Võlli orbiidi graafiku mõistmine vibratsioonianalüüsis
A võlli orbiit on graafik, mis näitab pöörlevate võlli geomeetrilise keskme poolt ühe või mitme pöörde jooksul läbitud trajektoori. See on kahemõõtmeline vaade võlli liikumisele tema laagri kliirens, nagu vaataksite otse piki võlli otsa. See võimas diagnostikavahend luuakse kahe kontaktivaba lähedusandurid 90 kraadi teineteise suhtes — tavaliselt X-Y konfiguratsioonina — ning nende samaegseid nihkesignaale kantakse üksteise suhtes, mitte aga ajalise teljega.
1. Miks orbiidigraafik on nii kasulik
Standardne aja lainekuju või FFT spekter näitab vibratsioon ühes suunas. Orbiidigraafik ühendab kaks risti asetsevat suunda, et anda täielik pilt võlli dünaamilisest liikumisest, võimaldades analüütikutel visualiseerida liikumise tegelikku kuju ja suunda, mitte ainult seda järeldada. See lisadimensioon annab hindamatuid vihjeid paljude rikete diagnoosimiseks, mistõttu on orbiit rootordünaamiline analüüsi nurgakivi — eriti kiirpöörlevatele, kriitilistele masinatele, mis on varustatud hüdrodynamiliste liuglaagrid, nagu turbiinid, kompressorid ja suured generaatorid.
Kuna andurid mõõdavad nihket otse laagri suhtes, näitab orbiit ka seda, kus võll asub oma kliirensruumis, mitte ainult kui palju see liigub — teave, mida korpusele paigaldatud kiirendusmõõtur pole lihtsalt võimalik pakkuda. Lisades tahhomeeter või Võtmefaasor märk trükib iga pöörde orbiidile, fikseerides selle faas ja muutes pretsessiooni suuna üheselt mõistetavaks.
2. Kuidas tõlgendada orbiidikujusid
Orbiidi kuju, suurus ja orientatsioon on rootorile mõjuvate jõudude otsesed näitajad. Oskuslik analüütik saab masina seisukorda diagnoosida lihtsalt orbiidi kuju vaadates.
Ring- või elliptiline orbiit
Lihtne ringikujuline või elliptiline orbiit, mis on laagri suhtes tsentreeritud, viitab tavaliselt hästi käituvale rootorile, mida domineerib üksik sagedus — enamasti tasakaalustamatus. Orbiit on ringikujuline, kui laagri tugijäikus on mõlemas suunas ühesugune (isotroopne), ja elliptiline, kui jäikus horisontaal- ja vertikaalsuunas erineb (anisotroopne) — see on praktikas väga levinud, kuna enamik masinaid on vertikaalselt jäigemad kui horisontaalselt.
Moonutatud, kaheksakujuline või banaanikujuline orbiit
Kui orbiit on lihtsast ellipsist moonutatud, mõjutavad võlli liikumist mitmed sagedused:
- A „Banaani” või poolkuu kujuline orbiit on sageli seotud joondusviga, kus on esindatud nii 1× kui ka 2× sagedused.
- A kaheksakujuline kuju on klassikaline märk tugevast 2× komponendist — õpikust tuntud võlli kõrvalekalde indikaator. Kaheksaga kujutis sisemise silmusega viitab sageli raskemale olukorrale või hõõrdumise esinemisele.
Orbiidid, millel on kõverused või teravad nurgad
Järsud suuna muutused, lamedad laigud või orbiidi „kõverdused“ on tugevad tõendid rootori ja staatori hõõrdumine. Need näitavad, et võlli liikumine on hetkeks piiratud, kuna see puutub kokku paigalseisva komponendiga, nagu laager, tihendi, või masina korpus.
Väga ebakorrapärased orbiidid
Ebakorrapärane, ebastabiilne või “müraga” täidetud orbiit võib viidata tõsisele mehaanilisele lõtvus, vedelikust tingitud ebastabiilsus nagu õli keeris või õlivõnkumine, või turbulentsetele voolamistingimustele pumba või kompressori korral.
3. Pretsessiooni suund: edasi vs tagasi
Suund, milles orbiiti joonistatakse võlli pöörlemissuunaga võrreldes, on ise oluline diagnostiline tegur:
- Edasiliikumine: orbiit kulgeb võlli pöörlemisega samas suunas. See on normaalne käitumine jõudude korral, nagu tasakaalustamatus.
