Vibratsioonianalüüs Balanset-1A abil: spektridiagnostika algajate juhend

Sissejuhatus: tasakaalustamisest diagnostikani – vibratsioonianalüsaatori täieliku potentsiaali vallandamine

Balanset-1A seadet tuntakse peamiselt kui tõhusat dünaamilise tasakaalustamise tööriista. Selle võimalused ulatuvad aga sellest palju kaugemale, muutes selle võimsaks ja ligipääsetavaks vibratsioonianalüsaatoriks. Tundlike andurite ja kiire Fourier' teisenduse (FFT) spektraalanalüüsi tarkvaraga varustatud Balanset-1A on suurepärane instrument põhjalikuks vibratsioonianalüüsiks. See juhend täidab ametliku käsiraamatu jäetud lünga, selgitades, mida vibratsiooniandmed masina tervise kohta näitavad.

See juhend on üles ehitatud järjestikku, et juhtida teid põhitõdedest praktilise rakendamiseni:

• 1. osas luuakse teoreetiline alus, selgitades lihtsalt ja selgelt, mis on vibratsioon, kuidas spektraalanalüüs (FFT) toimib ja millised spektraalparameetrid on diagnostiku jaoks olulised.
• 2. osas antakse samm-sammult juhised kvaliteetsete ja usaldusväärsete vibratsioonispektrite saamiseks Balanset-1A seadme abil erinevates režiimides, keskendudes praktilistele nüanssidele, mida standardjuhendis ei kirjeldata.
• 3. osa on artikli tuum. Selles analüüsitakse põhjalikult "sõrmejälgi" – kõige levinumate rikete iseloomulikke spektraalseid märke: tasakaalustamatus, joondusviga, mehaaniline lõtvus ja laagridefektid.
• 4. osas integreeritakse omandatud teadmised ühtseks süsteemiks, pakkudes praktilisi soovitusi seire rakendamiseks ja lihtsa otsustusalgoritmi loomiseks.

Selle artikli materjali omandades saate Balanset-1A-d kasutada mitte ainult tasakaalustusseadmena, vaid ka täieõigusliku algtaseme diagnostikakompleksina, mis võimaldab teil probleeme varakult tuvastada, ennetada kulukaid õnnetusi ja oluliselt suurendada oma töötavate seadmete töökindlust.

1. jagu: Vibratsiooni ja spektraalanalüüsi (FFT) alused

1.1. Mis on vibratsioon ja miks see on oluline?

Iga pöörlev seade, olgu see siis pump, ventilaator või elektrimootor, tekitab töötamise ajal vibratsiooni. Vibratsioon on masina või selle üksikute osade mehaaniline võnkumine nende tasakaaluasendi suhtes. Ideaalses, täielikult töökorras olekus tekitab masin madala ja stabiilse vibratsioonitaseme – see on selle normaalne "töömüra". Defektide tekkimisel ja arenedes hakkab see vibratsioonitaust aga muutuma.

Vibratsioon on mehhanismi struktuuri reaktsioon tsüklilistele ergutusjõududele. Nende jõudude allikad võivad olla väga mitmekesised:

• Rootori tasakaalustamatusest tulenev tsentrifugaaljõud: Tekib massi ebaühtlasest jaotumisest pöörlemistelje suhtes. See on nn "raske koht", mis pöörlemise ajal tekitab laagritele ja masina korpusele kanduva jõu.
• Geomeetriliste ebatäpsustega seotud jõud: Ühendatud võllide joondushäired, võlli painutamine, käigukasti hammasprofiilide vead – kõik need tekitavad tsüklilisi jõude, mis põhjustavad vibratsiooni.
• Aerodünaamilised ja hüdrodünaamilised jõud: Tekivad ventilaatorite, suitsuimejate, pumpade ja turbiinide tiivikute pöörlemise ajal.
• Elektromagnetilised jõud: Elektrimootoritele ja generaatoritele iseloomulik ning võib olla põhjustatud näiteks mähise asümmeetriast või lühistatud keerdude olemasolust.

Kõik need allikad tekitavad ainulaadsete omadustega vibratsiooni. Seetõttu on vibratsioonianalüüs nii võimas diagnostikavahend. Vibratsiooni mõõtmise ja analüüsimise abil saame mitte ainult öelda, et "masin vibreerib tugevalt", vaid ka suure tõenäosusega kindlaks teha algpõhjuse. See täiustatud diagnostikavõime on iga tänapäevase hooldusprogrammi jaoks hädavajalik.

1.2. Ajasignaalist spektrini: FFT lihtne selgitus

Laagrikorpusele paigaldatud vibratsiooniandur (kiirendusmõõtur) teisendab mehaanilised võnkumised elektriliseks signaaliks. Kui see signaal kuvatakse ekraanil aja funktsioonina, saame ajasignaali ehk lainekuju. See graafik näitab, kuidas vibratsiooni amplituud igal ajahetkel muutub.

Lihtsamal juhul, näiteks puhta asümmeetria korral, näeb ajasignaal välja nagu sujuv sinusoid. Tegelikkuses aga mõjub masinale peaaegu alati samaaegselt mitu ergastavat jõudu. Seetõttu on ajasignaal keeruline, pealtnäha kaootiline kõver, millest on praktiliselt võimatu saada kasulikku diagnostilist teavet.

Siin tuleb appi matemaatiline tööriist – kiire Fourier' teisendus (FFT). Seda võib ette kujutada vibratsioonisignaalide maagilise prismana.

