Analyse des Anlaufs in rotierenden Maschinen
Definition: Was ist Anlauf?
Anlauf Der Anlauf- oder Beschleunigungstest (auch Anlauf- oder Beschleunigungstest genannt) ist der Prozess, bei dem eine rotierende Maschine aus dem Stillstand (oder bei niedriger Drehzahl) auf ihre normale Betriebsdrehzahl beschleunigt wird, während gleichzeitig die Überwachung erfolgt. Vibration und andere Parameter. In Rotordynamik Bei der Analyse ist ein Anlauftest ein Diagnoseverfahren, das Schwingungsdaten während der gesamten Beschleunigung aufzeichnet und wichtige Informationen liefert über kritische Geschwindigkeiten, Resonanz Eigenschaften und wie sich die Maschine während des Anlaufvorgangs verhält.
Anlauftests ergänzen Küstenprüfung und wird häufig bei routinemäßigen Startvorgängen durchgeführt, was es zu einer bequemen Methode für die periodische Beurteilung der Rotordynamik macht, ohne dass spezielle Abschaltprozeduren erforderlich sind.
Zweck und Anwendungen
1. Überprüfung der kritischen Geschwindigkeit
Das Hauptziel von Anlauftests ist die Identifizierung und Charakterisierung kritischer Geschwindigkeiten:
- Die Schwingungsamplitude erreicht ihren Höhepunkt, wenn die Maschine jede kritische Geschwindigkeit durchläuft.
- Die maximale Amplitude zeigt an, dass Dämpfung Niveau und Schweregrad
- Charakteristik 180° Phase Schicht bestätigt Resonanz
- Identifiziert alle kritischen Drehzahlen zwischen Null und Betriebsdrehzahl
2. Validierung des Startvorgangs
Bestätigt, dass die Startprozeduren angemessen sind:
- Beschleunigungsrate, die ausreicht, um kritische Geschwindigkeiten schnell zu durchlaufen
- Die Schwingungsamplituden bleiben innerhalb sicherer Grenzen
- Thermische Ausdehnungseffekte während der Aufwärmphase
- Alle Geschwindigkeitshalteperioden sind korrekt positioniert.
3. Inbetriebnahme und Abnahmeprüfung
- Erststartprüfung neuer Geräte
- Nachweis, dass die Konstruktionsvorgaben erfüllt werden
- Erhebung von Basisdaten für zukünftige Vergleiche
- Validierung von Rotordynamikmodellen und -vorhersagen
4. Regelmäßige Gesundheitsuntersuchung
- Vergleichen Sie den aktuellen Anlauf mit historischen Basiswerten
- Änderungen an kritischen Geschwindigkeitsstellen erkennen (Hinweise auf mechanische Veränderungen)
- Erhöhungen der Schwingungsamplitude bei kritischen Drehzahlen identifizieren (reduzierte Dämpfung, erhöhte Unwucht)
- Frühwarnung vor sich entwickelnden Problemen
Anlauftestverfahren
Vorbereitung des Tests
- Sensorinstallation: Montieren Beschleunigungsaufnehmer oder Geschwindigkeitsaufnehmer an jedem Lager in horizontaler und vertikaler Richtung
- Phasenreferenz: Installieren Sie Drehzahlmesser oder Schlüsselphasengeber zur Geschwindigkeits- und Phasenmessung
- Datenerfassungssystem: Für kontinuierliche Hochgeschwindigkeitsaufzeichnung während des Startvorgangs konfigurieren.
- Sicherheitssysteme: Prüfen Sie die Funktionsfähigkeit aller Sicherheitssysteme und stellen Sie die Auslöseschwellen für Vibrationen ein.
Testausführung
- Anfangszustand: Maschine im Ruhezustand, alle Systeme bereit
- Aufnahme starten: Beginnen Sie die Datenerfassung vor dem Starten des Antriebs.
- Startup initiieren: Befolgen Sie das normale oder modifizierte Startverfahren.
- Kontrollierte Beschleunigung: Beschleunigen Sie mit einer definierten Rate durch kritische Geschwindigkeiten.
- Kontinuierliche Überwachung: Vibrationswerte in Echtzeit überwachen – für mehr Sicherheit
- Betriebsgeschwindigkeit erreichen: Fortsetzung des normalen Betriebszustands
- Stabilisieren: Thermischen und mechanischen Ausgleich ermöglichen
- Aufnahme stoppen: Erfassung des gesamten transienten und stationären Betriebszustands
Überlegungen zur Beschleunigungsrate
- Zu schnell: Unzureichende Datenpunkte bei jeder Geschwindigkeit, kritische Geschwindigkeiten könnten übersehen werden.
- Zu langsam: Zu langes Verweilen bei kritischen Geschwindigkeiten, potenzielles Schadensrisiko; thermische Veränderungen während des Tests
- Typischer Tarif: 100-500 U/min für die meisten Industrieanlagen
- Kritische Geschwindigkeitszonen: Kann durch bekannte kritische Geschwindigkeiten schneller beschleunigen.
