درک فاز در تحلیل ارتعاشات

تعریف: فاز ارتعاش چیست؟

فاز اندازه‌گیری‌ای است که رابطه زمانی بین دو سیگنال یا به طور معمول، زمان‌بندی یک سیگنال ارتعاش نسبت به یک نقطه مرجع خاص روی یک شفت چرخان را توصیف می‌کند. این معیاری است که نشان می‌دهد ارتعاش در کجا نسبت به چرخش شفت اتفاق می‌افتد. فاز معمولاً بر حسب درجه، از 0 درجه تا 360 درجه، اندازه‌گیری می‌شود که نشان دهنده یک دور کامل شفت است.

در حالی که دامنه به ما می‌گوید که یک ماشین «چقدر» ارتعاش می‌کند و فرکانس به ما می‌گوید که «چقدر سریع»، فاز به ما می‌گوید که «چگونگی حرکت آن» چیست. این امر فاز را به ابزاری قدرتمند برای تمایز بین خطاهای مختلفی که ممکن است در یک فرکانس رخ دهند، تبدیل می‌کند.

فاز چگونه اندازه‌گیری می‌شود؟

برای اندازه‌گیری فاز، دو سیگنال مورد نیاز است:

1. سیگنال ارتعاشی: این سیگنال اولیه از شتاب‌سنج یا حسگر مجاورتی است که ارتعاش دستگاه را اندازه‌گیری می‌کند.
2. سیگنال مرجع: این یک پالس زمان‌بندی یک‌بار در هر دور است که توسط a ارائه می‌شود. دورسنجدورسنج به سمت یک قطعه نوار بازتابنده یا یک شیار روی شفت نشانه گرفته شده است و هر بار که علامت مرجع از سنسور عبور می‌کند، یک پالس دقیق تولید می‌کند.

سپس آنالیزور ارتعاش، تأخیر زمانی بین پالس تاکومتر و اولین پیک مثبت سیگنال ارتعاش را در یک فرکانس خاص (معمولاً سرعت چرخش ۱ برابر) اندازه‌گیری می‌کند. این تأخیر زمانی را به یک زاویه تبدیل می‌کند که همان خوانش فاز است. خوانش فاز ۹۰ درجه به این معنی است که پیک ارتعاش یک چهارم دور پس از عبور علامت مرجع از تاکومتر رخ می‌دهد.

قدرت تشخیصی تحلیل فازی

فاز فقط یک عدد نیست؛ بلکه اطلاعات مهمی در مورد ویژگی حرکت ارائه می‌دهد. با اندازه‌گیری فاز در مکان‌های مختلف دستگاه، یک تحلیلگر می‌تواند تشخیص‌های خاص را تأیید یا رد کند.

تأیید عدم تعادل

یک مورد کلاسیک از عدم تعادل ساده، خوانش فاز مشابهی (معمولاً با اختلاف ±30 درجه) را هنگام اندازه‌گیری در جهت شعاعی یکسان (مثلاً افقی) روی هر دو یاتاقان یک روتور نشان می‌دهد. این نشان می‌دهد که کل روتور با هم حرکت می‌کند و همزمان توسط نقطه سنگین در یک جهت "کشیده" می‌شود.

تشخیص ناهمراستایی

فاز یکی از قطعی‌ترین راه‌ها برای تشخیص عدم هم‌ترازی شفت است. هنگامی که اندازه‌گیری‌های فاز محوری در هر دو طرف کوپلینگ انجام می‌شود، تغییر فاز ۱۸۰ درجه (±30°) یک شاخص کتاب درسی برای عدم هم‌ترازی زاویه‌ای است. این عدد نشان می‌دهد که با حرکت یک شفت به سمت داخل (محور مثبت)، شفت دیگر به سمت خارج (محور منفی) حرکت می‌کند، که نشانه واضحی از حرکت چرخشی در کوپلینگ است.

تشخیص عدم تعادل از خمیدگی شفت

هم عدم تعادل و هم خمیدگی شفت می‌توانند باعث ارتعاش بالای ۱x RPM شوند. آنالیز فاز می‌تواند آنها را تشخیص دهد. با اندازه‌گیری فاز محوری در دو انتهای شفت یک موتور یا پمپ، اختلاف فاز ۱۸۰ درجه نشان می‌دهد که شفت خم شده است. با چرخش "کمان" شفت، انتهای آن در جهت مخالف حرکت می‌کنند.

شناسایی سستی سازه‌ای یا ترک خوردگی پی‌ها

وقتی خوانش فاز نامنظم، ناپایدار یا غیرقابل تکرار باشد، اغلب نشان‌دهنده‌ی شل بودن مکانیکی است. اگر خوانش فاز هنگام مقایسه‌ی پایه‌ی دستگاه با صفحه‌ی پایه‌ی آن به‌طور قابل‌توجهی تغییر کند، نشان‌دهنده‌ی شل بودن پیچ لنگر یا ترک‌خوردگی فونداسیون است.

تایید رزونانس

با عبور سرعت یک ماشین از یک رزونانس (سرعت بحرانی)، فاز ارتعاش 1x دقیقاً در اوج رزونانس دچار یک تغییر مشخصه 90 درجه‌ای و با عبور از کل ناحیه رزونانس، یک تغییر کامل 180 درجه‌ای خواهد شد. این یک روش قطعی برای تأیید وضعیت رزونانس است.

ابزاری حیاتی برای ایجاد تعادل

فاز همچنین برای موارد زیر ضروری است rotor balancingخواندن فاز مستقیماً موقعیت زاویه‌ای «نقطه سنگین» روی روتور را نسبت به علامت مرجع نشان می‌دهد. این به تکنسین می‌گوید که دقیقاً وزنه اصلاح را برای خنثی کردن عدم تعادل کجا قرار دهد.

به طور خلاصه، بدون اندازه‌گیری فاز، یک تحلیلگر ارتعاشات تنها با بخشی از تصویر کلی کار می‌کند. تجزیه و تحلیل فاز، زمینه حیاتی در مورد نحوه حرکت یک ماشین را فراهم می‌کند و درجه بسیار بالاتری از اطمینان تشخیصی را ممکن می‌سازد.

← بازگشت به فهرست اصلی