Medición de la vibración relativa del rotor mediante sensores de desplazamiento lineal sin contacto
Con el Balanset-1A puede medir la vibración relativa vibración del rotor mediante codificadores lineales sin contacto.
1.1 Selección del tipo de sensor y configuración
Dependiendo de la tarea, se pueden utilizar sensores de vibración o sensores de desplazamiento para las mediciones. Para seleccionar el tipo de sensor, es necesario en el panel “Tipo de sensor” (en la parte inferior de la ventana principal) marcar el campo “Vibro” o “Linear”.
Fig. 1. Ventana de trabajo principal del programa Balanset.T
Antes de iniciar la medición, es necesario asegurarse de que los coeficientes de conversión de los sensores estén configurados correctamente. Para ello, presione el botón “F4-Settings” en la ventana de trabajo principal del programa (véase la Fig. 1) y vaya a la ventana de configuración diseñada para ingresar los coeficientes de conversión (véase la Fig. 2).
En la ventana de trabajo mostrada en la Fig. 2, en los campos correspondientes se deben ingresar los coeficientes de conversión de los sensores lineales y de vibración. Estos coeficientes se especifican en el pasaporte del instrumento. Por lo general, no es necesario cambiarlos.
Para los sensores lineales desplazamiento utilizados en el conjunto del instrumento Balanset-1A, los coeficientes de conversión son respectivamente iguales a:
- Kprl1 = 0.94 mV/μm (coeficiente de conversión del sensor del canal 1);
- Kprl2 = 0.94 mV/μm (coeficiente de conversión del sensor del canal 2).
Para un funcionamiento correcto, el codificador lineal debe instalarse a una cierta distancia de la superficie del objeto de medición. El juego nominal entre la superficie y el extremo del sensor es de 3.5 mm. En este caso, hay un voltaje constante de 2.48 voltios en la salida del sensor. Este voltaje se mostrará en los campos “Channel1” y “Channel2” para el primer y segundo canal, respectivamente.
Para compensarlo, debe presionar el botón “Remove DC”. Una pequeña desviación residual no interferirá con la medición.
Fig. 2. Ventana de trabajo para ingresar coeficientes de conversión y seleccionar el tipo de sensores utilizados
¡Atención! Los valores especificados de holgura nominal y los factores de conversión de los codificadores lineales se proporcionan para rotores fabricados en acero. Para rotores fabricados en otros metales (cobre, bronce, aluminio), la holgura nominal y los coeficientes de conversión de los sensores deben determinarse experimentalmente por el usuario mediante la realización de una calibración.
Para guardar los parámetros modificados, presione el botón “OK”. Los nuevos parámetros se guardarán en un archivo y se utilizarán para mediciones posteriores.
1.2 Medición de la excentricidad de giro radial del rotor
La excentricidad de giro radial del rotor puede medirse con sondas sin contacto sondas de proximidad en dos planos según el esquema mostrado en la fig. 3. Para medir y graficar la función temporal y el espectro de excentricidad de giro del rotor, si es necesario, se deben realizar una serie de operaciones preparatorias, que incluyen:
- seleccionar las secciones diametrales del rotor en las que se realizarán las mediciones;
- instalar los sensores de desplazamiento lineal sin contacto 5 y 6 y la sonda fase de ángulo de fase 7 en la base de la máquina utilizando dispositivos especiales (por ejemplo, trípodes magnéticos);
- conectar los sensores de proximidad de movimiento lineal a los conectores X1 y X2, y la sonda de ángulo de fase al conector X3 de la unidad de medición;
- ajustar una holgura de medición nominal ∆ entre la superficie del rotor y el elemento sensible para cada codificador lineal (para el rotor fabricado en acero ∆ = 3.5 mm);
- colocar en el rotor la marca reflectante necesaria para el disparo de la sonda de ángulo de fase 7 y verificar el disparo de la sonda;
- conectar la unidad de medición a la computadora.
Fig. 3. Medición del juego radial del rotor
Si presiona el botón “F8 – Charts” en la ventana de trabajo principal (véase la Fig. 1), la pantalla de la computadora muestra la ventana de trabajo “Graphs” (véase la Fig. 5), diseñada para construir diferentes tipos de gráficas del juego radial del rotor.