Kujutage ette, et keeruline ajasignaal on valge valguskiir. See tundub meile ühtne ja eristamatu. Aga kui see kiir läbib klaasprisma, laguneb see oma koostisosadeks - punaseks, oranžiks, kollaseks jne, moodustades vikerkaare. FFT teeb sama vibratsioonisignaaliga: see võtab ajadomeenist keerulise kõvera ja lagundab selle lihtsateks sinusoidaalseteks komponentideks, millest igaühel on oma sagedus ja amplituud.

Selle teisenduse tulemus kuvatakse graafikul, mida nimetatakse vibratsioonispektriks. Spekter on igaühe peamine töövahend vibratsioonianalüüsi tegemiseks. See võimaldab teil näha, mis ajasignaalis peidus on: millised "puhtad" vibratsioonid moodustavad masina üldise müra.

1.3. Peamised spektriparameetrid, millest tuleb aru saada

Vibratsioonispektril, mida näete Balanset-1A ekraanil režiimides "Vibrometer" või "Charts", on kaks telge, mille mõistmine on diagnostika jaoks hädavajalik.

Horisontaaltelg (X): Sagedus

See telg näitab võnkumiste esinemissagedust ja seda mõõdetakse hertsides (Hz). 1 Hz on üks täielik võnkumine sekundis. Sagedus on otseselt seotud vibratsiooni allikaga. Masina erinevad mehaanilised ja elektrilised komponendid tekitavad vibratsiooni oma iseloomulikel, ennustatavatel sagedustel. Teades sagedust, millel kõrge vibratsioonitipp täheldatakse, saame tuvastada süüdlase – konkreetse seadme või defekti.

Pöörlemissagedus (1x): See on kõige olulisem sagedus igasuguses vibratsioonidiagnostikas. See vastab masina võlli pöörlemiskiirusele. Näiteks kui mootori võll pöörleb kiirusega 3000 pööret minutis (rpm), on selle pöörlemissagedus: f = 3000 p/min / 60 s/min = 50 Hz. Seda sagedust tähistatakse kui 1x. See toimib võrdluspunktina paljude teiste defektide tuvastamisel.

Vertikaaltelg (Y): amplituud

See telg näitab vibratsiooni intensiivsust või tugevust igal konkreetsel sagedusel. Balanset-1A seadmes mõõdetakse amplituudi millimeetrites sekundis (mm/s), mis vastab vibratsioonikiiruse ruutkeskmisele (RMS) väärtusele. Mida kõrgem on spektri tipp, seda rohkem vibratsioonienergiat on sellel sagedusel kontsentreeritud ja reeglina on ka sellega seotud defekt tõsisem.

Harmoonilised

Harmoonilised on sagedused, mis on põhisageduse täisarvulised kordsed. Enamasti on põhisagedus pöörlemissagedus 1x. Seega on selle harmoonilised järgmised: 2x (teine harmooniline) = 2×1x, 3x (kolmas harmooniline) = 3×1x, 4x (neljas harmooniline) = 4×1x jne. Harmooniliste olemasolu ja suhteline kõrgus kannavad olulist diagnostilist teavet. Näiteks puhas tasakaalustamatus avaldub peamiselt 1x juures väga madalate harmooniliste korral. Mehaaniline lõtvus või võlli joondushäire tekitab aga terve hulga kõrgeid harmoonilisi (2x, 3x, 4x,...). Analüüsides 1x ja selle harmooniliste amplituudide suhet, saab eristada erinevat tüüpi rikkeid.

2. jagu: Vibratsioonispektri saamine Balanset-1A abil

Diagnostika kvaliteet sõltub otseselt algandmete kvaliteedist. Valed mõõtmised võivad viia ekslike järeldusteni, tarbetute remonditöödeni või vastupidi, areneva defekti märkamata jätmiseni. See osa annab praktilise juhendi täpsete ja korratavate andmete kogumiseks oma seadme abil.

2.1. Mõõtmiste ettevalmistamine: täpsete andmete võti

Enne kaablite ühendamist ja programmi käivitamist tuleb pöörata tähelepanu andurite korrektsele paigaldamisele. See on kõige olulisem etapp, mis määrab kõigi järgnevate analüüside usaldusväärsuse.

Paigaldusmeetod: Balanset-1A on varustatud magnetiliste anduritega alustega. See on mugav ja kiire kinnitusviis, kuid selle efektiivsuse tagamiseks tuleb järgida mitmeid reegleid. Mõõtepunkti pind peab olema:

• Puhas: Eemalda mustus, rooste ja kooruv värv.
• Korter: Andur peab olema magneti kogu pinnaga tasa. Ärge paigaldage seda ümaratele pindadele ega poldipeadele.
• Massiivne: Mõõtepunkt peaks olema osa masina kandekonstruktsioonist (nt laagrikorpus), mitte õhuke kaitsekate või jahutusribi.

Statsionaarseks jälgimiseks või maksimaalse täpsuse saavutamiseks kõrgetel sagedustel on soovitatav kasutada keermestatud ühendust (tihvti), kui masina konstruktsioon seda lubab.

Asukoht: Rootori töötamise ajal tekkivad jõud kanduvad masina korpusesse laagrite kaudu. Seetõttu on andurite paigaldamiseks parim koht laagrikorpused. Püüdke andur paigutada laagrile võimalikult lähedale, et mõõta vibratsiooni minimaalse moonutusega.

Mõõtmise suund: Vibratsioon on kolmemõõtmeline protsess. Masina seisukorrast täieliku pildi saamiseks tuleks mõõtmisi teha kolmes suunas:

• Radiaalne horisontaalne (H): Võlli teljega risti, horisontaaltasapinnas.
• Radiaalne vertikaalne (V): Võlli teljega risti, vertikaaltasandis.
• Aksiaalne (A): Paralleelselt võlli teljega.

