درک انحراف شفت در تحلیل ارتعاشات

تعریف: انحراف از مسیر چیست؟

اجرا یک اصطلاح کلی برای عیوب در روتور است که سیگنالی با نرخ یک بار در هر دور (1x) تولید می‌کند، حتی زمانی که روتور با سرعت بسیار کمی می‌چرخد که در آن نیروهای دینامیکی مانند عدم تعادل ناچیز هستند. این اندازه‌گیری، اندازه‌گیری کل تغییر یا انحراف یک سطح چرخان از یک دایره کامل، نسبت به خط مرکزی واقعی شفت است. یک چالش کلیدی در تحلیل ارتعاش این است که انحراف می‌تواند دقیقاً مانند عدم تعادل در داده‌های ارتعاش به نظر برسد، اما یک مشکل مرتبط با جرم نیست و بنابراین نمی‌توان آن را با متعادل‌سازی برطرف کرد.

انواع انحراف: یک تمایز مهم

تشخیص دو نوع اصلی انحراف از مسیر بسیار مهم است:

۱. انحراف مکانیکی

انحراف مکانیکی یک واقعیت است نقص فیزیکی یا هندسی از شفت. این بدان معناست که سطح شفت کاملاً گرد نیست یا کاملاً در مرکز محور چرخش خود قرار ندارد. علل رایج عبارتند از:

• عدم گرد بودن: یاتاقان شفت کمی بیضی شکل است یا عیوب شکلی دیگری ناشی از ماشینکاری دارد.
• گریز از مرکز: یک قطعه، مانند قرقره یا چرخ‌دنده، ماشینکاری شده یا کمی خارج از مرکز نسبت به خط مرکزی شفت نصب می‌شود.
• شفت خمیده یا قوس‌دار: خمیدگی دائمی در شفت باعث می‌شود که سطح آن هنگام چرخش، نسبت به یک نقطه ثابت به داخل و خارج حرکت کند.

میزان هرزروی مکانیکی را می‌توان مستقیماً با استفاده از یک نشانگر عقربه‌ای و در حالی که شفت را به آرامی با دست می‌چرخانید، اندازه‌گیری کرد.

۲. انحراف الکتریکی

انحراف جریان الکتریکی یک نقص فیزیکی نیست، بلکه یک ... خطای اندازه‌گیری که منحصراً با روش‌های غیر تماسی رخ می‌دهد پروب‌های مجاورتی جریان گردابیاین پروب‌ها با ایجاد یک میدان مغناطیسی و حس کردن تغییرات در سطح شفت کار می‌کنند. اگر سطح شفت دارای تغییرات موضعی در خواص مغناطیسی یا الکتریکی خود باشد، پروب حتی اگر فاصله شفت تا پروب کاملاً ثابت باشد، یک سیگنال نوسانی تولید می‌کند.

علل خرابی برد الکترونیکی عبارتند از:

• تغییرات در نفوذپذیری مواد: یک نقطه مغناطیسی موضعی روی شفت می‌تواند یک سیگنال قوی ۱x ایجاد کند. این اتفاق می‌تواند در صورتی رخ دهد که شفت به طور تصادفی مغناطیسی شود، به عنوان مثال توسط یک نشانگر عقربه‌ای با پایه مغناطیسی.
• تغییرات در پرداخت سطح: خراش‌ها، فرورفتگی‌ها یا رد ابزار در «ناحیه دید» پروب.
• ترکیب مواد ناسازگار: تغییرات در خواص آلیاژی یا متالورژیکی ماده شفت.

انحراف الکتریکی برای یک نشانگر عقربه‌ای قابل مشاهده نیست، اما منبع قابل توجهی از خطا در پایش ارتعاش توربوماشین‌ها است.

چرا انحراف از مسیر، مشکلی برای تشخیص و بالانس است؟

سیگنال تولید شده توسط هر دو نوع انحراف، در سرعتی معادل ۱ برابر سرعت چرخش شفت رخ می‌دهد که همان فرکانس عدم تعادل است. این یک مشکل اساسی ایجاد می‌کند:

• ممکن است با عدم تعادل اشتباه گرفته شود: یک تحلیلگر ممکن است یک پیک ارتعاشی بالا با ضریب ۱ ببیند و به اشتباه آن را به عنوان عدم تعادل تشخیص دهد، که منجر به تلاش‌های غیرضروری و بی‌اثر برای متعادل‌سازی می‌شود.
• در حفظ تعادل اختلال ایجاد می‌کند: سیگنال انحراف به سیگنال نابالانسی واقعی اضافه می‌شود. برای انجام یک بالانس دقیق، مولفه انحراف باید اندازه‌گیری شده و به صورت برداری از کل سیگنال ارتعاش کم شود تا پاسخ دینامیکی واقعی جدا شود.

جبران انحراف: بردار چرخش آهسته

برای حل این مشکل، تحلیلگران از تکنیکی به نام جبران خسارت ناشی از انحرافاین یک مرحله حیاتی در تجزیه و تحلیل هر دستگاهی است که با پروب‌های مجاورتی پایش می‌شود.

1. چرخش آهسته: این دستگاه با سرعت بسیار پایین (معمولاً ۲۰۰ تا ۵۰۰ دور در دقیقه) کار می‌کند، جایی که نیروهای گریز از مرکز ناشی از عدم تعادل ناچیز هستند.
2. بردار چرخش آهسته را اندازه‌گیری کنید: بردار ارتعاش ۱x (دامنه و فاز) اندازه‌گیری شده در این سرعت پایین تقریباً به‌طور کامل ناشی از انحراف است. این بردار «غلتش آهسته» یا «لغزش آهسته» نامیده می‌شود.
3. بردار را تفریق کنید: این بردار غلتش آهسته سپس ذخیره شده و به صورت برداری از بردار ارتعاش ۱x که در سرعت بالای دستگاه اندازه‌گیری شده است، کم می‌شود.

نتیجه این است که بردار ۱x جبران‌شده با انحرافکه نشان دهنده حرکت دینامیکی واقعی شفت ناشی از عدم تعادل و سایر نیروهای روتوردینامیکی است. این مقدار جبران شده همان چیزی است که باید برای تشخیص دقیق و محاسبه وزن‌های اصلاح تعادل استفاده شود.

← بازگشت به فهرست اصلی