- Vastupidine pretsessioon: orbiit kulgeb vastupidises suunas võlli pöörlemisele. See on ebanormaalne seisund ja võib viidata võlli pragu, tõsisele hõõrdumisele või teatud tüüpi vedeliku põhjustatud ebastabiilsusele.
Kahe eristamiseks on vajalik ühekordne faasimärk ühe pöörde kohta; ilma selleta näitab orbiit küll kuju, kuid mitte seda, millises suunas seda läbitakse, ning diagnostiline erinevus läheb kaduma.
4. Orbiit välidiagnostikas
Püsivalt paigaldatud lähedusandurid, mis toitavad seiresüsteemi, on õpiku kohaseks viisiks orbiidi salvestamiseks suurtel kriitilise tähtsusega masinatel, kuid põhimõte — kaks risti asuvat nihkesignaali, mis on joonistatud üksteise suhtes koos faasiviitega — on võrdselt kättesaadav ka väliinsenerile. Kahekanaliline kaasaskantav instrument, nagu Balanset-1A mõõdab sünkroonset amplituudi ja faasi kahes tasandis korraga, nii et kui orbiit või spekter on kinnitanud, et tasakaalustamatus on domineeriv jõud, kandub sama seadistus otse üle välitasakaalustamine ja korrigeeritud seisundi kontrollimiseks. Kui orbiit paljastab hoopis joondamisvea, hõõrdumise või ebastabiilsuse, suunab see leid töö joondamise või mehaanilise paranduse poole, mitte tasakaalustamise poole.
Nihkeorbiit versus kiirusorbiit
Need kaks ei ole sama mõõtmine ja erinevus otsustab, mida pildi põhjal üldse järeldada tohite. Paar lähedusandureid loeb võlli ( nihe ) laagri suhtes, seega on graafik tõeline kaart sellest, kus tsapp asub oma mänguruumis, ja sama signaali alalisvoolu (DC) osa annab võlli keskjoon. Kaasaskantav kahekanaliline analüsaator, mille kiirendusandurid on kinnitatud laagrikorpuste külge, joonistab kaks kanalit ( kiirus ) üksteise vastu, mm/s: see, mida näete, on korpuse liikumine, mitte võlli asukoht.
See, mis anduri vahetamisel säilib, on geomeetria. Kuju, orientatsiooni ja pretsessiooni suuna määrab rootorile mõjuvate jõudude muster, mitte andur ise, seega ilmuvad ikka tuntud kujuperekonnad — sile ellips, kui domineerib 1×, poolkuu- või kaheksakujuline joon tugeva 2× komponendi korral, lamedad küljed ja nurgad, kui midagi hõõrdub. See, mis ei säili, on absoluutne asukoht: kiirusorbiit ei ütle, kui palju mänguruumi on veel alles, ja seda ei saa ümber skaleerida võlli liikumise mikromeetriteks. Kasutage seda väljal defektiperekonna tuvastamiseks; lähedusandurite juurde pöörduge siis, kui küsimus on, kus võll tegelikult liigub.
Kus orbiit asub Balanset tarkvaras
Balanset-1A seadmel on orbiit üks vibromeetri akna sakkidest, mis avaneb peaaknast klahviga F5; aken nõuab seadme püsivara 5.5.0 või uuemat. Sakk “X-Y Orbit” joonistab kanali 1 ühel teljel kanali 2 vastu teisel, telgede suhtega 1:1, nii et ekraanil olev ring on tõeliselt ring, mitte ebavõrdsete telgede artefakt. Neljakanalisel Balanset-4A-l joonistatakse esimese alla teine orbiit kanalite 3 ja 4 jaoks.
Lüliti graafiku kohal otsustab, mis joonistatakse:
| Režiim | Mis joonistatakse | Millal on see õige vaade |
|---|---|---|
| Unsynced | Toores trajektoor, ilma pöördeviiteta | Tahhomeeter puudub või soovite näha kõike, mida signaal sisaldab |
| Sync (raw) | Viimased pöörded kattuvalt kuvatud, joondatud tahhomeetri märgi järgi | Korratavuse hindamine — stabiilne, suletud kuju tähendab, et liikumine kordub pöördest pöördesse |
| 1× | Ainult pöörlemiskomponent: puhas ellips, mis vastab V·o ja F näitudele | Tasakaalustamatuse vektori kinnitamine enne tasakaalustamist |
Ilma tahhomeetri märgita ei ole kahel sünkroonitud režiimil, millega sünkroonida, programm ütleb seda graafiku pealkirjas ja “Unsynced” muutub ainsaks ausaks vaateks. See on 3. jaotises toodud tähelepaneku praktiline vorm: ilma pöördepõhise viiteta ei ole pretsessiooni suunda.
