Разбиране на графиката на орбитата на вала при вибрационен анализ
A орбита на вала е диаграма, която показва пътя, изминат от геометричния център на въртящ се вал по време на един или повече обороти. Това е двуизмерен изглед на движението на вала в рамките на неговата хлабина на лагера, сякаш гледате направо в края на шахтата. Тази мощна диагностика се създава чрез монтиране на чифт безконтактни сонди за близост 90 градуса един от друг - обикновено в конфигурация X-Y - и нанасяне на сигналите за едновременното им преместване един спрямо друг, а не спрямо времето.
1. Защо орбиталната диаграма е толкова полезна
Стандарт времева вълна или FFT спектър показва вибрация в една посока. Графиката на орбитата комбинира две перпендикулярни посоки, за да даде пълна картина на динамичното движение на вала, като позволява на анализаторите да визуализират действителната форма и посока на движението, а не да ги извеждат. Това допълнително измерение предоставя безценни данни за диагностициране на широк спектър от неизправности, поради което орбитата е крайъгълен камък на динамика на ротора анализ - особено за високоскоростни, критични машини, оборудвани с течни филми лагери на плъзгащи се лагери, като турбини, компресори и големи генератори.
Тъй като сондите измерват преместването директно спрямо лагера, орбитата показва и къде се намира валът в рамките на хлабината, а не само колко се движи - информация за монтиран в корпуса акселерометър просто не може да осигури. Добавянето на тахометър или Кейфазор маркира всеки оборот върху орбитата, като фиксира фаза и прави посоката на прецесията недвусмислена.
2. Как да тълкуваме формите на орбитите
Формата, размерът и ориентацията на орбитата са директни индикатори за силите, действащи върху ротора. Умел анализатор може да диагностицира състоянието на машината, просто като погледне формата на орбитата.
Кръгова или елиптична орбита
Обикновена кръгова или елиптична орбита, центрирана в лагера, обикновено показва добре работещ ротор, доминиран от една честота - най-често дисбаланс. Орбитата ще бъде кръгла, ако коравината на опората на лагера е еднаква в двете посоки (изотропна), и елиптична, ако коравината се различава по хоризонтала и вертикала (анизотропна), което е много често срещано в практиката, тъй като повечето машини са по-твърди по вертикала, отколкото по хоризонтала.
Изкривена орбита, орбита с форма на фигура 8 или банан
Когато орбитата е изкривена от проста елипса, върху движението на вала влияят множество честоти:
- A „банан“ или орбита с форма на полумесец често се свързва с несъответствие, където са налице както 1×, така и 2× честоти.
- A форма на фигура осмица е класически признак за силен компонент 2×, който е учебникарски показател за неправилно центриране на вала. Фигура 8 с вътрешна примка често подсказва за по-тежко състояние или наличие на триене.
Орбити с извивки или остри ъгли
Резките промени в посоката, плоските петна или „извивките“ в орбитата са силно доказателство за триене между ротора и статора. Те показват, че движението на вала се ограничава моментно, когато той влиза в контакт с неподвижен компонент, като например лагер. уплътнение, или корпуса на машината.
Силно неправилни орбити
Орбита, която е хаотична, нестабилна или изглежда изпълнена с “шум”, може да е сигнал за сериозен механичен разхлабеност, нестабилност, предизвикана от течности, като например маслен вихър или камшик, или турбулентни условия на потока в помпа или компресор.
3. Посока на прецесията: Напред и назад
Посоката, в която се проследява орбитата, спрямо посоката на въртене на вала, сама по себе си е ключов диагностичен фактор:
- Прецесия напред: орбитите се движат в същата посока като въртенето на вала. Това е нормалното поведение за сили като дисбаланс.
- Обратна прецесия: орбитата се движи в посока, обратна на въртенето на вала. Това е необичайно състояние и може да означава пукнатина на вала, тежко разтриване или някои видове нестабилност, предизвикана от течности.
Разграничаването на двата вида изисква фазовия знак веднъж на революция; без него орбитата показва формата, но не и смисъла, в който е изминат, и диагностичното разграничение се губи.
4. Орбитата в полевата диагностика
Постоянно инсталираните сонди за близост, захранващи система за наблюдение, са учебникарският начин за улавяне на орбита на големи критични машини, но основният принцип - два перпендикулярни сигнала за преместване, нанесени един срещу друг с фазов еталон - е също толкова достъпен за полевия инженер. Преносим двуканален инструмент, като напр. Балансет-1а измерва синхронна амплитуда и фаза в две равнини едновременно, така че след като орбитата или спектърът потвърдят, че дисбаланс е доминиращата сила, същата конфигурация се пренася директно към балансиране на полето и проверка на коригираното състояние. Когато вместо това орбитата разкрие несъответствие, търкане или нестабилност, тази констатация пренасочва работата към изравняване или механична поправка, а не към балансиране.
5. Какво показва диаграмата на орбитата
В обобщение, един-единствен орбитален участък предоставя богата информация с един поглед:
- Общата амплитуда на вибрациите на вала.
- – Формата на движението на вала, която помага за идентифициране на вида на повредата.
- Посоката на прецесията - напред или назад.
- Средното положение на вала в хлабината на лагера - неговата осевата линия на вала.
Анализирана в комбинация с FFT спектъра и времевата форма на вълната, орбитата позволява на анализатора да достигне до много сигурен и подробен диагноза на динамичното поведение на машината - комбинирайки “колко”, “каква форма” и “накъде” в една решаваща картина.
