Κατανόηση του διαγράμματος τροχιάς άξονα στην ανάλυση κραδασμών
A τροχιάς άξονα είναι ένα διάγραμμα που δείχνει τη διαδρομή που διαγράφει το γεωμετρικό κέντρο ενός περιστρεφόμενου άξονα κατά τη διάρκεια μιας ή περισσοτέρων στροφών. Πρόκειται για μια δισδιάστατη εικόνα της κίνησης του άξονα εντός του διάκενο ρουλεμάν, σαν να κοιτάζατε κατευθείαν στο τέλος του άξονα. Αυτή η ισχυρή διάγνωση δημιουργείται με την τοποθέτηση ενός ζεύγους μη-επαφής ανιχνευτές εγγύτητας 90 μοίρες μεταξύ τους - συνήθως σε διάταξη Χ-Υ - και απεικονίζοντας τα σήματα ταυτόχρονης μετατόπισής τους το ένα έναντι του άλλου και όχι έναντι του χρόνου.
1. Γιατί το διάγραμμα τροχιάς είναι τόσο χρήσιμο
Ένα πρότυπο χρονική κυματομορφή ή Φάσμα FFT δείχνει της δόνησης σε μία μόνο κατεύθυνση. Το διάγραμμα τροχιάς συνδυάζει δύο κάθετες κατευθύνσεις για να δώσει μια πλήρη εικόνα της δυναμικής κίνησης του άξονα, επιτρέποντας στους αναλυτές να απεικονίσουν το πραγματικό σχήμα και την κατεύθυνση της κίνησης αντί να την συμπεράνουν. Αυτή η πρόσθετη διάσταση παρέχει ανεκτίμητες ενδείξεις για τη διάγνωση ενός ευρέος φάσματος βλαβών, γι' αυτό και η τροχιά αποτελεί ακρογωνιαίο λίθο του δυναμική του ρότορα ανάλυση - ειδικά για τα υψηλής ταχύτητας, κρίσιμα μηχανήματα που είναι εφοδιασμένα με υγρά φιλμ έδρανα ολίσθησης, όπως τουρμπίνες, συμπιεστές και μεγάλες γεννήτριες.
Επειδή οι ανιχνευτές μετρούν τη μετατόπιση απευθείας έναντι του ρουλεμάν, η τροχιά αποκαλύπτει επίσης πού βρίσκεται ο άξονας εντός του διακένου του, όχι μόνο πόσο κινείται - πληροφορίες για ένα τοποθετημένο στο περίβλημα επιταχυνσιόμετρο απλά δεν μπορεί να παράσχει. Προσθέτοντας ένα ταχύμετρο ή Keyphasor σημάδι σφραγίζει κάθε επανάσταση στην τροχιά, καθορίζοντας την φάση και καθιστώντας την κατεύθυνση της μετάπτωσης αδιαμφισβήτητη.
2. Πώς να ερμηνεύσετε τα σχήματα τροχιάς
Το σχήμα, το μέγεθος και ο προσανατολισμός της τροχιάς αποτελούν άμεσους δείκτες των δυνάμεων που ασκούνται στον ρότορα. Ένας έμπειρος αναλυτής μπορεί να διαγνώσει την κατάσταση μιας μηχανής απλώς εξετάζοντας το σχήμα της τροχιάς.
Κυκλική ή ελλειπτική τροχιά
Μια απλή κυκλική ή ελλειπτική τροχιά, με κέντρο το ρουλεμάν, υποδηλώνει συνήθως έναν καλά συμπεριφερόμενο ρότορα, στον οποίο κυριαρχεί μια μόνο συχνότητα - συνήθως ανισορροπία. Η τροχιά θα είναι κυκλική εάν η δυσκαμψία της στήριξης του εδράνου είναι η ίδια και προς τις δύο κατευθύνσεις (ισοτροπική) και ελλειπτική εάν η δυσκαμψία διαφέρει οριζόντια και κάθετα (ανισοτροπική), κάτι που είναι πολύ συνηθισμένο στην πράξη επειδή τα περισσότερα μηχανήματα είναι πιο δύσκαμπτα κάθετα από ό,τι οριζόντια.