Reeglina on konstruktsiooni jäikus horisontaalsuunas väiksem kui vertikaalselt, seega on vibratsiooni amplituud horisontaalsuunas sageli suurim. Seetõttu valitakse esmaseks hindamiseks sageli horisontaalne suund. Aksiaalne vibratsioon kannab aga ainulaadset teavet, mis on kriitilise tähtsusega selliste defektide nagu võlli joondushälve diagnoosimisel.

Balanset-1A on kahekanaliline seade, mida käsiraamatus käsitletakse peamiselt kahetasandilise tasakaalustamise vaatenurgast. Diagnostika jaoks avab see aga palju laiemad võimalused. Kahe erineva laagri vibratsiooni mõõtmise asemel saab mõlemad andurid ühendada sama laagriüksusega, kuid erinevates suundades. Näiteks saab andurikanali 1 paigaldada radiaalselt (horisontaalselt) ja andurikanali 2 aksiaalselt. Spektrite samaaegne omandamine kahes suunas võimaldab koheselt võrrelda aksiaalset ja radiaalset vibratsiooni, mis on professionaalses diagnostikas standardtehnika usaldusväärseks joondusvea tuvastamiseks. See meetod laiendab oluliselt seadme diagnostilisi võimalusi, ulatudes käsiraamatus kirjeldatust kaugemale.

2.2. Samm-sammult: kiireks hindamiseks vibromeetri režiimi (F5) kasutamine

See režiim on loodud peamiste vibratsiooniparameetrite operatiivseks juhtimiseks ja sobib ideaalselt masina seisukorra kiireks hindamiseks kohapeal. Spektri saamise protseduur selles režiimis on järgmine:

1. Andurite ühendamine: Paigaldage vibratsiooniandurid valitud punktidesse ja ühendage need mõõteseadme sisenditega X1 ja X2. Ühendage lasertahhomeeter sisendiga X3 ja kinnitage võllile peegeldav marker.
2. Käivitage programm: klõpsake Balanset-1A peamise programmi aknas nuppu "F5 - Vibratsioonimõõtur".
3. Avaneb tööaken (joonis 7.4 kasutusjuhendis). Selle ülemises osas kuvatakse digitaalsed väärtused: koguvibratsioon (V1s), vibratsioon pöörlemissagedusel (V1o), faas (F1) ja pöörlemiskiirus (N rev).
4. Mõõtmise alustamine: klõpsake nuppu "F9 - Käivita". Programm hakkab andmeid reaalajas koguma ja kuvama.
5. Analüüsi spektrit: Akna allosas on graafik "Vibratsioonispekter-kanal 1 ja 2 (mm/s)". See on vibratsioonispekter. Horisontaalteljel on näidatud sagedus Hz-des ja vertikaalteljel amplituud mm/s.

See režiim võimaldab teha esimest ja kõige olulisemat diagnostilist kontrolli, mida soovitatakse isegi tasakaalustusjuhendis. Võrrelge V1s (üldvibratsioon) ja V1o (vibratsioon pöörlemissagedusel 1x) väärtusi.

• Kui V1s≈V1o, tähendab see, et suurem osa vibratsioonienergiast on koondunud pöörlemissagedusele. Vibratsiooni peamine põhjus on tõenäoliselt tasakaalustamatus.
• Kui V1s≫V1o, näitab see, et märkimisväärne osa vibratsioonist on põhjustatud muudest allikatest (joonduse hälve, lõtvus, laagridefektid jne). Sellisel juhul ei lahenda lihtne tasakaalustamine probleemi ja on vaja spektrit sügavamalt analüüsida.

2.3. Samm-sammult: detailse analüüsi jaoks režiimi „Diagrammid” (F8) kasutamine

Tõsise diagnostika jaoks, mis nõuab spektri detailsemat uurimist, on režiim „Charts“ oluliselt parem. See pakub suuremat ja informatiivsemat graafikut, mis hõlbustab piikide tuvastamist ja nende struktuuri analüüsi. Spektri saamise protseduur selles režiimis:

1. Ühendage andurid samamoodi nagu "Vibromeetri" režiimi puhul.
2. Käivitusrežiim: Klõpsake programmi peaaknas nuppu "F8 - Diagrammid".
3. Valige diagrammi tüüp: Avanenud aknas (joonis 7.19 juhendis) on ülaosas rida nuppe. Klõpsake nuppu "F5-Spectrum (Hz)".
4. Avaneb spektrianalüüsi aken (joonis 7.23 kasutusjuhendis). Ülemises osas kuvatakse ajasignaal ja alumises, põhiosas vibratsioonispekter.
5. Mõõtmise alustamine: klõpsake nuppu „F9-Käivita“. Seade teostab mõõtmise ja loob detailsed graafikud.

Selles režiimis saadud spekter on analüüsimiseks palju mugavam. Selgemini on näha erinevate sageduste piike, hinnata nende kõrgust ja tuvastada harmoonilisi ridu. Seda režiimi soovitatakse järgmises osas kirjeldatud rikete diagnoosimiseks.

3. jagu: Tüüpiliste rikete diagnostika vibratsioonispektrite abil (kuni 1000 Hz)

See osa on juhendi praktiline tuum. Siin õpime spektreid lugema ja neid konkreetsete mehaaniliste probleemidega seostama. Mugavuse ja kiire orienteerumise huvides valdkonnas on peamised diagnostilised näitajad kokku võetud koondtabelis. See on kiireks viiteks reaalsete andmete analüüsimisel.

