Võlli väljaviskumise mõistmine vibratsioonianalüüsis
Väljajooks on üldmõiste, mis tähistab rootori ebatäiuslikkusi, mis tekitavad ühe pöörde kohta ühe (1×) signaali isegi siis, kui võll pöörleb nii aeglaselt, et dünaamilised jõud nagu tasakaalutus on tühised. Rangelt võttes on tegemist pöörleva pinna kogukõikumisega ideaalsest ringist, mida mõõdetakse võlli tegeliku asendi suhtes centreline. Paljusid analüütikuid eksitav nüanss on see, et hälve näib täpselt nagu tasakaalustamatuse vibratsioon andmed — kuid see ei ole massiga seotud probleem ja seda ei saa lahendada tasakaalustamine.
Kuna mõlemad nähtused esinevad 1× töökiirus... nende eristamine on üks olulisemaid oskusi rootori diagnostikas. Vale järeldus tähendab aja raiskamist tasakaalu saavutamisele, mis ei ole kunagi võimalik; õige järeldus tähendab aga tegeliku defekti parandamist – või selle nõuetekohast kompenseerimist enne tasakaalu saavutamise katset. Allpool kirjeldatakse kahte erinevat tüüpi kõikumist, selgitatakse, miks need diagnostikat moonutavad, ning esitatakse standardne meetod nende mõju kõrvaldamiseks.
1. Kõikumise liigid: oluline eristus
Kõik algab sellest, et eristada kahte põhimõtteliselt erinevat asja, mida üks ja sama sõna „runout“ tähendada võib.
Mehaaniline kõikumine
Mehaaniline kõikumine on tõeline füüsiline või geomeetriline ebatäius võlli puhul: pind ei ole täiesti ümmargune või ei ole täiesti pöördetelje suhtes tsentreeritud. Tüüpilised põhjused on järgmised:
- Ümarusest väljas olemine: ketas on töötlemise tagajärjel veidi ovaalne või muul viisil moonutatud.
- Ekstsentrilisus: komponent, näiteks rihmaratas, ühendusdetail või hammasratas, on töödeldud või paigaldatud telje keskjoone suhtes nihkes.
- Väänunud või kõverdatud võll: a permanent bend liigub iga pöörde jooksul pinda mööda sisse ja välja kindla punkti juurest. Sellega seotud ajutine versioon, termiline vibu, ilmub masina kuumenemisel ja kaob, kui temperatuur stabiliseerub.
Kuna tegemist on tegeliku geomeetrilise omadusega, saab mehaanilist kõikumist mõõta otse mõõturiga, pöörates võlli aeglaselt käsitsi. Mõõturi näidu koguväärtus on see number, mis märgitakse kontrolliaruannetesse, ja meie Võlli radiaalne kõikumine (TIR) kalkulaator aitab seostada seda näitajat lubatud hälbega.
Elektriline kõrvalekalle
Elektriline kõikumine ei ole sugugi võlli kuju viga, vaid mõõtmisartifakt iseloomulik kontaktivabale pöörisvoolu lähedusandurid. Need andurid tekitavad kõrgsagedusliku magnetvälja ja arvutavad vahekauguse välja selle põhjal, kuidas võlli pind seda mõjutab. Kui selle pinna magnetilised või elektrilised omadused varieeruvad kohati, näitab andur vahekauguse kõikumist isegi siis, kui tegelik vahekaugus võlli ja anduri vahel on täiesti konstantne. Selle põhjused on pigem metallurgilised ja pinnaga seotud kui geomeetrilised:
- Materjali läbilaskvuse erinevused: kohalik magnetiseeritud laik – mis on sageli tekkinud magnetjalaga näidikukella toele asetamisest – tekitab tugeva ja püsiva 1× signaali.
- Pinna viimistluse muutused: kriimustused, mõlgid või tööriistajäljed sondi vaateväljas.
- Ebaühtlane materjali koostis: võlli enda sulami või metallurgilise struktuuri erinevused.