Παραμορφωμένη, Σχήμα-8 ή Μπανάνα-σχήμα τροχιάς
Όταν η τροχιά παραμορφώνεται από μια απλή έλλειψη, πολλαπλές συχνότητες επηρεάζουν την κίνηση του άξονα:
- A «μπανανοειδής» ή ημισεληνοειδής τροχιά συχνά συνδέεται με κακή ευθυγράμμιση, όπου υπάρχουν και οι συχνότητες 1× και 2×.
- A σχήμα 8 είναι ένα κλασικό σημάδι μιας ισχυρής συνιστώσας 2×, ένας κλασικός δείκτης κακής ευθυγράμμισης του άξονα. Ένα σχήμα 8 με εσωτερικό βρόχο υποδηλώνει συχνά μια πιο σοβαρή κατάσταση ή την παρουσία τριβής.
Τροχιές με στροφές ή αιχμηρές γωνίες
Οι απότομες αλλαγές κατεύθυνσης, τα επίπεδα τμήματα ή οι “κάμψεις” στην τροχιά αποτελούν ισχυρές ενδείξεις τριβή ρότορα-στάτορα. Δείχνουν ότι η κίνηση του άξονα περιορίζεται στιγμιαία καθώς έρχεται σε επαφή με ένα σταθερό εξάρτημα, όπως ένα ρουλεμάν, ένα τσιμούχας, ή το περίβλημα του μηχανήματος.
Εξαιρετικά ακανόνιστες τροχιές
Μια τροχιά που είναι ακανόνιστη, ασταθής ή φαίνεται γεμάτη “θόρυβο” μπορεί να σηματοδοτεί σοβαρή μηχανική βλάβη. χαλαρότητα, αστάθεια που προκαλείται από ρευστό, όπως στροβιλισμός λαδιού ή μαστίγιο, ή συνθήκες τυρβώδους ροής σε αντλία ή συμπιεστή.
3. Κατεύθυνση της μετάπτωσης: Προς τα εμπρός έναντι της αντίστροφης
Η κατεύθυνση προς την οποία εντοπίζεται η τροχιά, σε σχέση με την κατεύθυνση περιστροφής του άξονα, αποτελεί από μόνη της βασικό διαγνωστικό παράγοντα:
- Εμπρόσθια μετάπτωση: τα ίχνη της τροχιάς έχουν την ίδια κατεύθυνση με την περιστροφή του άξονα. Αυτή είναι η κανονική συμπεριφορά για δυνάμεις όπως η ανισορροπία.
- Αντίστροφη μετάπτωση: τα ίχνη της τροχιάς είναι αντίθετα από την περιστροφή του άξονα. Αυτή είναι μια μη φυσιολογική κατάσταση και μπορεί να υποδεικνύει ρωγμή άξονα, μια σοβαρή τριβή ή ορισμένοι τύποι αστάθειας που προκαλείται από υγρά.
Η διάκριση των δύο προϋποθέτει το σήμα φάσης μία φορά ανά περιστροφή- χωρίς αυτό η τροχιά δείχνει το σχήμα αλλά όχι την έννοια με την οποία ταξιδεύει, και η διαγνωστική διάκριση χάνεται.
4. Η τροχιά στη διαγνωστική πεδίου
Οι μόνιμα εγκατεστημένοι ανιχνευτές προσέγγισης που τροφοδοτούν ένα σύστημα παρακολούθησης είναι ο τρόπος του εγχειριδίου για τη σύλληψη μιας τροχιάς σε μεγάλες κρίσιμες μηχανές, αλλά η βασική αρχή - δύο σήματα κάθετης μετατόπισης που απεικονίζονται το ένα έναντι του άλλου με αναφορά φάσης - είναι εξίσου διαθέσιμη στον μηχανικό πεδίου. Ένα φορητό όργανο δύο καναλιών, όπως το Balanset-1A μετρά συγχρονισμένο πλάτος και φάση σε δύο επίπεδα ταυτόχρονα, οπότε μόλις μια τροχιά ή ένα φάσμα επιβεβαιώσει ότι ανισορροπία είναι η κυρίαρχη δύναμη, η ίδια ρύθμιση μεταφέρεται κατευθείαν στο επιτόπιας ζυγοστάθμισης και επαλήθευση της διορθωμένης κατάστασης. Όταν η τροχιά αποκαλύπτει κακή ευθυγράμμιση, τριβή ή αστάθεια, η διαπίστωση αυτή κατευθύνει το έργο προς την ευθυγράμμιση ή τη μηχανική διόρθωση και όχι προς την εξισορρόπηση.