Tabel 3.1: Diagnostiliste näitajate kokkuvõte

Rike	Primaarne spektraalne signatuur	Tüüpilised harmoonilised	Märkused
Tasakaalustamatus	Suur amplituud 1× pöörlemissagedusel	Madal	Domineerib radiaalne vibratsioon. Amplituud suureneb kiirusega ruutvõrdeliselt.
Joondumatuse	Suur amplituud 2× pöörlemissagedusel	1×, 3×, 4×	Sageli kaasneb aksiaalne vibratsioon.
Mehaaniline lõtvus	Mitmed harmoonilised 1× ("harmooniliste mets")	1×, 2×, 3×, 4×, 5×...	Pragude tõttu võivad 1/2x, 3/2x jne juures ilmneda subharmoonilised helid (0,5×, 1,5×).
Laagri defekt	Mittesünkroonsete sageduste (BPFO, BPFI jne) tipud	Defektide sageduste mitu harmoonilist	Sageli nähtav külgribadena tippude ümber. Kõlab nagu "müra" kõrgsagedusvahemikus.
Hammasratta võrgu defekt	Hammasratta haardesagedus (GMF) ja selle harmoonilised	Külgribad GMF-i ümber 1x juures	Näitab kulumist, hammaste kahjustusi või ekstsentrilisust.

Järgmisena käsitleme kõiki neid defekte üksikasjalikumalt.

3.1. Tasakaalutus: kõige levinum probleem

Füüsiline põhjus: Tasakaalutus tekib siis, kui pöörleva osa (rootori) massikese ei lange kokku selle geomeetrilise pöörlemisteljega. See tekitab "raske koha", mis pöörlemise ajal tekitab radiaalsuunas toimiva tsentrifugaaljõu, mis kandub laagritele ja vundamendile.

Spektraalsed signatuurid: Peamine märk on kõrge amplituudiga piik rangelt pöörlemissagedusel (1x). Vibratsioon on valdavalt radiaalne. Esineb kahte peamist tüüpi tasakaalustamatust:

Staatiline tasakaalustamatus (ühe tasapinnaga)

Spektri kirjeldus: Spektrit domineerib täielikult üks piik põhipöördesagedusel (1x). Vibratsioon on sinusoidaalne, teistel sagedustel on minimaalne energia.

Spektraalsete komponentide lühikirjeldus: Peamiselt tugev 1x pöörlemissageduse komponent. Vähe või üldse mitte kõrgemaid harmoonilisi (puhas 1x toon).

Põhifunktsioon: Suur 1x amplituud kõigis radiaalsuundades. Mõlema laagri vibratsioon on faasis (faaside erinevus kahe otsa vahel puudub). Sama laagri horisontaalsete ja vertikaalsete mõõtmiste vahel on sageli täheldatud ligikaudu 90° faasinihet.

Dünaamiline tasakaalustamatus (kahetasandiline / paaris)

Spektri kirjeldus: Spektris on näha ka domineerivat üks kord pöörde kohta esinevat sageduspiiki (1x), mis sarnaneb staatilisele tasakaalustamatusele. Vibratsioon esineb pöörlemiskiirusel, ilma olulise kõrgsagedusliku komponendita, kui tasakaalustamatus on ainus probleem.

Spektraalsete komponentide lühikirjeldus: Domineeriv 1x RPM komponent (sageli rootori "kõikumise" või võnkumisega). Kõrgemad harmoonilised üldiselt puuduvad, kui ei esine muid vigu.

Põhifunktsioon: Iga laagri 1x vibratsioon faasist väljas — rootori kahe otsa vibratsiooni vahel on umbes 180° faaside erinevus (mis viitab faaside tasakaalustamatusele). Tugev 1x piik selle faasisuhtega on dünaamilise tasakaalustamatuse tunnus.

Mida teha: Kui spekter näitab tasakaalustamatust, tuleb läbi viia tasakaalustamisprotseduur. Staatilise tasakaalustamatuse korral piisab ühe tasapinna tasakaalustamisest (käsiraamat, punkt 7.4), dünaamilise tasakaalustamatuse korral kahe tasapinna tasakaalustamisest (käsiraamat, punkt 7.5).

3.2. Võlli joondusviga: varjatud oht

Füüsiline põhjus: Joondumatus tekib siis, kui kahe ühendatud võlli (nt mootori võlli ja pumba võlli) pöörlemisteljed ei lange kokku. Kui valesti joondatud võllid pöörlevad, tekivad siduris ja laagrites tsüklilised jõud, mis põhjustavad vibratsiooni.

Paralleeljoondus (nihkes võllid)

Spektri kirjeldus: Vibratsioonispektris on kõrgenenud energia põhisagedusel (1x) ja selle harmoonilistel 2x ja 3x, eriti radiaalsuunas. Tavaliselt on domineeriv 1x komponent koos joondusveaga, millega kaasneb märkimisväärne 2x komponent.

Spektraalsete komponentide lühikirjeldus: Sisaldab olulisi piike võlli pöörlemissagedustel 1x, 2x ja 3x. Need esinevad peamiselt radiaalvibratsiooni mõõtmistel (võlliga risti).

Põhifunktsioon: Kõrge 1x ja 2x vibratsioon radiaalsuunas on iseloomulik. Sageli täheldatakse siduri vastaskülgedel radiaalvibratsiooni mõõtmiste vahel 180° faaside erinevust, mis eristab seda puhtast tasakaalustamatusest.

Nurkjoondus (kaldusvõllid)

Spektri kirjeldus: Sagedusspekter näitab võlli kiiruse tugevaid harmoonilisi komponente, lisaks 1x komponendile on eriti silmapaistev 2x töökiiruse komponent. Esineb vibratsioon 1x, 2x (ja sageli 3x) kiirustel, kusjuures aksiaalne (võlli mööda kulgev) vibratsioon on märkimisväärne.

