la vibrazione ottenuta con i valori normativi o il livello target. Se la vibrazione supera ancora i valori ammissibili (ad esempio, sopra la classe di equilibratura richiesta), può rimanere un piccolo squilibrio residuo.
Caratteristiche dell'equilibratura di diversi tipi di ventilatori
Ventilatori centrifughi
Hanno una ruota massiccia (ruota a pale) con pale attaccate all'albero. L'equilibratura dei ventilatori centrifughi è solitamente eseguita in due piani poiché la ruota è abbastanza larga. La caratteristica principale è la tendenza ad accumulare materiale sulle pale durante il funzionamento (polvere, sporco, accumulo di prodotto).
Ventilatori assiali
Rappresentano un'elica (pale fissate su un mozzo). L'equilibratura dei ventilatori assiali può essere più complessa a causa delle forze aerodinamiche – al minimo (senza carico di flusso) la vibrazione può differire dalle condizioni operative.
Ventilatori industriali ad alta pressione
Includono turboventilatori, ventilatori di estrazione di caldaia, ventilatori di grandi torri di raffreddamento, ecc. Solitamente funzionano ad alta velocità e sono critici per l'equilibratura. I requisiti per lo squilibrio residuo in tali macchine sono più alti – tipicamente equilibrati alla classe G2.5.
Consigli pratici per l'equilibratura dei ventilatori (Lista di controllo)
- Sempre iniziare con la diagnosi della causa di vibrazione. Assicurati che l'aumento di vibrazione sia effettivamente causato dallo squilibrio del rotore.
- Non trascurare la fase di preparazione. Esegui tutti i controlli meccanici prima dell'equilibratura: pulizia della ruota, serratura delle fissazioni, eliminazione del gioco.
- Non rimuovere i vecchi pesi di equilibratura inutilmente. Se la ruota ha già pesi di fabbrica o precedenti, non rimuoverli tutti in una volta.
- Eseguire più misurazioni per affidabilità. Prima di installare il peso di prova, fai 2-3 corse del ventilatore e assicurati che le letture dell'analizzatore di vibrazione siano stabili.
- Garantire la sicurezza del lavoro. L'equilibratura di un ventilatore rotante è una procedura potenzialmente pericolosa. Esegui sempre LOTO.
- Registrare i risultati e tenere un diario. Dopo l'equilibratura, registra i livelli di vibrazione finali, la massa e la posizione dei pesi.
Conclusione
L'equilibratura dei ventilatori è una procedura necessaria per mantenere un funzionamento affidabile ed efficiente dell'attrezzatura industriale. Un ventilatore correttamente equilibrato non solo vibra meno, ma dura anche più a lungo: il carico sui cuscinetti diminuisce, e il rischio di tempi di inattività di emergenza è ridotto.
Strumenti moderni come Balanset-1A semplificano considerevolmente il processo automatizzando i calcoli e permettendo l'equilibratura dei ventilatori sul sito senza smontaggio. Questo rende il metodo accessibile anche ai dipendenti regolari del dipartimento di manutenzione.
FAQ sull'equilibratura dei ventilatori
D1: Perché si verifica lo squilibrio dei ventilatori?
R: Lo squilibrio significa distribuzione di massa irregolare del rotore rispetto all'asse. Le cause possono essere legate alla produzione (colata o assemblaggio impreciso, errori di lavorazione) e operative. In pratica, i fattori operativi sono spesso da biasimare: nel tempo, sporco, polvere e residui di prodotto si accumulano sulle pale, spostando il centro di gravità.
D2: Come capire se un ventilatore ha bisogno di equilibratura?
R: Il segno principale è vibrazione aumentata durante il funzionamento. Puoi sentire tremori sul corpo, telaio, rumore crescente, ronzio, possibilmente battiti. Spesso la vibrazione è visivamente notevole: ad esempio, un tavolo o una fondazione sotto il ventilatore vibra notevolmente.
D3: Un ventilatore può essere equilibrato senza smontaggio (sul campo)?
R: Sì, inoltre – questo è il metodo preferito per attrezzature grandi. La cosiddetta equilibratura sul campo viene eseguita utilizzando strumenti portatili direttamente sul ventilatore montato.
D4: Qual è la differenza tra equilibratura statica e dinamica?
R: L'equilibratura statica è l'equilibratura del rotore in un piano. Compensa lo squilibrio statico quando il punto pesante è spostato ma il rotore è relativamente stretto. L'equilibratura dinamica è un processo più complesso eseguito su un ventilatore in funzione (rotante) con misurazione di vibrazione.
D5: I nuovi ventilatori hanno bisogno di equilibratura dopo l'installazione?
R: Solitamente i nuovi ventilatori arrivano già equilibrati dalla fabbrica. Tuttavia, durante l'installazione sul campo, le condizioni cambiano: metodo di montaggio, connessione al motore, vibrazioni proprie della struttura – tutto questo può portare al fatto che l'unità assemblata vibri sopra la normale.
D6: Con che frequenza dovrebbe essere eseguita l'equilibratura dei ventilatori?
R: Non c'è un programma rigido come "equilibrare una volta all'anno." L'equilibratura viene eseguita basata sulla condizione – cioè, quando appaiono segni di squilibrio. Nel quadro del programma di monitoraggio delle vibrazioni, misura la vibrazione dei ventilatori almeno trimestralmente.
D7: Cosa fare se la vibrazione non scompare dopo l'equilibratura?
R: Se hai eseguito l'equilibratura secondo tutte le regole ma il ventilatore vibra ancora fortemente – la causa probabilmente non è solo lo squilibrio. Prima, analizza di nuovo lo spettro: forse la componente principale non è 1×.
D8: Come fissare correttamente i pesi di equilibratura sulla ruota?
R: I pesi di prova temporanei sono solitamente fissati con morsetti, legature, o persino nastro adesivo doppio (se il peso è piccolo e la velocità bassa). Ma il peso di correzione permanente deve essere fissato molto affidabilmente. Il più spesso viene usata la saldatura: una piastra metallica di massa richiesta viene saldata alla ruota del ventilatore (disco).