Τροχιά μετατόπισης έναντι τροχιάς ταχύτητας
Οι δύο δεν αποτελούν την ίδια μέτρηση, και η διαφορά καθορίζει τι δικαιούστε να συμπεράνετε από την εικόνα. Ένα ζεύγος αισθητήρων εγγύτητας διαβάζει τον άξονα μετατόπιση σε σχέση με το έδρανο, ώστε το διάγραμμα να είναι ένας πραγματικός χάρτης της θέσης του σβώλου μέσα στο διάκενό του, και το DC μέρος του ίδιου σήματος δίνει την άξονας. Ένας φορητός αναλυτής δύο καναλιών με επιταχυνσιόμετρα στερεωμένα στα περιβλήματα των εδράνων σχεδιάζει δύο ταχύτητα κανάλια το ένα ως προς το άλλο, σε mm/s: αυτό που βλέπετε είναι η κίνηση του περιβλήματος, όχι η θέση του άξονα.
Αυτό που επιβιώνει από την αλλαγή του αισθητήρα είναι η γεωμετρία. Το σχήμα, ο προσανατολισμός και η κατεύθυνση προποδισμού καθορίζονται από το μοτίβο των δυνάμεων που ασκούνται στον ρότορα και όχι από τον αισθητήρα, οπότε οι γνωστές οικογένειες εξακολουθούν να εμφανίζονται — μια ομαλή έλλειψη όταν κυριαρχεί το 1×, μια ημισέληνος ή ένα σχήμα 8 όταν υπάρχει ισχυρή συνιστώσα 2×, πεπλατυσμένες πλευρές και τσακίσεις όταν κάτι τρίβεται. Αυτό που δεν επιβιώνει είναι η απόλυτη θέση: μια τροχιά ταχύτητας δεν μπορεί να σας πει πόσο διάκενο έχει απομείνει, και δεν μπορεί να επανακλιμακωθεί σε μικρόμετρα κίνησης του άξονα. Χρησιμοποιήστε τη στο πεδίο για να εντοπίσετε την οικογένεια βλάβης· καταφύγετε σε αισθητήρες εγγύτητας όταν το ερώτημα είναι πού βρίσκεται πράγματι ο άξονας.
Πού βρίσκεται η τροχιά στο λογισμικό Balanset
Σε ένα Balanset-1A, η τροχιά είναι μία καρτέλα του παραθύρου μετρητή κραδασμών, που ανοίγει με το πλήκτρο F5 από το κύριο παράθυρο· το παράθυρο απαιτεί firmware συσκευής 5.5.0 ή νεότερο. Η καρτέλα «X-Y Orbit» σχεδιάζει το κανάλι 1 σε έναν άξονα έναντι του καναλιού 2 στον άλλο με κλίμακα αξόνων 1:1, ώστε ένας κύκλος στην οθόνη να είναι πράγματι κύκλος και όχι τεχνούργημα ανισοβαρών αξόνων. Στο τετρακάναλο Balanset-4A, μια δεύτερη τροχιά, για τα κανάλια 3 και 4, σχεδιάζεται κάτω από την πρώτη.