Spektraalsete komponentide lühikirjeldus: Märkimisväärsed piigid on märgatavad 1x ja 2x (ja mõnikord ka 3x) töökiiruse juures. 2x komponent on sageli sama suur või suurem kui 1x. Need sagedused on selgelt väljendunud aksiaalses vibratsioonispektris (mööda masina telge).

Põhifunktsioon: Suhteliselt kõrge teise harmoonilise (2x) amplituud võrreldes 1x-ga, kombineerituna tugeva aksiaalse vibratsiooniga. Aksiaalsed mõõtmised sidestuse mõlemal küljel on 180° faasist nihkes, mis on nurknihke tunnus.

Mida teha: Tasakaalustamisest siin abi pole. Peatage seade ja tehke võlli joondamise protseduur spetsiaalsete tööriistade abil.

3.3. Mehaaniline lõtkus: masinas esinev "ragisemine"

Füüsiline põhjus: See defekt on seotud konstruktsiooniühenduste jäikuse kaoga: lõdvad poldid, praod vundamendis, suurenenud lõtkud laagripesades. Lõtkude tõttu tekivad löögid, mis moodustavad iseloomuliku vibratsioonimustri.

Mehaaniline lõtvus (komponendi lõtvus)

Kirjeldus: Spekter on rikas pöörlemiskiiruse sageduskomponentide poolest. Esineb lai vahemik 1x täisarvulisi kordseid (alates 1x-st kuni kõrgemate järkudeni, näiteks ~10x) märkimisväärse amplituudiga. Mõnel juhul võivad esineda ka subharmoonilised sagedused (nt 0,5x).

Spektraalsed komponendid: Domineerivad pöörlemiskiiruse mitmed sageduskomponendid (1x, 2x, 3x ... kuni ~10x). Mõnikord võivad korduvate löökide tõttu esineda ka murdosa (pooltäisarvulised) sageduskomponendid 1/2x, 3/2x jne juures.

Põhifunktsioon: Spektris esinev iseloomulik "tippude seeria" – arvukalt ühtlaselt paiknevaid tippe sagedustel, mis on pöörlemiskiiruse täisarvulised kordsed. See viitab jäikuse kadumisele või osade ebaõigele kokkupanekule, mis põhjustab korduvaid lööke. Paljude harmooniliste (ja võimalik, et ka pooltäisarvuliste subharmooniliste) olemasolu on peamine näitaja.

Konstruktsiooniline lõtvus (aluse/kinnituse lõtvus)

Kirjeldus: Vibratsioonispektris domineerib sageli põhi- või kahekordse pöörlemissageduse vibratsioon. Tavaliselt ilmub tipp 1x ja/või 2x juures. Kõrgematel harmoonilistel (üle 2x) on tavaliselt palju väiksemad amplituudid võrreldes põhiharmoonilistega.

Spektraalsed komponendid: Näitab valdavalt sageduskomponente võlli 1x ja 2x kiirustel. Teised harmoonilised (3x, 4x jne) tavaliselt puuduvad või on ebaolulised. Komponent 1x või 2x võib domineerida olenevalt lõtvuse tüübist (nt üks löök pöörde kohta või kaks lööki pöörde kohta).

Põhifunktsioon: Märgatavalt kõrged piigid 1x või 2x (või mõlemal) juures ülejäänud spektri suhtes, mis viitab laagrite või konstruktsiooni lõtvusele. Vibratsioon on vertikaalsuunas tugevam, kui masin on lõdvalt paigaldatud. Üks või kaks madalamat domineerivat piiki koos väikese arvu kõrgemate harmoonilistega on iseloomulikud konstruktsiooni või vundamendi lõtvusele.

Mida teha: Seadme põhjalik kontroll on vajalik. Kontrollige kõiki ligipääsetavaid kinnituspolte (laagrid, korpus). Kontrollige raami ja vundamenti pragude suhtes. Kui esineb sisemist lõtku (nt laagripesa), võib olla vajalik seade lahti võtta.

3.4. Veerelaagrite defektid: varajane hoiatus

Füüsiline põhjus: Veerepindadel (sisemine rõngas, välimine rõngas, veereelemendid) või puuril tekkivate defektide (augud, killud, kulumine) esinemine. Iga kord, kui veereelement defekti kohale veereb, tekib lühike löögiimpulss. Need impulsid korduvad igale laagrielemendile iseloomuliku kindla sagedusega.

Spektraalsed signatuurid: Laagri defektid ilmnevad tippudena mittesünkroonsetel sagedustel, st sagedustel, mis ei ole pöörlemissageduse (1x) täisarvulised kordsed. Need sagedused (BPFO - välimise laagrivõru defekti sagedus, BPFI - sisemise laagrivõru, BSF - veerev element, FTF - puur) sõltuvad laagri geomeetriast ja pöörlemiskiirusest. Algajal diagnostikul ei ole vaja nende täpseid väärtusi arvutada. Peaasi on õppida ära tundma nende olemasolu spektris.

Välise rassi defekt

Spektri kirjeldus: Vibratsioonispektris on näha rida piike, mis vastavad välimise võlliratta defekti sagedusele ja selle harmoonilistele. Need piigid on tavaliselt kõrgematel sagedustel (mitte võlli pöörlemise täisarvuliste kordsete juures) ja näitavad iga korda, kui veerelement liigub üle välimise võlliratta defekti.

Spektraalsete komponentide lühikirjeldus: Laagri välisvõru kuuli läbimissagedusel (BPFO) esineb mitu harmoonilist. Tavaliselt võib spektris täheldada 8–10 BPFO harmoonilist, kui välimine võnk on selgelt väljendunud. Nende tippude vaheline kaugus on võrdne BPFO-ga (laagri geomeetria ja kiiruse poolt määratud iseloomulik sagedus).

