Разбиране на вибрационното изместване
Изместване е мярка за общото разстояние, на което вибриращ обект се отклонява от положението си на покой (равновесие). Тя изразява количествено how far един компонент се движи напред-назад. Като най-прякото и физически интуитивно представяне на вибрационното движение, преместването е основен параметър в анализ на вибрациите — особено при работа с ниски честоти и при всеки въпрос, свързан с механичния клирънс. Това е една от трите класически амплитуда параметри, наред с скорост и ускорението, като всяко от тях описва едно и също движение, разгледано през различен ъгъл.
1. Определение: Какво е изместване при вибрации?
Трите параметъра на амплитудата са свързани чрез диференциално и интегрално смятане: скоростта е скоростта на промяна на преместването, а ускорението е скоростта на промяна на скоростта. Математически погледнато, двойното интегриране на сигнала за ускорение дава преместването, докато двойното диференциране на сигнала за преместване дава ускорението. Практическата последица е, че една и съща вибрация изглежда много различно в зависимост от това кой параметър се изобразява — а преместването е този, който подчертава бавното движение с голяма амплитуда. Точно тази тенденция го прави ценен в подходящите ситуации и подвеждащ в неподходящите.
2. Защо и кога да се измерва изместване
Докато скоростта е най-често срещаният параметър за цялостното състояние на машината, изместването е предпочитаното измерване в няколко специфични, критични сценария:
- Анализ на ниските честоти: при дадена енергия на вибрациите при ниски честоти преобладава деформацията. При машини с ниска скорост — обикновено под 600 об./мин. или 10 Hz — като големи вентилатори, охладителни кули и машини за производство на хартия, деформацията е най-чувствителният и показателен индикатор за интензивност на вибрациите.
- Оценка на разстоянията: изместването е пряко измерване на физическото движение. Това е от решаващо значение за определяне дали въртящият се вал запазва достатъчно разрешение за да се избегне триене срещу неподвижни елементи като лагери или уплътнения — което е предвестник на триене на ротора.
- Структурно отклонение: При анализа на движението на основи, рамки или тръбопроводи се използва изместването, за да се разберат формите на вибрация и да се потвърди, че деформациите остават в рамките на проектните ограничения.
- Балансиране на нискооборотни ротори: during the балансиране При големи, бавно въртящи се ротори измерванията на изместването често се използват за количествено определяне на дисбаланса.
3. Единици и измерване
Общи единици
Вибрационното изместване обикновено се изразява в една от две единици:
- Милс: стандартът в индустрията в Съединените щати, където 1 мил се равнява на една хилядна от инча (0,001″).
- Микрометри (µm): единицата от системата SI, където 1 µm се равнява на една милионна част от метъра. За сравнение: 1 мил ≈ 25,4 µm.
Изместването почти винаги се посочва в от връх до връх (Pk-Pk) термини, тъй като тази стойност представлява общо ходът на компонента — показателят, който има най-голямо значение при анализа на свободното пространство. Отчитането на хода като единична пикова стойност или средноквадратична стойност, макар и валидно, не отразява пълния ход, който всъщност интересува инженера.
Как се измерва?
Преместването може да се измери по няколко начина:
- Сензори за близост: най-разпространеният метод за измерване на вибрациите на вала. Безконтактен сонда с вихрови токове е монтиран върху неподвижна част и измерва променящото се разстояние между върха му и въртящия се вал, като предоставя относително изместване на вала в лагера. Това е сензорът, който е в сърцевината на стационарните защитни системи, регулирани от стандарти като АПИ 670.
- Интегриране на данни от акселерометри: a standard акселерометър измерва ускорението; сигналът му може да бъде интегриран електронно веднъж, за да се получи скоростта, и втори път, за да се получи преместването. Това е често срещана характеристика на съвременните устройства за събиране на данни, но двойната интеграция е податлива на шум и грешки при много ниски честоти — т.нар. „ски писта“ — и обикновено изисква filtering за да остане надежден. Имайте предвид, че това води до абсолютен отместване на корпуса, а не стойността спрямо вала, която дава датчикът за близост.
- Лазерни сензори за измерение на разстоянието: безконтактни оптични сензори, които използват лазерен лъч за измерване на преместването с висока точност, без да натоварват конструкцията.
4. Изместване на място и при балансиране
При въртящите се машини често възниква въпросът „не допира ли валът лагера?“, а при бавно въртящите се ротори това служи и като сигнал за балансиране. Преносим двуканален анализатор като Balanset-1A улавя амплитудата 1× и фаза при работна скорост — отнасящо се към един път на оборот тахометър импулс — и работи еднакво добре както при измерване на преместването, скоростта, така и при ускорението. При голям, бавно въртящ се вентилатор, при който еднократното движение едва се забелязва като ускорение, разглеждането на същата вибрация като преместване прави дисбаланса очевиден и позволява на уреда да изчисли подходящото коригиращо тегло и да провери остатъчен дисбаланс afterwards.
5. Ролята на изместването в диагностиката
Голямото отклонение при честотата на въртене на вала (1× об./мин.) при нискооборотна машина често е признак за дисбаланс, но по-съществената диагностична стойност на отклонението се крие във връзката му със скоростта и ускорението. За дадено количество енергия на вибрациите:
- в ниски честоти, при което амплитудата на отклонението е най-голяма;
- в средни честоти, скоростта има най-голяма амплитуда;
- в високи честоти, ускорението има най-голяма амплитуда.
Поради това анализаторите използват изместването, за да се съсредоточат върху нискочестотни явления, които биха били почти незабележими при ускорение спектър — точно този вид движение, което иначе биха пропуснали напълно. Машината може да бъде подложена на силни, вредни нискочестотни движения, които генерират много малко ускорение — и именно затова изместването остава ключова част от пълния набор от диагностични инструменти, а нито един параметър сам по себе си не дава пълна представа за състоянието.
