Разбиране на анализа на поръчките за машини с променлива скорост
Анализ на поръчките е специализирана анализ на вибрациите техника, предназначена за машини, които не работят с една и съща постоянна скорост. Вместо да се изобразява амплитудата спрямо фиксирана ос на честотата в херци (Hz) или цикли в минута (CPM), тя изобразява амплитудата спрямо поръчки — кратни на моментната скорост на вала работна скорост. Вибрациите от първи ред съответстват точно на 1× (работната скорост), тези от втори ред – на 2× тази скорост и т.н. Тъй като анализът се отнася към самия вал, а не към часовника, анализът по редове запазва точността на компонентите, свързани със скоростта, независимо от това как машината ускорява или се движи по инерция.
1. Определение: Какво представлява поръчката?
Един поръчка е хармоника на основната скорост на въртене. Тъй като много от повредите на машините предизвикват вибрации при цели кратни на скоростта на вала, представянето на спектъра по порядъци позволява всеки пик да бъде пряко свързан с конкретна физическа причина. Първият порядък почти винаги носи дисбаланс; вторият ред е класически показател за несъответствие и определени условия за свобода; по-високите целочислени порядъци се отнасят до зъбна мрежа, vane or преминаване на острието събития, свързани с броя на елементите на ротора. Индикатор за нецелочислени (дробни) порядъци субсинхронен явления като маслени вихри или дефекти в ремъка. Накратко, оста на поръчката представлява диагностична карта, която се движи заедно с ротора.
2. Защо стандартният FFT не работи при машини с променлива скорост
Конвенционален Бързо преобразуване на Фурие (FFT) измерва вибрациите в рамките на фиксиран интервал от време и приема, че скоростта е постоянна за този интервал. При машина с постоянна скорост това е идеално. Но ако валът ускори или забави скоростта си по време на събирането на данни, всеки компонент, свързан със скоростта, се разпръсква по спектъра по време на записването. Енергията му се размазва по много съседни честотни бинове, създавайки широк, нисък и размазан връх вместо чиста линия. Върхът на 1× дисбаланс, който би трябвало да се извисява над спектъра, може да се изравни до шум — невъзможно за точно отчитане и безполезен за актуални. Това очерняне е същият механизъм, който стои зад спектрално изтичане, усилвано от промяната на оборотите. Анализът на поръчките беше разработен специално, за да се преодолее този проблем.
3. Решението: Проследяване на поръчки
Техниката, която позволява това, е проследяване на поръчката, и зависи от втори вход: тахометър (или „тахометър“), който подава импулс на всеки един оборот на вала. Анализаторът използва тази поредица от импулси — а не вътрешния си кристален генератор — като времева база. Вместо да извършва отчитане на фиксирани времеви интервали (например на всяка милисекунда), той извършва отчитане на фиксирани ъглов интервали (например, на всеки градус завъртане). Това се нарича повторно семплиране в ъгловата област.
Използват се два метода. Хардуерно (синхронно) дискретизиране задвижва аналого-цифровия преобразувател директно чрез синхронизирано по фаза кратно число на тахоимпулса, така че всеки оборот винаги дава един и същ брой измервания. Компютъризирано (софтуерно) проследяване на поръчки взема проби с висока фиксирана честота, след което цифрово реинтерполира записа в стъпки с равен ъгъл, като използва записаните тахометрични данни. И в двата случая полученото преобразуване се изразява в степени, а не в херци. Ако машината промени скоростта си, линията 1× остава в диапазона от първи ред като висок и тесен пик — размазването изчезва. Тахометърът също така предоставя фаза позоваване, което позволява на анализатора да изгради Боде и Найкуист графики по време на възходящ тренд.
Основна идея: анализът на поръчката обвързва събирането на данни с вала ъгъл instead of време, така че вибрациите, синхронизирани със скоростта, остават ясни при всяка оборота.
4. Основни приложения
Анализът на поръчките е незаменим навсякъде, където скоростта не е постоянна:
- Изпитване на превозни средства и двигатели: елиминиране на вибрациите в двигателя, трансмисията и задвижващия механизъм при всички обороти.
- Wind turbines: Скоростта на ротора непрекъснато се променя в зависимост от вятъра, така че разглеждането на фиксирана честота е безсмислено — анализът на поредиците е от съществено значение.
- Анализ на ускорението и изтичането на инерцията: Записването на вибрациите при стартиране или спиране на машината е ефективен начин за локализиране критични скорости и резонанси; проследяването на поръчките поддържа получените спускане по крайбрежието графиките са ясни и лесни за четене.
- Машини с бутално действие: компресори и двигатели, чиято моментна скорост варира в рамките на всеки цикъл.
- Тежка и мобилна техника: земно-транспортна техника, минни превозни средства и други задвижвания с променлива скорост.
5. Как се показват данните от анализа на поръчките
Резултатите се показват в няколко допълващи се формата:
- Спектър на реда: амплитуда спрямо степен — подобно на стандартна FFT, но със степените по ос х.
- Waterfall или каскада plot: насложен триизмерен набор от спектри на порядъка, показващ как амплитудата на всеки порядък се променя при промяна на скоростта.
- Bode plot: амплитудата и фазата на един проследен импулс (обикновено 1× или 2×), представени графично в зависимост от скоростта на машината – това е основата на тестовете за ускорение и забавяне.
- Диаграма на Кембъл: линиите на ред, наложени върху собствените честоти на системата, така че резонанс възниква на всяко място, където линията на ред пресича линията на собствената честота.
A проследяващ филтър може да изолира отделна поръчка в реално време за довършителни работи, както и Калкулатор за диаграма на Кембъл помага да се предвиди къде ще възникнат тези пресичания още преди тестването.
6. Анализ на поръчките в практическата работа на терен
В производствения цех анализът на поръчките е в основата на балансирането на машини, които не поддържат постоянна скорост. Преносим двуканален уред като Балансет-1а използва своя оптичен лазерен тахометър, за да обвърже данните за вибрациите с ъгъла на вала, така че компонентът на дисбаланс 1×, който измерва, е балансиране на полето остава чист дори при вентилатор или помпа, чиито обороти се променят при натоварване. Същият подход, базиран на тахометъра, позволява на анализатора да отдели синхронизирания със скоростта 1× пик от шума с фиксирана честота, като например честоти на дефектите в лагерите, като предоставя надеждна информация за мястото на повишената вибрация. Всъщност именно анализът на реда превръща данните за вибрациите от машина с променлива скорост в информация, въз основа на която инженерът може да предприеме действия — като поставя точна диагноза за състоянието на всеки ротор, работещ в диапазон от скорости.