Põhifunktsioon: Eristuv piikide jada BPFO juures ja selle järjestikused harmoonilised on iseloomulikuks tunnuseks. Arvukate ühtlaselt paiknevate kõrgsageduslike piikide (BPFO, 2xBPFO, 3xBPFO, ...) olemasolu viitab selgelt välimise laagrivõru defektile.

Sisemise rassi defekt

Spektri kirjeldus: Sisemise rõnga rikke spekter näitab mitmeid silmapaistvaid piike sisemise rõnga defekti sagedusel ja selle harmoonilistel. Lisaks kaasnevad iga nende rikke sageduspiikidega tavaliselt külgriba piigid, mis paiknevad töökiiruse (1x) sagedusel.

Spektraalsete komponentide lühikirjeldus: Sisaldab sisemise võlli kuuli läbimise sageduse (BPFI) mitmeid harmoonilisi, sageli suurusjärgus 8–10 harmoonilist. Iseloomulikult moduleeritakse neid BPFI tippe külgribadega kiirusel ±1x p/min – see tähendab, et iga BPFI harmoonilise kõrval ilmuvad väiksemad külgtippud, mis on põhitippust eraldatud võlli pöörlemissagedusega võrdse koguse võrra.

Põhifunktsioon: Märguliseks märgiks on sisemise võlli defekti sageduse (BPFI) harmooniliste olemasolu külgribade mustriga. BPFI harmooniliste ümber võlli kiirusel paiknevad külgribad näitavad, et sisemise võlli defekti koormatakse üks kord pöörde kohta, mis kinnitab pigem sisemise võlli kui välimise võlli probleemi.

Veereva elemendi defekt (kuul/rull)

Spektri kirjeldus: Veeremielemendi (kuuli või rulli) defekt tekitab vibratsiooni veeremielemendi pöörlemissagedusel ja selle harmoonilistel. Spektris on näha tippude seeria, mis ei ole võlli kiiruse täisarvulised kordsed, vaid pigem kuuli/rulli pöörlemissageduse (BSF) kordsed. Üks neist harmoonilistest tippudest on sageli oluliselt suurem kui teised, mis peegeldab kahjustatud veeremielementide arvu.

Spektraalsete komponentide lühikirjeldus: Veeremi põhilise defektisageduse (BSF) ja selle harmooniliste juures esinevad piigid. Näiteks ilmnevad BSF, 2xBSF, 3xBSF jne. Tähelepanuväärne on see, et nende piikide amplituudimuster võib näidata kahjustatud elementide arvu – nt kui teine harmooniline on suurim, võib see viidata sellele, et kahel kuulil/rullikul on killud. Sageli kaasneb sellega vibratsioon veojõuringi rikkesagedustel, kuna veeremi kahjustus põhjustab tavaliselt ka veojõuringi kahjustusi.

Põhifunktsioon: Laagrielemendi pöörlemissageduse (BSF) ja võlli pöörlemissageduse vahel paiknevate tippude seeria olemasolu viitab veereelemendi defektile. Veereelemendi N-harmoonilise eriti kõrge amplituud viitab sageli N elemendi kahjustusele (nt väga kõrge 2xBSF tipp võib viidata kahele defektiga kuulile).

Puuri defekt (laagripuur / FTF)

Spektri kirjeldus: Veerelaagri puuri (separaatori) defekt põhjustab vibratsiooni puuri pöörlemissagedusel – põhisagedusel (FTF) – ja selle harmoonilistel. Need sagedused on tavaliselt subsünkroonsed (madalamad kui võlli kiirus). Spektris esinevad tipud FTF, 2xFTF, 3xFTF jne juures ning sageli esineb modulatsiooni tõttu interaktsioon teiste laagrisagedustega.

Spektraalsete komponentide lühikirjeldus: Madala sagedusega piigid, mis vastavad puuri pöörlemissagedusele (FTF) ja selle täisarvulistele kordstele. Näiteks kui FTF ≈ 0,4x võlli kiirus, võite näha piike väärtustel ~0,4x, ~0,8x, ~1,2x jne. Paljudel juhtudel esineb puuridefekt koos rataste defektidega, seega võib FTF moduleerida rataste defekti signaale, tekitades summa/erinevussagedusi (külgribasid rataste sageduste ümber).

Põhifunktsioon: Üks või mitu subharmoonilist tippu (alla 1x), mis on kooskõlas laagripuuri pöörlemiskiirusega (FTF), viitavad laagripuuri probleemile. See ilmneb sageli koos teiste laagririkete näidustustega. Peamiseks tunnuseks on FTF-i ja selle harmooniliste olemasolu spektris, mis on muidu haruldane, välja arvatud juhul, kui laagripuur on rikkis.

Mida teha: Laagrisageduste ilmumine on üleskutse tegutsemiseks. Vajalik on selle seadme intensiivistamine, määrimisseisundi kontrollimine ja laagrite vahetamise planeerimine esimesel võimalusel.

3.5. Käigukasti rikked

Hammasratta ekstsentrilisus / painutatud võll

Spektri kirjeldus: See rike põhjustab hammasratta võrgustiku vibratsiooni modulatsiooni. Spektris on hammasratta võrgustiku sageduse (GMF) tipp ümbritsetud külgriba tippudega, mis paiknevad hammasratta võlli pöörlemissagedusel (1x hammasratta p/min). Sageli on ka hammasratta enda 1x töökiiruse vibratsioon suurenenud ekstsentrilisuse tasakaalustamatuse sarnase efekti tõttu.

