فهم الطيف المجسم
التعريف: ما هو Holospectrum؟
الطيف المجسم (وتسمى أيضًا الطيف الكامل) هي تقنية تحليل تردد متقدمة في ديناميكيات الدوار التي تعالج X و Y في وقت واحد (أفقيًا ورأسيًا) اهتزاز قياسات لفصل حركة العمود إلى مكونات حركة تقدمية للأمام (تدور في نفس اتجاه الدوران) ومكونات حركة تقدمية للخلف (تدور عكس اتجاه الدوران). على عكس الطرق التقليدية الأطياف يعرض الطيف المجسم، الذي يُظهر فقط مقدار الاهتزاز، كلًا من الترددات الإيجابية (الأمامية) والترددات السلبية (الخلفية)، مما يوفر معلومات كاملة حول اتجاه حركة مدار الدوار وهو أمر بالغ الأهمية لتشخيص عدم الاستقرار، وتحديد الاهتزاز القسري مقابل الاهتزاز الذاتي الإثارة، وتوصيف السلوك الديناميكي للدوار.
يستخدم Holospectrum في المقام الأول مع مسبار القرب قياسات (أزواج XY) على الآلات التوربينية الحساسة، كاشفةً عن ظواهر غير مرئية في أطياف المحور الواحد القياسية. إنها أداة تشخيصية متخصصة لمتخصصي ديناميكيات الدوارات، الذين يستكشفون مشاكل الاهتزاز المعقدة في التوربينات والضواغط والمولدات.
الأساس النظري
التقدم للأمام مقابل التقدم للخلف
- التقدم للأمام: يدور مركز العمود في نفس اتجاه دوران العمود (الأكثر شيوعًا)
- التقدم العكسي: مدارات العمود معاكسة لاتجاه الدوران (تشير إلى مشاكل محددة)
- دلالة: يشير الاتجاه إلى آلية الإثارة ونوع الخطأ
حدود الطيف القياسي
- لا يمكن لـ FFT أحادي المحور التمييز بين الأمام والخلف
- يظهر كلاهما بنفس مكون التردد
- تم فقدان معلومات الاتجاه
- الغموض في التفسير
محلول هولوسبكتروم
- معالجة قياسات XY معًا
- يفصل المكونات الاتجاهية رياضيا
- للأمام: الترددات الإيجابية
- إلى الخلف: الترددات السلبية
- توصيف حركة الدوار بالكامل
التطبيقات والتشخيصات
تشخيص عدم الاستقرار
- دوامة/سوط الزيت: يظهر عند الترددات السلبية (الانحراف العكسي في البداية)
- دوامة البخار: مكون خلفي غير متزامن
- تعريف: يحدد Holospectrum على الفور عدم الاستقرار مقابل عدم التوازن
الاهتزاز القسري مقابل الاهتزاز الذاتي الإثارة
- عدم التوازن (الإجباري): مكون أمامي قوي عند 1×، ومكون خلفي ضئيل
- عدم الاستقرار (الإثارة الذاتية): مكون خلفي مهم
- امتياز: واضح في الطيف المجسم، غامض في الطيف القياسي
كشف احتكاك الدوار
- يؤدي الاحتكاك في كثير من الأحيان إلى إنشاء مكونات عكسية
- قوى الاحتكاك تدفع الحركة التقدمية العكسية
- يكشف Holospectrum عن الحركة الخلفية المرتبطة بالاحتكاك
التأثيرات الجيروسكوبية
- يتم فصل أوضاع الدوران الأمامي والخلفي عند ترددات مختلفة
- يُظهر Holospectrum كلا الوضعين بوضوح
- التحقق من صحة نماذج ديناميكية الدوار
متطلبات البيانات
زوج قياس XY
- مطلوب قياسين عموديين للاهتزاز
- عادةً من زوج مسبار القرب XY
- يجب أن تكون المسافة بينهما 90 درجة مكانيًا
- أخذ العينات المتزامنة أمر ضروري
المرحلة النسبية
- تتيح العلاقة التربيعية بين X وY تحديد الاتجاه
- X يتقدم Y بمقدار 90 درجة → للأمام
- X يتأخر عن Y بمقدار 90 درجة → للخلف
- دقة الطور الحرجة
تفسير
عرض هولوسبيكتروم
- المحور الأفقي: التردد (إيجابي للأمام، سلبي للخلف)
- المحور الرأسي: السعة
- مركز الصفر: تردد صفري في مركز الرسم البياني
- الجانب الأيمن: مكونات الحركة التقدمية الأمامية (+1×، +2×، إلخ.)
- الجانب الأيسر: مكونات التقدم العكسي (-1×، -2×، إلخ.)
الأنماط النموذجية
دوار صحي
- مكون أمامي كبير عند +1× (عدم التوازن)
- مكونات خلفية صغيرة أو معدومة
- يشير إلى اهتزاز قسري طبيعي
دوامة الزيت
- مكون مهم عند التردد الفرعي السلبي المتزامن
- مثال: -0.45× (للخلف عند 45% من سرعة الدوار)
- التشخيص لعدم الاستقرار الناجم عن المحمل
عدم المحاذاة
- مكون قوي للأمام +2×
- الحد الأدنى للخلف
- يؤكد الاهتزاز القسري الناتج عن عدم المحاذاة
المزايا
وضوح التشخيص
- يميز على الفور بين عدم الاستقرار وعدم التوازن
- يحدد ظروف احتكاك الدوار
- يميز حركة الدوار المعقدة
- يقلل من غموض التشخيص
اكتمال
- معلومات كاملة عن الحركة المدارية
- لا توجد معلومات مفقودة (مقارنة بالتحليل أحادي المحور)
- صورة ديناميكية كاملة للدوار
القيود
يتطلب قياسات XY
- لا ينطبق على البيانات أحادية المحور
- يتطلب أزواجًا من مجسات القرب أو مقاييس تسارع متزامنة
- أجهزة أكثر تكلفة
تعقيد
- أكثر تعقيدًا من الطيف القياسي
- يتطلب فهم مفاهيم التقدم
- الترجمة تحتاج إلى خبرة
- تقنية تحليل غير روتينية
تطبيق محدود
- في المقام الأول لقضايا ديناميكيات الدوار
- أقل فائدة لتحمل عيوب التروس
- أداة متخصصة، وليست عامة الغرض
متى تستخدم Holospectrum
الحالات المناسبة
- الاشتباه في عدم استقرار الدوار
- التحقيق في الاهتزازات دون التزامن
- تشخيص الاحتكاك
- استكشاف أخطاء الآلات التوربينية الحرجة وإصلاحها
- التحقق من صحة ديناميكيات الدوار
ليس هناك حاجة ل
- عدم التوازن أو عدم المحاذاة الروتينية
- تحليل عيوب المحمل
- قياسات المحور الواحد
- مسوحات الآلات العامة
تحليل الطيف المجسم (Holospectrum) هو تقنية تشخيصية متقدمة لديناميكيات الدوارات، تُوفر توصيفًا كاملاً للحركة المدارية من خلال فصل مكونات التقدّم الأمامي والخلفي. ورغم أن تحليل الطيف المجسم يتطلب قياسات XY متخصصة وخبرة واسعة، فإنه يُقدم رؤى تشخيصية فريدة - لا سيما فيما يتعلق بعدم الاستقرار والاحتكاك - لا يمكن الحصول عليها من خلال التحليل الطيفي التقليدي أحادي المحور، مما يجعله أداة أساسية للتحليل المتخصص لمشاكل ديناميكية الدوارات المعقدة في الآلات التوربينية الحساسة.