Ένας διακόπτης πάνω από το γράφημα καθορίζει τι σχεδιάζεται:
| Ιδιομορφή | Τι απεικονίζεται | Πότε είναι η κατάλληλη προβολή |
|---|---|---|
| Μη συγχρονισμένο | Η ακατέργαστη τροχιά, χωρίς αναφορά περιστροφής | Δεν υπάρχει διαθέσιμο στροφόμετρο, ή θέλετε να δείτε ό,τι περιέχει το σήμα |
| Συγχρονισμένο (ακατέργαστο) | Οι πιο πρόσφατες περιστροφές επικαλυπτόμενες, ευθυγραμμισμένες με το σημάδι του στροφομέτρου | Αξιολόγηση επαναληψιμότητας — ένα σταθερό, κλειστό σχήμα σημαίνει ότι η κίνηση επαναλαμβάνεται περιστροφή μετά από περιστροφή |
| 1× | Μόνο η περιστροφική συνιστώσα: μια καθαρή έλλειψη που συμφωνεί με τις ενδείξεις V·o και F | Επιβεβαίωση του διανύσματος ανισορροπίας πριν την εξισορρόπηση |
Χωρίς σημάδι στροφομέτρου, οι δύο συγχρονισμένες λειτουργίες δεν έχουν τίποτα με το οποίο να συγχρονιστούν, το πρόγραμμα το αναφέρει στον τίτλο του γραφήματος, και το «Μη συγχρονισμένο» γίνεται η μόνη ειλικρινής προβολή. Αυτή είναι η πρακτική μορφή του σημείου που αναφέρθηκε στην ενότητα 3: καμία αναφορά μία φορά ανά περιστροφή, καμία κατεύθυνση προποδισμού.
Ανάγνωση των τιμών δίπλα στην τροχιά
Τα πλακίδια δίπλα στο γράφημα φέρουν τρεις τιμές ανά επίπεδο μέτρησης, και μαζί αποτελούν τον ταχύτερο διαθέσιμο έλεγχο λογικής πριν αρχίσετε να ερμηνεύετε τα σχήματα:
- V·s — ταχύτητα RMS ευρείας ζώνης σε ολόκληρη τη ζώνη λειτουργίας, σε mm/s.
- V·o — μόνο η συνιστώσα 1×, στη συχνότητα περιστροφής, σε mm/s.
- F - το φάση αυτής της συνιστώσας 1×, σε μοίρες.
Η περιστροφική συνιστώσα αποτελεί μέρος του συνόλου εκ κατασκευής, οπότε το V·o δεν μπορεί ποτέ να υπερβεί το V·s, και ο λόγος μεταξύ τους προβλέπει την τροχιά πριν καν την κοιτάξετε. Όταν το V·o βρίσκεται κοντά στο V·s, σχεδόν όλη η ενέργεια βρίσκεται στο 1×, η τροχιά καταρρέει σε μια καθαρή έλλειψη, και ανισορροπία είναι η κυρίαρχη δύναμη. Όταν το V·o είναι αισθητά μικρότερο, η διαφορά αποτελείται από αρμονικές και θόρυβο ευρείας ζώνης — και είναι ακριβώς αυτό το υπόλοιπο που λυγίζει την έλλειψη σε ημισελήνους, σχήματα 8 και τσακίσεις όπως περιγράφηκε στην ενότητα 2. Μια σοβαρά παραμορφωμένη τροχιά που αναφέρεται μαζί με V·o ≈ V·s αποτελεί αντίφαση, και η οργανολογία είναι το πρώτο πράγμα που πρέπει να ελεγχθεί.
Κάτω από κάθε επίπεδο βρίσκεται μια μπάρα σταθερότητας: γκρι όσο η ένδειξη ακόμη μεταβάλλεται, πράσινη μόλις ο συντελεστής διακύμανσης των τελευταίων δώδεκα τιμών ροής πέσει κάτω από 10%, πορτοκαλί όταν η διασπορά υπερβαίνει το 20%. Μια τροχιά που καταγράφηκε ενώ η μπάρα είναι πορτοκαλί δεν αποτελεί διάγνωση — είναι μια φωτογραφία ενός μηχανήματος που δεν έχει ακόμη σταθεροποιηθεί.