Spektraalsete komponentide lühikirjeldus: Märkimisväärne amplituudi suurenemine hammasratta hambumissagedusel ja selle alumistel harmoonilistel (nt 1x, 2x, 3x GMF). GMF-i (ja mõnikord ka selle harmooniliste) ümber ilmuvad selged külgribad intervallidega, mis on võrdsed mõjutatud hammasratta pöörlemiskiirusega 1x. Nende külgribade olemasolu näitab hambumissageduse amplituudmodulatsiooni hammasratta pöörlemise poolt.

Põhifunktsioon: Iseloomulikuks tunnuseks on hammasrataste hambumissagedus koos selgelt väljendunud külgribadega 1x hammasratta sagedusel. See külgribade muster (kiiruse järgi GMF-i ümber võrdselt paiknevad tipud) viitab tugevalt hammasratta ekstsentrilisusele või painutatud hammasratta võllile. Lisaks võib hammasratta põhivibratsioon (1x) olla tavapärasest kõrgem.

Hammasratta hammaste kulumine või kahjustused

Spektri kirjeldus: Hammasratta hammasvead (näiteks kulunud või katkised hambad) põhjustavad vibratsiooni suurenemist hammasratta hambumissagedusel ja selle harmoonilistel. Spektris on sageli näha mitu suure amplituudiga GMF-tippu (1xGMF, 2xGMF jne). Lisaks ilmuvad nende GMF-tippude ümber arvukalt külgribasagedusi, mis on eraldatud võlli pöörlemissagedusega. Mõnel juhul võib täheldada ka hammasratta omavõnkesageduste (resonantside) ergastamist külgribadega.

Spektraalsete komponentide lühikirjeldus: Kõrgenenud piigid hammasratta hambumissagedusel (hammaste hambumissagedusel) ja selle harmoonilistel (näiteks 2xGMF). Iga peamise GMF-harmooniku ümber on külgribade piigid, mis on eraldatud 1x töökiirusega. 1x, 2x, 3x GMF-komponentide ümber asuvate külgribade arv ja suurus kipub suurenema koos hambakahjustuse raskusastmega. Rasketel juhtudel võivad ilmuda täiendavad piigid, mis vastavad hammasratta resonantssagedustele (oma külgribadega).

Põhifunktsioon: Tunnuseks on mitmed suure amplituudiga hammasratta haardesageduse harmoonilised koos tihedate külgribade mustritega. See viitab ebakorrapärasele hammaste läbimisele kulumise või purunenud hamba tõttu. Tugevalt kulunud või kahjustatud hammasrattal on haardesageduse tippude ümber ulatuslikud külgribad (1-kordsete hammasratta kiiruste intervallidega), mis eristavad seda tervest hammasrattast (millel oleks puhtam spekter, mis on koondunud GMF-i).

Mida teha: Hammasülekannetega seotud sageduste ilmnemine vajab suuremat tähelepanu. Soovitatav on kontrollida käigukasti õli seisukorda metalliosakeste suhtes ja planeerida käigukasti ülevaatus hammaste kulumise või kahjustuste hindamiseks.

Oluline on mõista, et reaalsetes tingimustes kannatavad masinad harva ainult ühe vea all. Väga sageli on spekter mitme defekti tunnuste kombinatsioon, näiteks tasakaalustamatus ja joondusviga. See võib algajale diagnostikule segadust tekitada. Sellistel juhtudel kehtib lihtne reegel: kõigepealt tegeleda probleemiga, mis vastab suurima amplituudiga tipule. Sageli põhjustab üks tõsine viga (nt tugev joondusviga) teiseseid probleeme, näiteks suurenenud laagrite kulumist või kinnitusdetailide lõdvenemist. Algpõhjuse kõrvaldamisega saab oluliselt vähendada teiseste defektide avaldumist.

4. jagu: Praktilised soovitused ja järgmised sammud

Olles omandanud spektri tõlgendamise põhitõed, olete astunud esimese ja kõige olulisema sammu. Nüüd on vaja need teadmised oma igapäevasesse hoolduspraktikasse integreerida. See osa on pühendatud sellele, kuidas liikuda ühekordsetelt mõõtmistelt süstemaatilisele lähenemisviisile ja kuidas saadud andmeid kasutada teadlike otsuste tegemiseks.

4.1. Üksikmõõtmisest jälgimiseni: trendide jõud

Üksik spekter on vaid "hetktõmmis" masina seisukorrast antud ajahetkel. See võib olla väga informatiivne, kuid selle tegelik väärtus selgub varasemate mõõtmistega võrreldes. Seda protsessi nimetatakse seisukorra jälgimiseks või trendianalüüsiks.

Idee on väga lihtne: masina seisukorra hindamise asemel absoluutsete vibratsiooniväärtuste ("hea" või "halb") järgi jälgitakse, kuidas need väärtused aja jooksul muutuvad. Aeglane, järkjärguline amplituudi suurenemine teatud sagedusel viitab süstemaatilisele kulumisele, järsk hüpe aga on häiresignaal, mis viitab defekti kiirele arengule.

