Rootori vibratsiooni sõlmepunktide mõistmine
Definitsioon: Mis on sõlmpunkt?
A sõlmpunkt (nimetatakse ka sõlmeks või sõlmejooneks kolmemõõtmelise liikumise puhul) on kindel asukoht piki vibreerivat rootor kus nihe või läbipaine jääb vibratsiooni ajal teatud temperatuuril nulliks loomulik sagedus. Isegi kui ülejäänud võll vibreerib ja paindub, jääb sõlmpunkt võlli neutraalasendi suhtes paigale.
Sõlmepunktid on põhilised omadused režiimi kujundid, ja nende asukohad annavad olulist teavet rootori dünaamika analüüs tasakaalustamine protseduurid ja andurite paigutamise strateegiad.
Sõlmepunktid erinevates vibratsioonirežiimides
Esimene painutusrežiim
Esimesel (põhilisel) painutusrežiimil on tavaliselt:
- Null sisemist sõlme: Võlli pikkuses ei ole nullläbipaindepunkte
- Laagri asukohad ligikaudsete sõlmedena: Lihtsalt toestatud konfiguratsioonides toimivad laagrid peaaegu sõlmpunktidena
- Maksimaalne läbipaine: Tavaliselt laagrite vahelise vahemiku keskel
- Lihtne kaarekujuline kuju: Võll paindub ühes sujuvas kõveras
Teine painutusrežiim
Teisel režiimil on keerulisem muster:
- Üks sisemine sõlm: Üks punkt mööda võlli (tavaliselt keskel), kus läbipaine on null
- S-kõvera kuju: Võll paindub sõlme mõlemal küljel vastassuundades
- Kaks antinoodi: Maksimaalsed läbipainded esinevad sõlmpunkti mõlemal küljel
- Kõrgem sagedus: Omavõrra sagedus on oluliselt kõrgem kui esimesel režiimil
Kolmas ja kõrgem režiim
- Kolmas režiim: Kaks sisemist sõlmpunkti, kolm antinoodi
- Neljas režiim: Kolm sõlmpunkti, neli antinoodi
- Üldreegel: Režiimil N on (N-1) sisemist sõlmpunkti
- Suurenev keerukus: Kõrgemad režiimid näitavad järk-järgult keerukamaid lainemustreid
Sõlmepunktide füüsiline tähtsus
Nullläbipaine
Selle moodi omavõnkesagedusel vibratsiooni ajal sõlmpunktis:
- Külgnihe on null
- Võll läbib oma neutraalset telge
- Paindepinge on aga tavaliselt maksimaalne (paindekõvera kalle on maksimaalne).
- Nihkejõud on sõlmedes maksimaalsed
Nulltundlikkus
Sõlmepunktides rakendatud jõududel või massidel on sellele konkreetsele režiimile minimaalne mõju:
- Lisamine paranduskaalud sõlmedes ei tasakaalusta seda režiimi tõhusalt
- Sõlmedele paigutatud andurid tuvastavad selle režiimi puhul minimaalse vibratsiooni
- Sõlmede toed või piirangud mõjutavad minimaalselt moodi loomulikku sagedust
Praktilised tagajärjed tasakaalustamisele
Korrektsioonitasandi valik
Sõlmepunktide asukohtade mõistmine suunab tasakaalustamisstrateegiat:
Jäikade rootorite jaoks
- Töötab alla esimese kriitilise kiiruse
- Esimene režiim pole oluliselt erutatud
- Standardne kahe tasapinna tasakaalustamine rootori otste lähedal on efektiivne
- Sõlmepunktid ei ole peamine mure
Paindlike rootorite jaoks
- Töötamine kriitilisel kiirusel või sellest kõrgemal
- Peab arvestama moodi kuju ja sõlmpunktidega
- Efektiivsed korrektsioonitasandid: Peaks asuma antinoodide asukohtades või nende lähedal (maksimaalsed läbipaindepunktid)
- Ebaefektiivsed asukohad: Sõlmedel või nende lähedal asuvatel korrektsioonitasanditel on sellele režiimile minimaalne mõju.
- Modaalne tasakaalustamine: Arvestab korrektsioonikaalude jaotamisel otseselt sõlmede asukohti
Näide: Teise režiimi tasakaalustamine
Vaatleme pikka painduvat võlli, mis töötab esimesel kriitilisel kiirusel ja ergastab teist režiimi:
- Teisel režiimil on üks sõlmpunkt vahemiku keskel
- Kogu korrektsiooniraskuse paigutamine vahemiku keskosa (sõlme) lähedale oleks ebaefektiivne.