Επιβεβαίωση του σχήματος με βάση το φάσμα
Η τροχιά σας λέει ότι κάτι παραμορφώνει την έλλειψη· το φάσμα σας λέει ποια τάξη είναι υπεύθυνη. Η καρτέλα «Wave Spectrum» του ίδιου παραθύρου δείχνει την κυματομορφή από πάνω και το φάσμα ταχύτητας από κάτω, με διακεκομμένους οδηγούς τοποθετημένους σε ακριβή πολλαπλάσια της μετρημένης ταχύτητας περιστροφής και όχι στην πλησιέστερη ψηλή ράβδο — έτσι μια κορυφή που χάνει το σημάδι της δεν είναι καθόλου αρμονική της ταχύτητας του άξονα και ανήκει αντ' αυτού σε έδρανα, οδόντωση γραναζιών ή διέλευση πτερυγίων. Μια κυρίαρχη συνιστώσα 2× δίπλα σε μια τροχιά σε σχήμα ημισελήνου ή 8 υποδεικνύει κακή ευθυγράμμιση· μια κορυφή μεταξύ 0,43× και 0,48× κάτω από μια ασταθή, μεταβαλλόμενη τροχιά είναι η υπογραφή στροβιλισμός λαδιού· περιεχόμενο ευρείας ζώνης με πεπλατυσμένες πλευρές τροχιάς υποδεικνύει τριβή.
Ο επιλογέας κάτω από το γράφημα εναλλάσσει το φάσμα μεταξύ ταχύτητας και επιτάχυνσης. Η ταχύτητα είναι ο άξονας που πρέπει να χρησιμοποιείται όταν συλλογίζεστε για την τροχιά, επειδή η ίδια η τροχιά σχεδιάζεται από τα κανάλια ταχύτητας.
Παρακολουθώντας την τροχιά μέσα από έναν συντονισμό
Μια τροχιά είναι ένα στιγμιότυπο σε μία ταχύτητα, και το σχήμα μπορεί να αλλάξει εντελώς λίγες εκατοντάδες RPM μακριά. Η καρτέλα «Run-down» καταγράφει αντ' αυτού ολόκληρη την επιβράδυνση: το πλάτος και η φάση 1× καταγράφονται σε σχέση με την πτωτική ταχύτητα, μία ακατέργαστη τιμή ανά περιστροφή χωρίς εξομάλυνση, έως ένα κατώφλι διακοπής που μπορεί να οριστεί οπουδήποτε μεταξύ 100 και 2000 RPM και έχει προεπιλογή 300. Ένας συντονισμός αναγγέλλεται ως κορυφή πλάτους συνοδευόμενη από περιστροφή φάσης περίπου 180° — η ίδια κρίσιμη ταχύτητα που Διάγραμμα Campbell προβλέπει πού μια γραμμή διέγερσης διασχίζει μια καμπύλη φυσικής συχνότητας. Η πλήρης αναφορά run-down διατηρεί την τροχιά X-Y που καταγράφηκε στην ταχύτητα λειτουργίας μαζί με αυτές τις καμπύλες, ώστε το σχήμα και ο χάρτης συντονισμών να καταλήγουν σε ένα ενιαίο έγγραφο.
5. Τι δείχνει ένα διάγραμμα τροχιάς
Εν ολίγοις, ένα απλό διάγραμμα τροχιάς παρέχει πληθώρα πληροφοριών με μια ματιά:
- Το συνολικό πλάτος της δόνησης του άξονα.
- – Το σχήμα της κίνησης του άξονα, το οποίο βοηθά στον εντοπισμό του τύπου σφάλματος.
- Η κατεύθυνση της μετάπτωσης, προς τα εμπρός ή προς τα πίσω.
- Η μέση θέση του άξονα εντός του διακένου έδρασης - η άξονας.
Αναλύοντας σε συνδυασμό με το φάσμα FFT και τη χρονική κυματομορφή, η τροχιά επιτρέπει στον αναλυτή να φτάσει σε μια πολύ σίγουρη και λεπτομερή ανάλυση. διάγνωση της δυναμικής συμπεριφοράς μιας μηχανής — συνδυάζοντας το “πόσο”, το “τι σχήμα” και το “προς ποια κατεύθυνση” σε μία αποφασιστική εικόνα.
