فهم انحراف العمود في تحليل الاهتزاز
نفد هو المصطلح الشامل للعيوب الموجودة في الدوّار والتي تنتج إشارة مرة واحدة لكل دورة (1×) حتى عندما يدور العمود ببطء شديد بحيث أن القوى الديناميكية مثل عدم الاتزان مهملة. على وجه التحديد، هو التغيُّر الكلي للسطح الدوّار عن دائرة مثالية مقيسة مقابل العمود الحقيقي خط الوسط. تكمن المشكلة التي تربك كثيرًا من المحللين في أن انحراف الدوران يبدو بالضبط مثل عدم التوازن في اهتزاز البيانات - ومع ذلك فهي ليست مشكلة تتعلق بالكتلة ولا يمكن علاجها عن طريق موازنة.
لأن كلتا الظاهرتين تظهران عند 1× سرعة التشغيل, ، فإن التمييز بينهما هو أحد أهم المهارات في تشخيص الدوار. إن الخطأ في ذلك يضيع الوقت في مطاردة توازن لن يتقارب أبدًا؛ أما تصحيحه يعني تصحيح العيب الفعلي - أو تعويضه بشكل نظيف قبل محاولة إجراء توازن. تعرّف الأقسام أدناه النوعين المختلفين من النفاذ، وتشرح سبب إفسادهما للتشخيص، وتضع التقنية القياسية لإزالة تأثيرهما.
1. أنواع انحراف الدوران: تمييز حاسم
يبدأ كل شيء بالفصل بين الأمرين المختلفين اختلافًا جوهريًا اللذين يمكن أن تعنيهما كلمة “نفاد” الواحدة.
انحراف الدوران الميكانيكي
انحراف الدوران الميكانيكي هو النقص الفيزيائي أو الهندسي العمود: السطح ليس مستديرًا تمامًا، أو أنه ليس متمركزًا تمامًا على محور الدوران. وتشمل الأسباب النموذجية ما يلي:
- خارج الاستدارة: المجلة بيضاوية الشكل قليلاً أو غير مشكّلة بشكل خاطئ بسبب التصنيع الآلي.
- الانحراف: مكوّن مثل البكرة أو الوصلة أو الترس تم تشكيله أو تركيبه خارج المركز بالنسبة للخط المركزي للعمود.
- عمود مثني أو منحني: دائم الانحناء يمسح السطح للداخل والخارج متجاوزًا نقطة ثابتة مع كل دورة. نسخة عابرة ذات صلة, القوس الحراري, تظهر عندما تسخن الماكينة وتختفي عندما تستقر.
نظرًا لأنها سمة هندسية حقيقية، يمكن قياس الانحراف الميكانيكي مباشرةً باستخدام مؤشر قرص أثناء تدوير العمود ببطء باليد. القراءة الإجمالية للمؤشر هي الرقم المذكور في تقارير الفحص، و حاسبة الانحراف الشعاعي للعمود (TIR) يساعد على ربط هذه القراءة بالحد المسموح به من التسامح.
النفاد الكهربائي
لا يعد النفاذ الكهربائي عيبًا في شكل العمود على الإطلاق، ولكنه أثر ناتج عن القياس غريبة على عدم الاتصال مجسات التقارب بالتيار الدوامي. تقوم هذه المجسات بتأسيس مجال مغناطيسي عالي التردد وتستنتج الفجوة من كيفية تحميل سطح العمود لها. إذا كان لهذا السطح اختلافات موضعية في خواصه المغناطيسية أو الكهربائية، فإن المسبار يبلغ عن فجوة متذبذبة حتى عندما تكون المسافة الحقيقية بين العمود والمسبار ثابتة تمامًا. وتكون أسبابها متعلقة بالمعادن والسطح وليس هندسية:
- التباينات في نفاذية المواد: تنتج بقعة ممغنطة موضعية ممغنطة - غالبًا ما تكون إرثًا من وضع مؤشر قرص ذو قاعدة مغناطيسية على المجلة - إشارة قوية ومستمرة 1×.
- تغييرات في تشطيب السطح: خدوش أو انبعاجات أو علامات أدوات داخل منطقة عرض المسبار.
