Pochopení házení hřídele ve vibrační analýze

Definice: Co je to házení?

Házení je obecný termín pro nedokonalosti v rotoru, které produkují signál jednou za otáčku (1x), a to i v případě, že se rotor otáčí velmi nízkou rychlostí, kde jsou dynamické síly, jako je nevyváženost, zanedbatelné. Jedná se o měření celkové odchylky rotujícího povrchu od dokonalé kružnice vzhledem ke skutečné středové ose hřídele. Klíčovou výzvou v analýze vibrací je, že házení může v datech vibrací vypadat přesně jako nevyváženost, ale nejedná se o problém související s hmotností, a proto jej nelze opravit vyvážením.

Typy házení: Kritický rozdíl

Je zásadní rozlišovat mezi dvěma hlavními typy házení:

1. Mechanické házení

Mechanické házení je skutečné fyzikální nebo geometrická nedokonalost hřídele. Znamená to, že povrch hřídele není dokonale kulatý nebo není dokonale vystředěný na své ose otáčení. Mezi běžné příčiny patří:

• Neokrouhlost: Čep hřídele je mírně oválný nebo má jiné tvarové nedokonalosti způsobené obráběním.
• Excentricita: Součást, jako je řemenice nebo ozubené kolo, je obrobena nebo namontována mírně mimo střed vzhledem k ose hřídele.
• Ohnutá nebo prohnutá hřídel: Trvalé ohnutí hřídele způsobí, že se její povrch při otáčení pohybuje dovnitř a ven vzhledem k pevnému bodu.

Mechanické házení lze měřit přímo pomocí úchylkoměru při pomalém ručním otáčení hřídele.

2. Elektrické házení

Elektrický výpadek není fyzická závada, ale spíše chyba měření k čemuž dochází výhradně bezkontaktně sondy s vířivými proudyTyto sondy fungují na principu vytváření magnetického pole a snímání změn na povrchu hřídele. Pokud má povrch hřídele lokalizované změny magnetických nebo elektrických vlastností, sonda bude produkovat kolísavý signál, i když je mezera mezi hřídelí a sondou dokonale konstantní.

Mezi příčiny elektrického výpadku patří:

• Rozdíly v propustnosti materiálu: Lokalizovaný magnetický bod na hřídeli může vytvořit silný signál 1x. K tomu může dojít, pokud je hřídel náhodně zmagnetizována, například úchylkoměrem s magnetickou základnou.
• Změny povrchové úpravy: Škrábance, promáčkliny nebo stopy po nástroji v „zorném poli“ sondy.
• Nekonzistentní složení materiálu: Změny ve slitině nebo metalurgických vlastnostech materiálu hřídele.

Elektrické házení je pro úchylkoměr neviditelné, ale je významným zdrojem chyb při monitorování vibrací turbínových strojů.

Proč je házení problémem pro diagnostiku a vyvažování

Signál generovaný oběma typy házení se objevuje při 1x rychlosti otáčení hřídele, což je stejná frekvence jako nevyváženost. To vytváří zásadní problém:

• Lze to zaměnit za nevyváženost: Analytik by mohl zaznamenat vysoký vibrační vrchol 1x a nesprávně jej diagnostikovat jako nevyváženost, což by vedlo ke zbytečným a neefektivním pokusům o vyvážení.
• Narušuje vyvážení: Signál házení se přidává ke skutečnému signálu nevyváženosti. Pro provedení přesného vyvážení je nutné změřit složku házení a vektorově ji odečíst od celkového vibračního signálu, aby se izolovala skutečná dynamická odezva.

Kompenzace házení: Vektor pomalého odvalování

K vyřešení tohoto problému analytici používají techniku tzv. kompenzace házeníToto je kritický krok v analýze jakéhokoli stroje monitorovaného pomocí bezdotykových sond.

1. Pomalý válec: Stroj pracuje při velmi nízkých otáčkách (obvykle 200–500 ot./min), kde jsou odstředivé síly z nevyváženosti nevýznamné.
2. Změřte vektor pomalého otáčení: Jednonásobný vektor vibrací (amplituda a fáze) měřený při této nízké rychlosti je téměř výhradně způsoben házením. Tomu se říká vektor „pomalého odvalování“ nebo „házení“.
3. Odečtěte vektor: Tento vektor pomalého odvalování se poté uloží a vektorově odečte od vektoru vibrací 1x měřeného při vysoké provozní rychlosti stroje.

Výsledkem je vektor 1x s kompenzací házení, což představuje skutečný dynamický pohyb hřídele v důsledku nevyváženosti a dalších dynamických sil rotoru. Tato kompenzovaná hodnota by měla být použita pro přesnou diagnostiku a pro výpočet korekčních závaží pro vyvážení.

← Zpět na hlavní index