Разбиране на диаграмите на интерференцията

Устройства

Преносим балансьор и виброанализатор Balanset-1A

$2,358.31

Части

Сензор за вибрации

$107.47

Части

Оптичен сензор (лазерен тахометър)

$148.07

Устройства

Balanset-4

$8,123.32

Части

Магнитна стойка с размер 60 kgf

$54.93

Части

Рефлективна лента

$11.94

Устройства

Динамичен балансьор "Balanset-1A" OEM

$2,071.73

Определение: Какво е диаграма на интерференцията?

Един диаграма на интерференцията е графичен инструмент, използван в динамика на ротора да се идентифицират диапазоните на скоростта на въртене, където честотите на възбуждане “пречат” (съвпадат) с честотите на системата естествени честоти, създавайки условия за резонанс. Терминът “интерференция” се отнася до проблематичното взаимодействие между форсираща честота (от дисбаланс, преминаване на острието или други източници) и естествена честота, която може да причини прекомерно вибрация.

Макар и тясно свързан с Диаграма на Кембъл, Диаграмата на интерференцията често се фокусира специално върху подчертаването на точките на пресичане (интерференции) и свързаните с тях зони на скорост, които трябва да се избягват или да се преминат бързо по време на работа.

Връзка с диаграмите на Кембъл

На практика термините “диаграма на интерференцията” и “диаграма на Кембъл” често се използват взаимозаменяемо, тъй като показват подобна информация. Съществуват обаче фини разлики:

Акцент на диаграмата на Кембъл

• Показва пълната картина на това как собствените честоти се променят със скоростта
• Показва кривите на естествената честота като непрекъснати функции на скоростта
• Използва се предимно за цялостен динамичен анализ и проектиране на ротора

Акцент върху диаграмата на интерференцията

• Фокусира вниманието върху специфичните проблемни области – пресечните точки
• Често включва засенчени “забранени зони” около критичните скорости
• По-оперативно фокусиране, с акцент върху диапазоните на скоростта, които трябва да се избягват
• Може да включва множество източници на възбуждане освен дисбаланс

Изграждане на диаграма на интерференцията

Диаграмата на интерференцията се конструира подобно на диаграмата на Кембъл, но с допълнителен оперативен контекст:

Основни елементи

• Хоризонтална ос: Скорост на въртене (обороти в минута или Hz)
• Вертикална ос: Възбуждане или естествена честота (Hz или CPM)
• Линии на естествената честота: Показване на това как собствените честоти на системата се променят със скоростта
• Редове за възбуждане: Диагонални линии за 1X, 2X, 3X и други източници на възбуждане

Допълнителни функции

• Маркирани точки на пресичане: Критичните скорости са ясно обозначени със символи или анотации
• Зони със забранена скорост: Защриховани ленти около всяка критична скорост, показващи диапазони, които трябва да се избягват
• Диапазон на работната скорост: Ясно обозначено, често като вертикална лента или подчертана област
• Зони за бързо движение: Диапазони на скоростта за бързо преминаване по време на стартиране/изключване
• Множество източници на възбуждане: Линии за честота на преминаване на лопатките, честота на зацепване на зъбните колела, честоти на дефекти на лагерите

Видове смущения

Диаграмата на интерференцията може да идентифицира различни видове проблемни взаимодействия:

1. Синхронна интерференция (1X)

Най-често срещаният тип, при който силите на дисбаланс, възникващи веднъж на оборот, съвпадат с естествена честота. Това е класическият... критична скорост състояние.

2. Хармонична интерференция (2X, 3X и др.)

По-високите хармоници на скоростта на движение също могат да възбудят резонанси. Често срещани източници включват:

• 2 пъти: От несъответствие, механична хлабавост или асиметрична твърдост
• 3 пъти, 4 пъти: От контакти на зъбите на зъбните колела, многолопаткови лагери или структурни асиметрии

3. Интерференция между лопатките/перките

При турбомашините честотата на преминаване на лопатките (брой на лопатките × обороти в минута) може да възбуди структурни модове. Интерферентната диаграма показва къде линиите на честотата на преминаване на лопатките пресичат собствените честоти.

4. Субсинхронна интерференция

Явления като маслен вихър (обикновено при 0,43X-0,48X) могат да създадат субсинхронни смущения, които трябва да бъдат идентифицирани и управлявани.

5. Интерференция на честотата на биене

В свързани системи или системи с множество въртящи се елементи, честотите на биене от малки разлики в скоростта могат да създадат смущения.