- تركيبة المواد غير متناسقة: الاختلافات في السبيكة أو الهيكل المعدني للعمود نفسه.
والأهم من ذلك أن انحراف الدوران الكهربائي غير مرئي لمؤشر القرص — فالهندسة سليمة — ومع ذلك فهو مصدر رئيسي للخطأ في الآلات التوربينية التي تُراقَب وفقًا لمعايير مثل API 670, حيث تكون مجسات القرب هي أجهزة الاستشعار الأساسية.
2. لماذا يفسد انحراف الدوران التشخيص والموازنة
تقع الإشارة الناتجة عن أي نوع من انحراف الدوران عند سرعة التشغيل 1× — وهو نفس تردد عدم الاتزان — مما يخلق مشكلتين مختلفتين للمحلل.
- يتنكر في شكل عدم توازن: قمة مرتفعة عند 1× في الطيف يستدعي تشخيصًا واثقًا ولكن خاطئًا لعدم الاتزان، مما يؤدي إلى محاولات موازنة غير ضرورية ومحكوم عليها بالفشل لعدم وجود كتلة زائدة لتصحيحها.
- إنه يلوث التوازن الحقيقي: عند عدم التوازن الحقيقي يكون الموجود، يُضاف إليه متجه انحراف الدوران. ويجب على أي محاولة جادة لموازنة الدوار أن تعزل أولًا الاستجابة الديناميكية الحقيقية، وهذا يعني قياس مركبة انحراف الدوران و طرح متجهي من إجمالي إشارة 1×.
ولهذا السبب فإن قمة 1× وحدها لا تحسم التشخيص أبدًا — فالتأكد من وجود عدم اتزان حقيقي مقابل الحالات المشابهة مثل انحراف الدوران، عدم المحاذاة, a دوار متصدع، أو الرنين هو قلب الاهتزاز الكفء تشخبص.
3. تعويض انحراف الدوران: متجه الدوران البطيء
العلاج المقبول هو تعويض الجريان, ، وهي خطوة أساسية في تحليل أي آلة مزودة بمسابير القرب. ويتم ذلك على ثلاث مراحل:
- الدوران البطيء: تُشغَّل الآلة بسرعة منخفضة عمدًا — عادةً 200-500 دورة في الدقيقة — حيث تكون قوى الطرد المركزي الناتجة عن عدم الاتزان ضئيلة، لذا فإن معظم إشارة 1× تكون ناتجة عن انحراف الدوران.
- قياس متجه الدوران البطيء: متجه الاهتزاز 1× (السعة و مرحلة) الذي تم التقاطه بهذه السرعة يتم تسجيله على أنه متجه “التدحرج البطيء” أو “الجريان البطيء”.
- اطرح المتجه: ثم يُطرح متجه الدوران البطيء المخزن متجهيًا من متجه الاهتزاز 1× المقاس عند سرعة التشغيل الكاملة.
ما تبقى هو متجه 1× المعوَّض عن انحراف الدوران, التي تمثل الحركة الديناميكية الحقيقية للعمود من عدم الاتزان والقوى الديناميكية الدوارة الأخرى. هذه القيمة التعويضية - وليس القراءة الأولية - هي ما يجب أن يقود التشخيص وحساب أوزان التصحيح.
4. القياس والتعويض في الميدان
ينطبق المبدأ نفسه على العمل المحمول، حتى على الآلات التي تستخدم مقاييس التسارع بدلاً من المجسات المثبتة بشكل دائم. الممارسة الجيدة قبل الموازنة الميدانية هو التحقق من النفاذ الميكانيكي باستخدام مؤشر قرص وفحص العمود بحثًا عن المغناطيسية المتبقية، واستبعاد ما يشبهها قبل إضافة أي كتلة تجريبية. يمكن استخدام محلل محمول ثنائي القناة مثل Balanset-1A يقيس سعة 1× وطورها اللذين تعتمد عليهما الموازنة، كما أن التقاط مرجع للدوران البطيء عندما تسمح الآلة بذلك يتيح للمحلل التأكد من أن استجابة 1× تنمو فعلًا مع السرعة — وهي سمة عدم الاتزان الحقيقي — بدلًا من أن تظل ثابتة، وهو ما يشير مباشرةً إلى انحراف الدوران.
