درک هولوسپکتروم
تعریف: هولوسپکتروم چیست؟
هولوسپکتروم (که طیف کامل نیز نامیده میشود) یک تکنیک پیشرفته تحلیل فرکانسی است که در دینامیک روتور که همزمان X و Y (افقی و عمودی) را پردازش میکند لرزش اندازهگیریهایی برای تفکیک حرکت شفت به مؤلفههای حرکت تقدیمی رو به جلو (چرخش در همان جهت چرخش) و مؤلفههای حرکت تقدیمی رو به عقب (چرخش در خلاف جهت چرخش). برخلاف روشهای مرسوم طیفها هولواسپکتروم که فقط بزرگی ارتعاش را نشان میدهد، هم فرکانسهای مثبت (رو به جلو) و هم فرکانسهای منفی (رو به عقب) را نمایش میدهد و اطلاعات کاملی در مورد جهت حرکت مداری روتور که برای تشخیص ناپایداریها، شناسایی ارتعاش اجباری در مقابل ارتعاش خود تحریک و توصیف رفتار دینامیکی روتور حیاتی است، ارائه میدهد.
هولواسپکتروم در درجه اول با ... استفاده میشود. پروب مجاورتی اندازهگیریها (جفتهای XY) در توربوماشینهای حیاتی، پدیدههایی را که در طیفهای تکمحوری استاندارد نامرئی هستند، آشکار میکند. این یک ابزار تشخیصی در سطح تخصصی برای متخصصان دینامیک روتور است که مشکلات ارتعاش پیچیده در توربینها، کمپرسورها و ژنراتورها را عیبیابی میکنند.
مبانی نظری
حرکت تقدیمی رو به جلو در مقابل حرکت تقدیمی رو به عقب
- حرکت تقدیمی به جلو: مرکز شفت در همان جهت چرخش شفت میچرخد (رایجترین حالت)
- حرکت تقدیمی به عقب: مدارهای شفت در خلاف جهت چرخش (نشان دهنده مشکلات خاص)
- اهمیت: جهت، مکانیسم تحریک و نوع خطا را نشان میدهد.
محدودیت طیف استاندارد
- تبدیل فوریه سریع تک محوره (FFT) نمیتواند رو به جلو را از رو به عقب تشخیص دهد
- هر دو به عنوان یک مؤلفه فرکانسی یکسان ظاهر میشوند
- اطلاعات جهت از دست رفته
- ابهام در تفسیر
راهکار هولوسپکتروم
- اندازهگیریهای XY را با هم پردازش میکند
- اجزای جهتدار را از نظر ریاضی از هم جدا میکند
- به جلو: فرکانسهای مثبت
- معکوس: فرکانسهای منفی
- توصیف کامل حرکت روتور
کاربردها و تشخیص
تشخیص ناپایداری
- چرخش/شلاقی روغن: در فرکانسهای منفی ظاهر میشود (در ابتدا حرکت تقدیمی رو به عقب)
- چرخش بخار: مولفه معکوس زیرسنکرون
- شناسایی: هولواسپکتروم بلافاصله بیثباتی را در مقابل عدم تعادل تشخیص میدهد
ارتعاش اجباری در مقابل ارتعاش خود برانگیخته
- عدم تعادل (اجباری): مؤلفه قوی رو به جلو در ۱×، حداقل رو به عقب
- بیثباتی (خود-هیجانزده): مؤلفهی رو به عقب قابل توجه
- تمایز: واضح در طیف کامل، مبهم در طیف استاندارد
تشخیص سایش روتور
- مالش اغلب اجزای معکوس ایجاد میکند
- نیروهای اصطکاک، حرکت تقدیمی معکوس را هدایت میکنند
- هولواسپکتروم حرکت رو به عقب مرتبط با سایش را آشکار میکند
اثرات ژیروسکوپی
- حالتهای چرخش رو به جلو و عقب در فرکانسهای مختلف از هم جدا میشوند
- هولواسپکتروم هر دو حالت را به وضوح نشان میدهد
- اعتبارسنجی مدلهای دینامیکی روتور
الزامات داده
جفت اندازهگیری XY
- دو اندازهگیری ارتعاش عمود بر هم مورد نیاز است
- معمولاً از جفت پروب مجاورتی XY
- باید از نظر مکانی ۹۰ درجه از هم فاصله داشته باشند
- نمونهبرداری همزمان ضروری است
فاز نسبی
- رابطه تربیع بین X و Y امکان تعیین جهت را فراهم میکند.