- Optimaalne strateegia: asetage korrektsioonid kahele antinoodi asukohale (sõlme mõlemal küljel)
- Efektiivse tasakaalustamise tagamiseks peab raskusjaotuse muster vastama teise režiimi kujule
Anduri paigutamise kaalutlused
Vibratsiooni mõõtmise strateegia
Sõlmpunktid mõjutavad kriitiliselt vibratsiooni jälgimist:
Vältige sõlmede asukohti
- Sõlmede andurid tuvastavad selle režiimi jaoks minimaalse vibratsiooni
- Ainult sõlmede mõõtmisel võivad olulised vibratsiooniprobleemid märkamata jääda
- Võib jätta vale mulje vastuvõetavatest vibratsioonitasemetest
Sihtantinoodide asukohad
- Maksimaalne vibratsiooniamplituud antinoodidel
- Kõige tundlikum arenevate probleemide suhtes
- Tavaliselt esimese režiimi laagrite asukohtades
- Kõrgemate režiimide puhul võib vaja minna vahepealseid mõõtmispunkte
Mitu mõõtepunkti
- Painduvate rootorite puhul mõõtke mitmes aksiaalses kohas
- Tagab, et sõlmede positsioneerimise tõttu ei jää ükski režiim vahele
- Võimaldab moodikujude eksperimentaalset määramist
- Kriitiliste seadmete andurid on sageli iga laagri ja ka laagriulatuse keskel.
Sõlmepunktide asukohtade määramine
Analüütiline ennustus
- Lõplike elementide analüüs: Arvutab mooduse kuju ja tuvastab sõlmpunktid
- Tala teooria: Lihtsate konfiguratsioonide korral ennustavad analüütilised lahendused sõlmede asukohti
- Kujundustööriistad: Rootori dünaamika tarkvara pakub visuaalset režiimi kuju kuvamist koos tähistatud sõlmedega
Eksperimentaalne identifitseerimine
1. Löögitestimine (lööktestimine)
- Lööge instrumenteeritud haamriga võlli mitmesse kohta
- Mõõda vastust mitmes punktis
- Asukohad, kus teatud sagedusel vastust ei esine, on selle režiimi sõlmpunktid.
2. Läbipainde kuju mõõtmine töö ajal
- Kriitilise kiiruse lähedal töötamise ajal mõõtke vibratsiooni paljudes aksiaalsetes kohtades
- Joonista läbipainde amplituud ja positsioon
- Nullpunktid on sõlmpunktid
3. Lähedusandurite massiivid
- Mitu kontaktivaba andurit mööda võlli pikkust
- Mõõtke võlli läbipainde otse käivitamise/vabakäigu ajal
- Kõige täpsem eksperimentaalne meetod sõlmede tuvastamiseks
Sõlmepunktid vs. antinoodid
Sõlmepunktid ja antinoodid on teineteist täiendavad mõisted:
Sõlmepunktid
- Null läbipaine
- Maksimaalne painutuskalle ja pinge
- Madal efektiivsus jõu rakendamisel või mõõtmisel
- Ideaalne tugikohtade jaoks (minimeerib ülekantavat jõudu)
Antinoodid
- Maksimaalne läbipaine
- Null painutuskalle
- Maksimaalne efektiivsus korrektsiooniraskuste jaoks
- Optimaalsed andurite paigutuskohad
- Suurima pingega kohad (kombineeritud koormuse korral)
Praktilised rakendused ja juhtumiuuringud
Juhtum: Paberimasina rull
- Olukord: Pikk (6-meetrine) rull, mis töötab kiirusel 1200 p/min, kõrge vibratsioon
- Analüüs: Töötab esimese kriitilise, põneva teise režiimi kohal, kus sõlm on keskel
- Esialgne tasakaalustamise katse: Raskuste lisamine keskele (mugav juurdepääs) halbade tulemustega
- Lahendus: Keskmise ulatuse sõlmpunktiks tunnistamine; kaalud jaotatakse ümber veerandpunktideks (antinoodideks)
- Tulemus: 85% vähendas vibratsiooni, edukas modaalne tasakaalustamine
Juhtum: auruturbiini jälgimine
- Olukord: Uus vibratsiooni jälgimissüsteem näitab madalat vibratsiooni hoolimata teadaolevast tasakaalustamatusest
- Uurimine: Andur paigutati kogemata domineeriva režiimi sõlmpunkti lähedale
- Lahendus: Täiendavad andurid antinoodide asukohtades näitasid tegelikku vibratsioonitaset
- Õppetund: Jälgimissüsteemide kavandamisel arvestage alati režiimide kujuga
Täiustatud kaalutlused
Liikuvad sõlmed
Mõnes süsteemis nihkuvad sõlmpunktid töötingimustega:
- Kiirusest sõltuv laagrijäikus muudab sõlmede asukohti
- Temperatuuri mõju võlli jäikusele
- Koormusest sõltuv reaktsioon
- Asümmeetrilistel süsteemidel võivad horisontaalse ja vertikaalse liikumise jaoks olla erinevad sõlmed
Ligikaudsed vs. tõelised sõlmed
- Tõelised sõlmed: Täpsed nullläbipaindepunktid ideaalsetes süsteemides
- Ligikaudsed sõlmed: Väga väikese (kuid mitte null) läbipainde asukohad reaalsetes süsteemides, kus esineb sumbuvust ja muid mitteideaalseid efekte
- Praktiline kaalutlus: Reaalsed sõlmed on pigem väikese läbipainde piirkonnad kui täpsed matemaatilised punktid
Sõlmepunktide mõistmine annab olulise ülevaate rootori vibratsiooni käitumisest ning on hädavajalik painduvate rootorite tõhusaks tasakaalustamiseks, andurite optimaalseks paigutamiseks ja vibratsiooniandmete õigeks tõlgendamiseks pöörlevates masinates.
Kategooriad:
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 