Messung der relativen Rotorschwingung mit berührungslosen linearen Wegsensoren.

Mit dem Balanset-1A können Sie die relative Schwingung des Rotors mit Hilfe von berührungslosen linearen Encodern messen.

1.1 Auswahl des Sensortyps und Einstellung.
Je nach Aufgabenstellung können entweder Schwingungssensoren oder Wegsensoren zur Messung eingesetzt werden.
Um den Sensortyp auszuwählen, muss auf der Tafel "Sensortyp" (unten im Hauptfenster) das Feld "Vibro" oder "Linear" markiert werden.

Abb. 1. Das Hauptarbeitsfenster des Programms Balanset.T

Bevor Sie mit der Messung beginnen, müssen Sie sicherstellen, dass die Umrechnungskoeffizienten der Sensoren korrekt eingestellt sind. Zu diesem Zweck drücken Sie die Taste "F4-Einstellungen" im Hauptarbeitsfenster des Programms (siehe Abb. 1) und gehen zum Einstellungsfenster für die Eingabe der Umrechnungskoeffizienten (siehe Abb. 2).
In dem in Abb. 2 dargestellten Arbeitsfenster sind in den entsprechenden Feldern die Umrechnungskoeffizienten von Linear- und Vibrationssensoren einzugeben. Diese Koeffizienten sind im Gerätepass angegeben. Normalerweise brauchen Sie sie nicht zu ändern.
Für die linearen Wegsensoren, die im Balanset-1A-Gerät verwendet werden, sind die Umwandlungskoeffizienten jeweils gleich:
Kprl1= 0,94 mV/μm (Umwandlungskoeffizient des Sensors des ersten Kanals);
Kprl2 = 0,94 mV/μm (Umwandlungskoeffizient des Sensors des zweiten Kanals.
Für einen ordnungsgemäßen Betrieb muss das Längenmessgerät in einem bestimmten Abstand von der Oberfläche des Messobjekts installiert werden. Der Nennabstand zwischen der Oberfläche und dem Ende des Sensors beträgt 3,5 mm. In diesem Fall liegt am Sensorausgang eine konstante Spannung von 2,48 Volt an. Diese Spannung wird in den Feldern "Kanal1" und "Kanal2" für den ersten bzw. zweiten Kanal angezeigt.
Um ihn zu kompensieren, müssen Sie die Taste "Remove DC" drücken. Ein kleiner Rest-Offset wird die Messung nicht beeinträchtigen.

Abb. 2. Arbeitsfenster für die Eingabe von Umrechnungskoeffizienten und die Auswahl des Typs der verwendeten Sensoren

Achtung!
Die angegebenen Werte des Nennspiels und die Umrechnungsfaktoren der Längenmessgeräte sind für Rotoren aus Stahl angegeben.
Für Rotoren aus anderen Metallen (Kupfer, Bronze, Aluminium) sollten die Nennluft und die Umwandlungskoeffizienten der Sensoren vom Benutzer durch Kalibrierung experimentell bestimmt werden.

Zum Speichern der geänderten Parameter drücken Sie die Taste "OK". Die neuen Parameter werden in einer Datei gespeichert und für weitere Messungen verwendet.

1.2 Messung des Rundlaufs des Rotors.
Die Rundlaufabweichung des Rotors kann mit berührungslosen Tastern in zwei Ebenen nach dem in Abb. 3 dargestellten Schema gemessen werden.
Zur Messung und Darstellung der Zeitfunktion und des Rundlaufspektrums des Rotors müssen gegebenenfalls eine Reihe vorbereitender Maßnahmen durchgeführt werden, darunter
- wählen Sie diametrale Abschnitte des Rotors aus, in denen die Messungen durchgeführt werden sollen;
- berührungslose lineare Wegsensoren 5 und 6 und Phasenwinkelsensor 7 mit speziellen Vorrichtungen (z. B. Magnetstativen) auf dem Maschinenbett zu installieren;
- Schließen Sie die Näherungssensoren der linearen Bewegung an die Anschlüsse X1 und X2 und den Phasenwinkelsensor an den Anschluss X3 der Messeinheit an;
- stellen Sie für jedes Längenmessgerät einen Nennmessspalt ∆ zwischen der Rotoroberfläche und dem Messwertaufnehmer ein (für den Rotor aus Stahl ∆ = 3,5 mm);
- die für die Auslösung des Phasenwinkelsensors 7 erforderliche Reflexionsmarke auf dem Rotor anbringen und die Auslösung des Sensors überprüfen;
- Schließen Sie die Messeinheit an den Computer an.