- X، Y را ۹۰ درجه به جلو هدایت میکند.
- X از Y به اندازه ۹۰ درجه عقبتر → رو به عقب است
- دقت فاز بسیار مهم است
تفسیر
نمایشگر هولوسپکتروم
- محور افقی: فرکانس (مثبت برای حرکت رو به جلو، منفی برای حرکت رو به عقب)
- محور عمودی: دامنه
- مرکز صفر: فرکانس صفر در مرکز نمودار
- سمت راست: مؤلفههای حرکت تقدیمی رو به جلو (+1×، +2× و غیره)
- سمت چپ: مؤلفههای حرکت تقدیمی به عقب (-1×، -2× و غیره)
الگوهای معمول
روتور سالم
- مولفه بزرگ رو به جلو در +1× (عدم تعادل)
- اجزای کوچک یا بدون قطعات عقب مانده
- نشان دهنده ارتعاش اجباری عادی است
چرخش روغن
- مؤلفه قابل توجه در فرکانس زیرسنکرون منفی
- مثال: -0.45× (به عقب در سرعت روتور 45%)
- تشخیص ناپایداری ناشی از یاتاقان
ناهمترازی
- مولفه قوی +2× رو به جلو
- حداقل عقب مانده
- لرزش اجباری ناشی از ناهمراستایی را تأیید میکند
مزایا
وضوح تشخیصی
- فوراً بیثباتی را از عدم تعادل تشخیص میدهد
- شرایط سایش روتور را شناسایی میکند
- حرکت پیچیده روتور را مشخص میکند
- ابهام تشخیصی را کاهش میدهد
کامل بودن
- اطلاعات کامل در مورد حرکت مداری
- بدون از دست دادن اطلاعات (در مقایسه با تحلیل تکمحوری)
- تصویر دینامیکی کامل روتور
محدودیتها
نیاز به اندازهگیریهای XY دارد
- برای دادههای تکمحوری قابل استفاده نیست
- نیاز به جفت پروب مجاورتی یا شتابسنجهای هماهنگشده دارد
- ابزار دقیق گرانتر
پیچیدگی
- پیچیدهتر از طیف استاندارد
- نیاز به درک مفاهیم حرکت تقدیمی دارد
- تفسیر به تخصص نیاز دارد
- تکنیک آنالیز روتین نیست
کاربرد محدود
- در درجه اول برای مسائل دینامیک روتور
- برای نقص بلبرینگ، چرخ دنده ها کمتر مفید است
- ابزار تخصصی، نه همه منظوره
چه زمانی از هولوسپکتروم استفاده کنیم؟
موارد مناسب
- ناپایداری مشکوک روتور
- بررسی ارتعاشات زیرسنکرون
- تشخیص مالش
- عیبیابی بحرانی توربوماشینها
- اعتبارسنجی دینامیک روتور
مورد نیاز نیست برای
- عدم تعادل یا ناهمترازی معمول
- تحلیل عیوب یاتاقان
- اندازهگیریهای تکمحوره
- بررسیهای عمومی ماشینآلات
آنالیز هولواسپکتروم یک تکنیک پیشرفته تشخیص دینامیک روتور است که با جداسازی اجزای حرکت تقدیمی رو به جلو و عقب، توصیف کامل حرکت مداری را ارائه میدهد. در حالی که به اندازهگیریها و تخصص تخصصی XY نیاز دارد، هولواسپکتروم بینشهای تشخیصی منحصر به فردی - به ویژه برای ناپایداریها و سایشها - ارائه میدهد که از آنالیز طیفی تک محوره مرسوم قابل دستیابی نیستند، و آن را به ابزاری ضروری برای تجزیه و تحلیل تخصصی مشکلات دینامیکی پیچیده روتور در توربوماشینهای حیاتی تبدیل میکند.