Methoden der Datenanalyse
Bode-Diagramm-Analyse
Standardpräsentationsformat:
- Schwingungen aufzeichnen Amplitude im Vergleich zur Geschwindigkeit (obere Grafik)
- Phasenwinkel in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit darstellen (untere Grafik)
- Kritische Geschwindigkeiten erscheinen als Amplitudenspitzen mit Phasenübergängen
- Vergleich mit Akzeptanzkriterien und Konstruktionsvorhersagen
Wasserfall-/Kaskadendiagramm
- 3D-Diagramm zeigt Frequenzspektrum Evolution mit Geschwindigkeit
- Zeigt deutlich die 1× synchrone Komponentenverfolgung mit Geschwindigkeit
- Eigenfrequenzresonanzen erscheinen als horizontale Strukturen
- Hervorragend geeignet zur Identifizierung subsynchroner oder supersynchroner Komponenten
Auftragsverfolgung
- Analysieren Sie die Schwingungen anhand ihrer Ordnungen (Vielfache der Laufgeschwindigkeit) anstatt anhand der absoluten Frequenz.
- Die 1×-Komponente behält während des gesamten Anlaufs die gleiche Reihenfolge bei.
- Eigenfrequenzen erscheinen als sich ändernde Ordnungslinien
- Besonders nützlich für Geräte mit variabler Drehzahl
Vergleich: Anlauf vs. Auslauf
| Aspekt | Anlauf | Ausrollen |
|---|---|---|
| Richtung | Erhöhung der Geschwindigkeit | Verringerte Geschwindigkeit |
| Energiezustand | Energie hinzufügen | Energieverlust |
| Temperatur | Kalt bis warm | Warm bis kühl |
| Kontrolle | Aktiv (Zinssatz anpassbar) | Passiv (natürliche Verzögerung) |
| Dauer | Kürzere (motorisierte Beschleunigung) | Länger (nur Reibung/Windwiderstand) |
| Frequenz | Jedes Startup | Jeder Shutdown |
| Risiko | Höher (Beschleunigung in Resonanz) | Niedriger (Verzögerung außerhalb der Resonanz) |
Wann welche Methode anwenden?
- Anlauf bevorzugt: Wenn der Startvorgang kontrolliert und anpassbar ist; wenn Betriebstemperaturdaten benötigt werden; für die routinemäßige Überwachung
- Coastdown bevorzugt: Für sicherheitskritische Tests; wenn ein langsamerer Durchlauf kritischer Geschwindigkeiten erwünscht ist; wenn eine Stromabschaltung einfacher ist als ein kontrollierter Start.
- Beide Methoden: Umfassende Bewertung zum Vergleich von heißen und kalten Bedingungen, um die Konsistenz zu bestätigen.
Besondere Überlegungen für flexible Rotoren
Für flexible Rotoren Betrieb oberhalb kritischer Drehzahlen:
Mehrere kritische Geschwindigkeiten
- Muss die erste, zweite und möglicherweise dritte kritische Geschwindigkeit durchlaufen.
- Jedes erfordert eine angemessene Beschleunigungsrate
- Die gesamte Startzeit kann mehrere Minuten betragen.
- Schwingungsüberwachung bei allen kritischen Drehzahlen unerlässlich
Beschleunigungsstrategie
- Langsame Beschleunigung: Nachfolgend der erste kritische Punkt für die thermische Vorbereitung
- Schnelldurchlauf: Beschleunigen Sie zügig durch jede kritische Geschwindigkeitszone.
- Mögliche Haltepunkte: Bei mittleren Geschwindigkeiten zur thermischen Stabilisierung
- Endbeschleunigung: Auf Betriebsdrehzahlen oberhalb aller kritischen Drehzahlen
Automatisierte Anlaufsysteme
Moderne Maschinen beinhalten häufig eine automatisierte Anlaufsequenz:
- Programmierbare Beschleunigungsprofile: Optimierte Raten für jeden Geschwindigkeitsbereich
- Schwingungsbasierte Regelung: Automatische Anpassung der Rate basierend auf der gemessenen Vibration
- Temperaturverriegelungen: Die Beschleunigung beibehalten, bis die thermischen Kriterien erfüllt sind
- Sicherheitsabschaltungen: Automatische Abschaltung bei Überschreitung der Vibrationsgrenzwerte
- Datenprotokollierung: Automatische Aufzeichnung und Archivierung jedes Startvorgangs
Anlaufversuche liefern wichtige empirische Daten zum Verhalten rotierender Maschinen während des kritischen Anlaufvorgangs. Die regelmäßige Erfassung und der Vergleich von Anlaufdaten ermöglichen die frühzeitige Erkennung von sich entwickelnden Problemen, validieren Anlaufverfahren und gewährleisten ein sicheres Durchlaufen kritischer Drehzahlbereiche.
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