Практическо приложение в машиностроенето

Приложения във фазата на проектиране

1. Избягване на критична скорост: Уверете се, че диапазонът на работната скорост не се припокрива със зони на смущения
2. Проверка на разделителния марж: Потвърдете адекватни отклонения (обикновено от ±15% до ±30%) около всички критични скорости
3. Управление на източника на възбуждане: Ако смущението не може да бъде избегнато, намалете амплитудата на източника на възбуждане (подобрете баланса, намалете несъосността и др.)
4. Изисквания за демпфиране: Идентифицирайте къде е подобрено затихване е необходим за контрол на резонансните вибрации

Модификация и отстраняване на неизправности

Когато съществуващи машини изпитват проблеми с вибрациите, диаграмите на интерференцията помагат:

• Определете дали проблемът се дължи на работа твърде близо до критичната скорост
• Оценка на предложените модификации (промени в лагерите, добавена маса, модификации на коравината)
• Предвидете ефектите от промените в скоростта или работата с променлива скорост
• Определете дали проблемът е от неочакван източник на възбуждане

Установяване на зони със забранена скорост

Ключова характеристика на диаграмите за смущения е дефинирането на забранени или ограничени зони на скорост:

Определяне на ширината на зоната

Ширината на всяка забранена зона зависи от няколко фактора:

• Демпфиране на системата: Ниското затихване изисква по-широки зони; високото затихване позволява по-тесни зони
• Амплитуда на възбуждане: Силните източници на възбуждане изискват по-широки зони за избягване
• Оперативни последици: Критичното оборудване може да изисква по-консервативни (по-широки) зони
• Типични стойности: ±15% за добре демпфирани системи, ±20-30% за слабо демпфирани системи

Оперативни процедури

Въз основа на диаграмата на интерференцията се установяват оперативни процедури:

• Разрешена е непрекъсната работа: Диапазони на скоростта без смущения
• Необходимо бързо движение: Забранени зони, през които трябва да се премине бързо по време на стартиране/изключване
• Абсолютно забранено: Зони със силен резонанс, където експлоатацията никога не е разрешена

Пример: Диаграма на смущенията в турбината

Да разгледаме парна турбина със следните характеристики:

• Работна скорост: 3000 об/мин (50 Hz)
• Първа критична скорост: 2400 об/мин (40 Hz)
• Втора критична скорост: 4200 об/мин (70 Hz)
• Брой остриета: 60
• Честота на преминаване на лопатката при 3000 об/мин: 60 × 50 Hz = 3000 Hz

Диаграмата на интерференцията показва:

• 1X Линията пресича първата естествена честота: Критична скорост при 2400 об/мин — Забранена зона: 2040-2760 об/мин (±15%)
• Линията 1X пресича втората естествена честота: Критична скорост при 4200 об/мин — Не е проблем, тъй като работната скорост е доста под
• Работна скорост (3000 об/мин): Безопасно между две критични скорости с добри граници на разделяне
• Честота на преминаване на острието: При 3000 Hz, няма смущения със структурните режими в работния диапазон

Оперативни насоки:

• По време на стартиране, ускорете през диапазона от 2040-2760 оборота в минута за по-малко от 30 секунди
• Непрекъснатата работа между 2800-3200 оборота в минута е приемлива
• Не се опитвайте да работите непрекъснато между 2040-2760 оборота в минута

Разширени съображения

Температурни ефекти

Някои интерферентни диаграми включват множество криви, показващи как собствените честоти се променят с промените в температурата (термичното нарастване влияе върху твърдостта и характеристиките на лагерите). Критичните скорости могат да се променят с нагряването на машината.

Ефекти от натоварването

За машини, при които технологичното натоварване значително влияе върху твърдостта на лагерите или отклонението на ротора, диаграмите на интерференция могат да показват семейства криви за различни условия на натоварване.

Свързани системи

Когато са свързани множество ротори (моторни помпени агрегати, турбинно-генераторни агрегати), диаграмата на интерференцията трябва да отчита свързаните торсионни и странични режими, които могат да създадат допълнителни критични скорости.

Създаване на диаграма на интерференция

От аналитични модели

1. Разработване на модел на крайни елементи на системата ротор-лагер
2. Изчислете естествените честоти при множество скорости
3. Начертайте криви на естествената честота спрямо скоростта
4. Наслагване на линии за ред на възбуждане (1X, 2X, преминаване на лопатката и др.)
5. Маркирайте точките на пресичане и определете забранени зони
6. Анотирайте с диапазона на работната скорост и процедурите

От експериментални данни

1. Извършване на тестове за стартиране и движение по инерция с мониторинг на вибрациите
2. Генериране водопадни парцели или Диаграми на Боде
3. Идентифицирайте критичните места за скорост от амплитудни пикове и фазови отмествания
4. Създайте диаграма на интерференцията, маркираща наблюдаваните критични скорости
5. Установяване на емпирични забранени зони въз основа на измерени нива на вибрации

Ползи за експлоатацията и поддръжката

Диаграмите на интерференцията предоставят ценни насоки за операторите на машини и персонала по поддръжката:

• Ясни оперативни ограничения: Визуална индикация за безопасни и опасни диапазони на скоростта
• Процедури за стартиране/изключване: Идентифицира скорости за бързо преминаване
• Работа с променлива скорост: Определя допустимите диапазони на скоростта за задвижвания с регулируема скорост
• Инструмент за отстраняване на неизправности: Помага за диагностициране дали проблемите с вибрациите са свързани със скоростта
• Планиране на модификации: Показва въздействието на предложените промени преди внедряването им
• Помощ за обучение: Образователен инструмент за разбиране на динамичното поведение на машините

За критично важни въртящи се машини, диаграмата на интерференцията е важен документ, който трябва да бъде достъпен за операторите, техниците по поддръжката и инженерния персонал, като се гарантира, че всеки разбира динамичните характеристики на машината и я управлява в рамките на безопасни диапазони на скоростта.

---

← Обратно към основния индекс