Oluline on see, et elektrilist hälvet ei ole võimalik mõõturiga tuvastada – geomeetria on korras –, kuid see on siiski oluline veaallikas turbiinmasinate puhul, mida kontrollitakse selliste standardite alusel nagu API 670, kus peamisteks anduriteks on lähedusandurid.
2. Miks kõikumine mõjutab negatiivselt diagnostikat ja tasakaalustamist
Mõlemat tüüpi kõikumise signaali sagedus on 1× töökäigu kiirus – täpselt sama sagedus kui tasakaalutusel –, mis tekitab analüütikule kaks erinevat probleemi.
- See varjab end tasakaalustamatuse taha: kõrge 1× tipp spekter viib enesekindla, kuid eksliku diagnoosini tasakaalustamatuse kohta, mis ajendab tasakaalustamisüritusi, mis on nii tarbetud kui ka määratud läbikukkumisele, kuna korrigeerida pole mingit liigset massi.
- See rikub tõelist tasakaalu: kui tegemist on tõelise tasakaalustamatuse on praegu lisandub sellele kõikumisvektor. Iga tõsine katse rootori tasakaalustamiseks peab esmalt eraldama tegeliku dünaamilise reaktsiooni, mis tähendab kõikumiskomponendi mõõtmist ja vektorite lahutamine seda üldisest 1× signaalist.
Seetõttu ei ole üksik 1×-tipp kunagi piisav diagnoosi kinnitamiseks – tõelise tasakaalustamatuse tuvastamiseks tuleb seda võrrelda sarnaste nähtustega, nagu näiteks tsentrifugaalhälve, joondusviga, a pragunenud rootorvõi resonants on pädeva vibratsiooni süda diagnoos.
3. Kõikumise kompenseerimine: aeglase pöörlemise vektor
Tunnustatud abinõu on väljavoolu kompenseerimine, mis on oluline samm lähedusanduritega varustatud seadmete analüüsimisel. See toimub kolmes etapis:
- Aeglane rullimine: masinat käitatakse tahtlikult madalal pöörlemiskiirusel – tavaliselt 200–500 p/min –, kus tasakaalustamatuse põhjustatud tsentrifugaaljõud on tühised, mistõttu peaaegu kogu 1× signaal tuleneb tsentrifugaaljõust.
- Mõõda aeglase pöörlemise vektorit: 1× vibratsioonivektor (amplituud ja faas) salvestatakse sellise kiiruse juures „aeglustatud liikumise“ või „väljumisvektori“ nime all.
- Lahuta vektor: See salvestatud aeglustatud vektor lahutatakse seejärel vektoriliselt täiskiirusel mõõdetud 1× vibratsioonivektorist.
Jääb alles kõikumist kompenseeriv 1× vektor, mis kajastab võlli tegelikku dünaamilist liikumist, mis tuleneb tasakaalustamatuse ja muude rootoridünaamiliste jõudude mõjust. Just see kompenseeritud väärtus – mitte töötlemata mõõtmistulemus – peaks olema aluseks diagnostikale ja arvutustele paranduskaalud.
4. Mõõtmine ja kompenseerimine välitingimustes
Sama põhimõte kehtib ka kaasaskantavate seadmete puhul, isegi nende puhul, mis kasutavad kiirendusmõõturid selle asemel, et kasutada püsivalt paigaldatud andureid. Hea tava enne field balance on kontrollida mehaanilist kõikumist mõõturiga ja veenduda, et võllil ei ole jääkmagnetismi, et välistada sarnased esemed enne proovimassi lisamist. Näiteks selline kaasaskantav kahekanaliline analüsaator nagu Balanset-1A mõõdab 1× amplituudi ja faasi, millest tasakaal sõltub, ning aeglase pöörlemise võrdlusandmete salvestamine (kui seadme võimalused seda lubavad) võimaldab analüütikul veenduda, et 1× reaktsioon tõepoolest suureneb kiiruse kasvades – mis on tõelise tasakaalustamatuse tunnus – selle asemel, et jääda muutumatuks, mis viitaks otseselt tsentrifugaaljõule.