Praktiline näpunäide:

• Loo baasspekter: Tehke põhjalik mõõtmine uuel, äsja parandatud või teadaolevalt töökorras seadmel. Salvestage need andmed (spektrid ja arvväärtused) Balanset-1A programmi arhiivi. See on teie masina "tervisenäitaja".
• Perioodilisuse määramine: Määrake kindlaks, kui tihti te kontrollmõõtmisi teete. Kriitiliselt oluliste seadmete puhul võib see olla kord kahe nädala jooksul; abiseadmete puhul kord kuus või kvartalis.
• Korduvuse tagamine: Iga kord tehke mõõtmised samades punktides, samades suundades ja võimaluse korral masina samades töötingimustes (koormus, temperatuur).
• Võrdle ja analüüsi: Pärast iga uut mõõtmist võrrelge saadud spektrit baasjoone ja eelmiste spektritega. Pöörake tähelepanu mitte ainult uute piikide ilmnemisele, vaid ka olemasolevate piikide amplituudi suurenemisele. Mistahes piigi amplituudi järsk suurenemine (nt kaks korda võrreldes eelmise mõõtmisega) on usaldusväärne signaal areneva defekti kohta, isegi kui absoluutne vibratsiooniväärtus on ISO standardite kohaselt endiselt vastuvõetavates piirides.

4.2. Millal leida tasakaalu ja millal otsida muud põhjust?

Diagnostika lõppeesmärk ei ole ainult defekti leidmine, vaid ka õige otsuse tegemine vajalike toimingute kohta. Spektrianalüüsi põhjal saab luua lihtsa ja tõhusa otsustusalgoritmi.

Spektrianalüüsil põhinev toimingualgoritm:

1. Balanset-1A abil, eelistatavalt "Charts" režiimis (F8), saate kvaliteetse spektri, tehes mõõtmisi nii radiaal- kui ka aksiaalsuunas.
2. Tuvastage suurima amplituudiga tipp. See näitab domineerivat probleemi, millega tuleks esimesena tegeleda.
3. Määrake rikke tüüp selle piigi sageduse järgi:
   • Kui 1x piik domineerib: Kõige tõenäolisem põhjus on tasakaalutus.
     Toiming: Tehke dünaamiline tasakaalustamisprotseduur, kasutades Balanset-1A seadme funktsioone.
   • Kui 2x piik domineerib (eriti kui see on aksiaalsuunas kõrge): Kõige tõenäolisem põhjus on võlli joonduse häire.
     Toiming: Tasakaalustamine ei ole efektiivne. Vajalik on seade peatada ja võlli joondamine teostada.
   • Kui täheldatakse paljude harmooniliste (1x, 2x, 3x,...) "metsa": Kõige tõenäolisem põhjus on mehaaniline lõtkus.
     Toiming: Tehke visuaalne kontroll. Kontrollige ja pingutage kõiki kinnituspolte. Kontrollige raami ja vundamenti pragude suhtes.
   • Kui kesk- või kõrgsagedusvahemikus domineerivad mittesünkroonsed piigid: Kõige tõenäolisem põhjus on veerelaagri defekt.
     Toiming: Kontrollige laagriüksuse määrimist. Alustage laagri vahetamise planeerimist. Suurendage selle üksuse jälgimise sagedust, et jälgida defektide tekkimise kiirust.
   • Kui külgribadega hammasrataste haardesagedus (GMF) domineerib: Kõige tõenäolisem põhjus on käigukasti defekt.
     Toiming: Kontrollige käigukasti õlitaset. Planeerige käigukasti ülevaatus, et hinnata hammaste kulumist või kahjustusi.

See lihtne algoritm võimaldab üleminekut abstraktselt analüüsilt konkreetsetele, sihipärastele hooldustegevustele, mis on kogu diagnostilise töö lõppeesmärk.

Kokkuvõte

Algselt spetsiaalse tasakaalustamisvahendina loodud Balanset-1A seadmel on oluliselt suurem potentsiaal. Vibratsioonispektrite hankimise ja kuvamise võime muudab selle võimsaks algtaseme vibratsioonianalüsaatoriks. See artikkel oli mõeldud sillaks kasutusjuhendis kirjeldatud seadme töövõimaluste ja vibratsioonianalüüsi seansside käigus saadud andmete tõlgendamiseks vajalike põhiteadmiste vahel.

Spektrianalüüsi põhioskuste omandamine ei seisne ainult teooria õppimises, vaid ka praktilise tööriista omandamises töö efektiivsuse suurendamiseks. Mõistmine, kuidas erinevad vead – tasakaalustamatus, joondusviga, lõtvus ja laagridefektid – avalduvad vibratsioonispektris ainulaadsete "sõrmejälgedena", võimaldab teil vaadata töötava masina sisse seda lahti võtmata.

Selle juhendi peamised järeldused:

• Vibratsioon on informatsioon. Iga spektri tipp kannab teavet mehhanismis toimuva konkreetse protsessi kohta.
• FFT on teie tõlkija. Kiire Fourier' teisendus tõlgib vibratsiooni keerulise ja kaootilise keele lihtsasse ja arusaadavasse sageduste ja amplituudide keelde.
• Diagnostika on mustrite äratundmine. Õppides tuvastama oluliste defektide iseloomulikke spektraalmustreid, saate kiiresti ja täpselt kindlaks teha suurenenud vibratsiooni algpõhjuse.
• Trendid on olulisemad kui absoluutväärtused. Praeguste andmete regulaarne jälgimine ja võrdlemine algandmetega on ennustava lähenemisviisi aluseks, mis võimaldab probleeme tuvastada varases staadiumis.

Enesekindlaks ja pädevaks vibratsioonianalüütikuks saamise tee nõuab aega ja harjutamist. Ärge kartke katsetada, koguda andmeid erinevatelt seadmetelt ning luua oma "tervisespektrite" ja "haigusspektrite" kogu. See juhend on andnud teile kaardi ja kompassi. Kasutage Balanset-1A-d mitte ainult sümptomite "ravimiseks" tasakaalustamise teel, vaid ka täpse "diagnoosi" panemiseks. See lähenemisviis võimaldab teil oluliselt suurendada oma seadmete töökindlust, vähendada avariiväljalülituste arvu ja liikuda kvalitatiivselt uuele hooldustasemele.