Fig. 5. La ventana de trabajo del modo “Charts”
Los botones en esta ventana generan las siguientes gráficas:
- Cuando presiona el botón “Broadband vibration” en esta ventana, se muestra la función temporal del juego radial del rotor.
- Si se presiona el botón “Rotation frequency vibration”, se muestra la función temporal de la componente recíproca del juego radial del rotor.
- Si presiona el botón “Harmonics (1/rev)”, la pantalla mostrará una gráfica de descomposición del juego del rotor en una serie armónica. El primer armónico corresponde al valor de vibración a la frecuencia inversa del rotor (1x), el segundo – a la frecuencia doble (2x), etc.
- Al presionar el botón “Spectrum (Hz)” la pantalla muestra el espectro del juego radial del rotor.
- Al presionar el botón “Orbit” se muestra la gráfica de la órbita del rotor (precesión).
1.3 Construcción de la gráfica de la órbita del rotor
La construcción de la gráfica de la órbita del rotor se puede realizar según el esquema mostrado en la Fig. 6.
Fig. 6. Esquema de medición de la órbita del rotor 1a – rotor (vista frontal); 1b – rotor (vista lateral); 2, 3 – sensores sin contacto; 4 – marca de reflexión del sensor de ángulo de fase.
Para realizar una medición y construir una gráfica correspondiente, es necesario llevar a cabo una serie de operaciones preparatorias, que incluyen:
- instalar los codificadores lineales sin contacto 2 y 3 en una de las secciones diametrales del rotor con un ángulo de 90° entre sí, siempre que el eje de medición del codificador 2 deba coincidir con el eje X, y el eje de medición del codificador 3 deba coincidir con el eje Y;
- ajustar la holgura de medición nominal ∆x (∆y) entre la superficie del rotor y el elemento sensible de cada codificador lineal (para acero ∆ = 3.5 mm);
- colocar la sonda de ángulo de fase (no mostrada en el esquema) en el plano X – Z, coincidiendo con el plano de instalación de la sonda sin contacto 2;
- colocar una marca reflectante 4 en el rotor 1 en el plano X – Z, necesaria para el funcionamiento de la sonda de ángulo de fase;
- conectar los codificadores lineales sin contacto 2 y 3 a los conectores X1 y X2, y el codificador de ángulo de fase al conector X3 de la unidad de medición;
- conectar la unidad de medición a la computadora.
Para comenzar a medir la órbita del rotor en la ventana de trabajo principal (ver Fig. 1), presione el botón “F8 – Charts” y vaya a la ventana de trabajo “Graphs” (ver Fig. 5), diseñada para construir diferentes tipos de gráficas de la excentricidad de giro radial del rotor. En esta ventana de trabajo debe presionar el botón “Orbit”, después de lo cual aparecerá en la pantalla de la computadora la ventana de trabajo en la que se realiza el ciclo de mediciones necesario (ver Fig. 7).
Fig. 7. Gráfica de la órbita del rotor. Software Balanset.
Para continuar el trabajo en la ventana de trabajo especificada (ver Fig. 7), debe activar la rotación del rotor y, presionando el botón “F9 – RUN”, realizar la medición de los valores instantáneos de la excentricidad de giro radial del rotor Sxi y Syi durante un periodo igual a una revolución del rotor.
El conjunto de valores instantáneos Sxi y Syi obtenidos durante la medición se utiliza para graficar la órbita del rotor controlado (cada punto i-ésimo de la órbita tiene las coordenadas Sxi, Syi). La magnitud del desplazamiento radial instantáneo se calcula mediante la fórmula:
S∑i = √ (Sxi² + Syi²) (1)
donde S∑i es el valor instantáneo de la magnitud del desplazamiento radial (la longitud del vector radio de la órbita del rotor), calculado para el punto i-ésimo de la gráfica;
- Sxi – valor instantáneo de la excentricidad de giro radial del rotor, medido a lo largo del eje X con la sonda 2 (ver Fig. 6) en el punto i-ésimo;
- Syi – valor instantáneo de la excentricidad de giro radial del rotor, medido a lo largo del eje Y con la sonda 3 (ver Fig. 6) en el punto i-ésimo.