Abb. 3. Messung des Rundlaufs des Rotors

Wenn Sie im Hauptarbeitsfenster (siehe Abb. 1) die Taste "F8 - Diagramme" drücken, erscheint auf dem Computerbildschirm das Arbeitsfenster "Diagramme" (siehe Abb. 5), mit dem Sie verschiedene Arten von Diagrammen zum Rundlauf des Rotors erstellen können.

Abb. 5. Das Arbeitsfenster des Modus "Diagramme"

Wenn Sie in diesem Fenster auf die Schaltfläche "Breitbandschwingung" klicken, wird die Zeitfunktion des Rotorrundlaufs angezeigt.
Wird die Schaltfläche "Drehfrequenzschwingung" gedrückt, wird die Zeitfunktion der reziproken Komponente des Rotorrundlaufs angezeigt.
Wenn Sie die Schaltfläche "Oberschwingungen (1/U)" drücken, wird auf dem Display eine Zerlegungsgrafik des Rotorrundlaufs in eine Oberschwingungsreihe angezeigt. Die erste Oberschwingung entspricht dem Schwingungswert bei der umgekehrten Rotorfrequenz (1x), die zweite - bei der doppelten Frequenz (2x), usw.
Durch Drücken der Taste "Spektrum (Hz)" zeigt das Display das Spektrum des Rundlaufs des Rotors an.
Durch Drücken der Taste "Orbit" wird die Kurve der Rotorumlaufbahn (Präzession) angezeigt.

1.3 Konstruktion der Rotorbahnkurve.

Die Konstruktion der Rotorbahnkurve kann nach dem in Abb. 6 gezeigten Schema erfolgen.

Abb. 6. Schema der Rotorbahnmessung 1a - Rotor (Endansicht); 1b - Rotor (Seitenansicht); 2, 3 - berührungslose Sensoren; 4 - Reflexionsmarke des Phasenwinkelsensors.

Um eine Messung durchzuführen und ein entsprechendes Diagramm zu erstellen, sind eine Reihe von vorbereitenden Maßnahmen erforderlich, unter anderem:
- die berührungslosen linearen Encoder 2 und 3 in einem der diametralen Abschnitte des Rotors in einem Winkel von 90° zueinander anbringen, wobei die Messachse des Encoders 2 mit der X-Achse und die Messachse des Encoders 3 mit der Y-Achse übereinstimmen muss;
- stellen Sie den Nennmessspalt ∆x (∆u) zwischen der Rotoroberfläche und dem Messelement jedes Längenmessgeräts ein (für Stahl ∆ = 3,5 mm);
- den Phasenwinkelsensor (in der Abbildung nicht dargestellt) in der X-Z-Ebene in Übereinstimmung mit der Installationsebene des berührungslosen Sensors 2 anbringen;
- eine Reflexionsmarke 4 auf dem Rotor 1 in der X-Z-Ebene setzen, die für den Betrieb des Phasenwinkelsensors erforderlich ist;
- Schließen Sie die berührungslosen Längenmessgeräte 2 und 3 an die Anschlüsse X1 und X2 und das Phasenwinkelmessgerät an den Anschluss X3 der Messeinheit an;
- Schließen Sie die Messeinheit an den Computer an.
So starten Sie die Messung der Rotorumlaufbahn im Hauptarbeitsfenster (siehe Abb. 1)
Drücken Sie die Taste "F8 - Diagramme" und gehen Sie zum Arbeitsfenster "Diagramme" (siehe Abb. 5), das dazu dient, verschiedene Arten von Diagrammen des Rundlaufs des Rotors zu erstellen.
In diesem Arbeitsfenster müssen Sie die Taste "Orbit" drücken, woraufhin das Arbeitsfenster auf dem Computerbildschirm erscheint, in dem der erforderliche Messzyklus durchgeführt wird (siehe Abb. 7).

Abb.7. Diagramm der Rotorumlaufbahn. Balanset-Software.

Um die Arbeit im angegebenen Arbeitsfenster (siehe Abb. 7) fortzusetzen, müssen Sie die Rotordrehung einschalten und durch Drücken der Taste "F9 - RUN" die Messung der Momentanwerte des Rundlaufs des Rotors Sxi und Sui für einen Zeitraum, der einer Rotorumdrehung entspricht, durchführen.
Die während der Messung ermittelten Momentanwerte Sxi und Sui werden zur Berechnung der Bahnkoordinaten des gesteuerten Rotors verwendet, die nach folgender Formel erfolgt:

S∑i = √ (Sxi² + Syi²) (1)

wobei S∑i der für den i-ten Punkt der Kurve berechnete Momentanwert der Koordinate der Rotorbahn ist;
Sxi - Momentanwert des Rundlaufs des Rotors, gemessen in der Koordinate X mit dem Sensor 1 im i-ten Punkt;
Sxi - Momentanwert des Radialschlags des Rotors, gemessen in der Koordinate Y mit Sensor 2 im i-ten Punkt.