Orbiidi kõrval olevate arvude lugemine
Graafiku kõrval olevad plaadid näitavad kolme väärtust iga mõõtetasandi kohta ning koos on need kiireim viis mõistlikkust kontrollida, enne kui hakkate kujusid tõlgendama:
- V·s — laiaribaline RMS-kiirus kogu töösagedusriba ulatuses, mm/s.
- V·o — ainult 1× komponent, pöörlemissagedusel, mm/s.
- F — faas selle 1× komponendi, kraadides.
Pöörlemiskomponent on definitsiooni järgi osa kogusummast, seega V·o ei saa kunagi ületada V·s väärtust, ning nendevaheline suhe ennustab orbiidi kuju juba enne selle vaatamist. Kui V·o on lähedal V·s väärtusele, on peaaegu kogu energia 1× juures, orbiit koondub puhtaks ellipsiks, ja tasakaalustamatus on domineeriv jõud. Kui V·o on selgelt väiksem, on erinevuseks harmoonikud ja laiaribaline müra — ja just see jääk paindub ellipsi 2. jaotises kirjeldatud poolkuudeks, kaheksateks ja nurkadeks. Tugevalt moondunud orbiit koos V·o ≈ V·s väärtusega on vastuolu, mistõttu tuleb esmalt kontrollida mõõteseadmestikku.
Iga tasandi all on stabiilsusriba: hall, kuni näit veel triivib, roheline, kui viimase kaheteistkümne voovääruse variatsioonikordaja langeb alla 10 %, oranž, kui hajuvus ületab 20 %. Orbiit, mis on jäädvustatud oranži riba ajal, ei ole diagnoos — see on foto masinast, mis ei ole veel rahunenud.
Kuju kinnitamine spektri abil
Orbiit ütleb, et miski moonutab ellipsit; spekter ütleb, milline järk on selle eest vastutav. Sama akna sakk “Wave Spectrum” näitab ülal lainekuju ja all kiirusspektrit, kusjuures katkendjooned on asetatud mõõdetud pöörlemiskiiruse täpsete kordsete kohale, mitte lähima kõrge tulba kohale — seega tipp, mis oma märgisest mööda läheb, ei ole üldse võlli kiiruse harmoonik, vaid kuulub hoopis laagrite, hammasajami või labade läbimise juurde. Domineeriv 2× poolkuu- või kaheksakujulise orbiidi kõrval on märk: joondusviga; tipp vahemikus 0,43× kuni 0,48× triiviva, ebastabiilse orbiidi all on märk: õli keeris; laiaribaline sisu koos lamedate orbiidiküljetega on märk: hõõrdumine.
Graafiku all olev valija lülitab spektri kiiruse ja kiirenduse vahel. Orbiidi üle arutledes tuleb kasutada kiiruse telge, sest orbiit ise on joonistatud kiiruskanalitest.
Orbiidi jälgimine läbi resonantsi
Orbiit on hetktõmmis ühel kiirusel ja kuju võib mõnesaja pöörde kaugusel täielikult muutuda. Sakk “Run-down” salvestab hoopis kogu väljajooksu: amplituud ja faas 1× logitakse langeva kiiruse suhtes, üks toores väärtus pöörde kohta ilma silumiseta, kuni peatumisläveni, mida saab seada kuskil vahemikus 100 kuni 2000 p/min, vaikimisi 300. Resonants annab endast märku amplituuditipuna, millega kaasneb umbes 180° faasipööre — sama kriitiline kiirus, mille Campbelli diagramm ennustab ära koha, kus ergastusjoon lõikub omasageduskõveraga. Täielik väljajooksu raport säilitab töökiirusel jäädvustatud X-Y orbiidi koos nende kõveratega, nii et kuju ja resonantside kaart lõpevad ühes dokumendis.
5. Mida orbiidi graafik näitab
Kokkuvõttes annab üks orbiidi graafik esmapilgul rikkaliku teabe:
- Võlli vibratsiooni üldine amplituud.
- Võlli liikumise kuju, mis aitab tuvastada rikke tüüpi.
- Pretsessiooni suund — edasi või tagasi.
- Võlli keskmine asend laagri kliirensil — selle võlli keskjoon.
FFT spektri ja ajasignaliga koos analüüsituna võimaldab orbiit analüütikul jõuda väga kindla ja detailse diagnoos masina dünaamilise käitumise kohta — ühendades "kui palju", "mis kuju" ja "mis suunas" üheks otsustavaks pildiks.
