Forståelse af friløb i analyse af roterende maskiner

Enheder

Bærbar afbalanceringsenhed og vibrationsanalysator Balanset-1A.

$2,353.83

Dele

Vibrationssensor

$107.26

Dele

Optisk sensor (laser-tachometer)

$147.78

Enheder

Balanset-4

$8,107.90

Dele

Magnetisk stativ i størrelse 60 kgf

$54.82

Dele

Reflekterende tape

$11.92

Enheder

Dynamisk afbalancering "Balanset-1A" OEM.

$2,067.80

Definition: Hvad er Coastdown?

Kystnedgang (også kaldet nedbremsning eller deceleration) er den proces, der tillader en roterende maskine at sænke farten fra driftshastighed til stop uden aktiv bremsning, idet den er afhængig af naturlig deceleration fra friktion, vindpåvirkning og andre tab. I forbindelse med rotordynamik og Vibrationsanalyse, en coastdown-test er en diagnostisk procedure, hvor vibrationer Data registreres løbende, mens maskinen decelererer, hvilket giver værdifuld information om kritiske hastigheder, naturlige frekvenser, og systemets dynamiske egenskaber.

Friløbstestning er et grundlæggende værktøj til idriftsættelse af nyt udstyr, fejlfinding af vibrationsproblemer og validering af rotordynamiske modeller.

Formål og anvendelser

1. Identifikation af kritisk hastighed

Hovedformålet med friløbstest er at identificere kritiske hastigheder:

• Efterhånden som hastigheden falder gennem hver kritisk hastighed, topper vibrationsamplituden
• Toppe i amplitude vs. hastighedsplot markerer kritiske hastigheder
• Medfølgende 180° fase skift bekræfter resonans
• Flere kritiske hastigheder kan identificeres i en enkelt test

2. Måling af naturlig frekvens

Kritiske hastigheder svarer til naturlige frekvenser:

• Første kritiske hastighed forekommer ved første naturlige frekvens
• Anden kritisk frekvens ved anden naturlig frekvens osv.
• Giver eksperimentel verifikation af analytiske forudsigelser
• Bruges til at validere finite element-modeller

3. Bestemmelse af dæmpning

Skarpheden af resonanstoppene afslører systemet dæmpning:

• Skarpe, høje toppe indikerer lav dæmpning
• Brede, lave toppe indikerer høj dæmpning
• Dæmpningsforholdet kan beregnes ud fra spidsbredde og amplitude
• Afgørende for at forudsige vibrationsniveauer under fremtidig drift

4. Vurdering af ubalancefordeling

• Faseforhold ved kritiske hastigheder afslører ubalance fordeling
• Kan identificere statisk vs. parubalance
• Hjælper med at planlægge en balanceringsstrategi

Procedure for test af friløb

Forberedelse

1. Installer sensorer: Sted Accelerometre eller hastighedstransducere ved lejepositioner i vandrette og lodrette retninger
2. Installer omdrejningstæller: Optisk eller magnetisk sensor til at spore rotationshastighed og give fasereference
3. Konfigurer dataindsamling: Opsæt kontinuerlig optagelse med passende samplingsfrekvens
4. Definer hastighedsområde: Typisk område fra driftshastighed ned til 10-20% driftshastighed eller indtil maskinen stopper

Udførelse

1. Stabilisering ved driftshastighed: Kør ved normal hastighed indtil termisk ligevægt og stabil vibration
2. Start Coastdown: Afbryd strømmen til drivsystemet (motor, turbine osv.) og tillad naturlig deceleration
3. Kontinuerlig overvågning: Registrer vibrationsamplitude, fase og hastighed under decelerationen
4. Sikkerhedsovervågning: Vær opmærksom på overdreven vibration, der indikerer uventede resonanser eller ustabiliteter.
5. Fuldstændig deceleration: Fortsæt optagelsen, indtil maskinen stopper eller når den minimale hastighed, der er af interesse

Parametre for dataindsamling

• Prøvefrekvens: Høj nok til at opfange alle frekvenser af interesse (typisk 10-20× maksimal frekvens)
• Varighed: Afhænger af rotorens inerti – kan være 30 sekunder til 10 minutter
• Målinger: Vibrationsamplitude, fase, hastighed på alle sensorplaceringer
• Synkron sampling: Data samplet ved konstante vinkelintervaller til ordensanalyse

Dataanalyse og visualisering

Bode-plottet

Standardvisualiseringen for kystlinjedata er Bode-plottet:

• Øvre grund: Vibrationsamplitude vs. hastighed
• Nederste grund: Fasevinkel vs. hastighed
• Kritisk hastighedssignatur: Amplitudetop med tilsvarende 180° faseforskydning
• Flere plots: Separate plots for hver måleplacering og -retning

Vandfaldsgrund

Vandfaldsgrunde tilbyde 3D-visualisering:

• X-akse: Frekvens (Hz eller ordner)
• Y-akse: Hastighed (omdr./min.)
• Z-akse (farve): Vibrationsamplitude
• 1× Komponent: Vises som diagonal linjesporing med hastighed
• Naturlige frekvenser: Vises som vandrette linjer (konstant frekvens)
• Skæringspunkter: Hvor 1× linjen krydser den naturlige frekvenslinje = kritisk hastighed

Polarplot

• Vibrationsvektorer plottet ved flere hastigheder
• Karakteristisk spiralmønster, når hastigheden falder gennem kritiske hastigheder
• Faseskift tydeligt synlige

Coastdown vs. Runup-test

Fordele ved kystnedstigning

• Ingen ekstern strøm kræves: Frakobl blot drevet og lad maskinen rulle
• Langsommere deceleration: Mere tid ved hver hastighed, bedre opløsning
• Sikrere: Systemet mister naturligt energi i stedet for at genvinde den
• Mindre stress: Kritiske hastigheder passeret med faldende energi

Fordele ved opstart

• Kontrolleret acceleration: Kan kontrollere hastigheden gennem kritiske hastigheder
• Del af normal opstart: Data indsamlet under rutinemæssig opstart
• Aktive betingelser: Procesbelastninger til stede, mere repræsentative for driften

Sammenligningsovervejelser

• Temperatureffekter: Opstart udført kold; nedkøring fra varme driftsforhold
• Lejestivhed: Kan variere mellem varm (coastdown) og kold (runup)
• Friktion og dæmpning: Temperaturafhængig, påvirker peak amplituder
• Datasammenligning: Forskelle mellem data om tilløb og friløb kan afsløre termiske eller belastningsmæssige effekter

Applikationer og brugsscenarier

Idriftsættelse af nyt udstyr

• Bekræft, at kritiske hastigheder stemmer overens med designforudsigelser
• Bekræft tilstrækkelige separationsmarginer
• Valider rotordynamiske modeller
• Etabler basisdata til fremtidig reference

Fejlfinding af vibrationsproblemer

• Afgør om høj vibration er hastighedsrelateret (resonans)
• Identificer tidligere ukendte kritiske hastigheder
• Vurder virkningerne af ændringer eller reparationer
• Skeln resonans fra andre vibrationskilder

Procedurer for afbalancering

• For fleksible rotorer, kystlinje identificerer hvilke transportformer der skal afbalanceres
• Bestemmer passende afbalanceringshastigheder
• Bekræfter forbedring efter modal balancering

Ændringsbekræftelse

• Efter lejeskift skal kritiske hastighedsskift kontrolleres
• Efter ændringer i masse eller stivhed, bekræft forudsagte ændringer i den naturlige frekvens
• Sammenlign data før/efter kystlinje for at kvantificere forbedringen

Bedste praksis for Coastdown-testning

Sikkerhedshensyn

• Sørg for, at alt personales bevidsthedstest er i gang
• Overvåg vibrationer nøje for uventede resonanser
• Have nødafbrydelsesfunktion tilgængelig
• Ryd området omkring udstyret under testen
• Hvis der opstår for store vibrationer, overvej nødstop i stedet for at fuldføre friløbet

Datakvalitet

• Tilstrækkelig decelerationshastighed: Ikke for hurtig (utilstrækkelige datapunkter ved hver hastighed) eller for langsom (termiske ændringer under testen)
• Stabile forhold: Minimer ændringer i procesvariabler under test
• Flere løb: Udfør 2-3 friløb for at verificere repeterbarhed
• Alle målesteder: Registrer data ved alle pejlinger samtidigt

Dokumentation

• Registrer driftsforhold (temperatur, belastning, konfiguration)
• Indfang komplette vibrations- og hastighedsdata
• Generer standard analyseplots (Bode, vandfald, polar)
• Identificér og markér alle fundne kritiske hastigheder
• Sammenlign med designforudsigelser eller tidligere testdata
• Arkivér data til fremtidig reference

Fortolkning af resultater

Identifikation af kritiske hastigheder

• Se efter amplitudetoppe i Bode-plottet
• Bekræft med 180° faseforskydning
• Bemærk den hastighed, hvormed toppen opstår
• Beregn separationsmargen ud fra driftshastighed

Vurdering af sværhedsgrad

• Peak Amplitude: Hvor højt når vibrationerne ved kritisk hastighed?
• Maksimal skarphed: Skarp top indikerer lav dæmpning, potentielt problem
• Driftsnærhed: Hvor tæt er driftshastigheden på kritiske hastigheder?
• Acceptabilitet: Kræver typisk ±15-20% separationsmargin

Avanceret analyse

• Ekstrakt tilstandsformer fra flerpunktsmålinger
• Beregn dæmpningsforhold ud fra peak-karakteristika
• Identificér fremadrettede vs. bagudrettede hvirveltilstande
• Sammenlign med Campbell-diagrammet forudsigelser

Friløbstest er et vigtigt diagnostisk værktøj inden for rotordynamik, der leverer empiriske data, der supplerer analytiske forudsigelser og afslører den faktiske dynamiske adfærd af roterende maskiner under reelle driftsforhold.

---

← Tilbage til hovedindekset