Vaihekulman ymmärtäminen värähtelyssä

Laitteet

Kannettava tasapainotuslaite ja tärinäanalysaattori Balanset-1A

$2,358.31

Osat

Tärinäanturi

$107.47

Osat

Optinen anturi (lasertakometri)

$148.07

Laitteet

Balanset-4

$8,123.32

Osat

Magneettinen jalusta Insize-60-kgf

$54.93

Osat

Heijastava nauha

$11.94

Laitteet

Dynaaminen tasapainotin "Balanset-1A" OEM

$2,071.73

Määritelmä: Mikä on vaihekulma?

Vaihekulma (usein yksinkertaisesti kutsutaan vaihe) on piikin kulma-asento asteina (0–360°) mitattuna tärinä suhteessa pyörivän akselin kerran kierrosta kohti -referenssimerkkiin ( kierroslukumittari tai avainvaiheVaihtoehtoisesti se voi edustaa kahden samalla taajuudella olevan värähtelysignaalin välistä ajoitussuhdetta. Vaihekulma antaa "milloin"-tiedon, joka täydentää amplitudi (“kuinka paljon”), muodostaen yhdessä täydellisen värähtelyvektorin, jolla on sekä suuruus että suunta.

Vaihekulma on ehdottoman kriittinen roottorin tasapainotus (määrittää korjauspainojen paikan), kriittinen nopeus tunnistaminen (180° vaihesiirto vahvistaa resonanssin) ja vianmääritys (vaihekuviot erottavat eri vikatyypit). Ilman vaihetietoa monet diagnostiset ja korjaavat toimenpiteet olisivat mahdottomia.

Vaiheen mittaus suhteessa avainvaiheanturiin

Viitejärjestelmä

• Viitemerkki: Heijastinnauha tai lovi varressa
• Anturi: Optinen tai magneettinen kierroslukumittari havaitsee merkinnän kulun
• Kerran kierrosta kohden tapahtuva pulssi: Määrittää 0°:n referenssin
• Tärinän ajoitus: Milloin värähtelyn huippu esiintyy merkkiin nähden?
• Kulmamittaus: Ilmaistuna asteina (0–360°)

Yleissopimus

• 0°: Viitemerkin sijainti
• Suunta: Tyypillisesti kasvava pyörimissuunnassa
• Esimerkki: Vaihe = 90° tarkoittaa, että huippuvärähtely tapahtuu 90° (neljänneskierros) kuluttua referenssimerkin ohittamisesta anturin läpi.

Kriittiset sovellukset

1. Tasapainottaminen (tärkeintä)

Vaihe määrittää korjauspainon kulma-asennon:

• Mittaa epätasapainon aiheuttaman värähtelyn vaihe
• Vaihe osoittaa raskaan pisteen kulmasijainnin
• Korjauspaino sijoitettu 180° raskaasta kohdasta
• Tehokasta tasapainotusta varten tarvitaan vaihetarkkuus ±5–10°
• Ilman vaihetta tasapainottaminen mahdotonta

2. Kriittisen nopeuden tunnistaminen

Vaihesiirto vahvistaa resonanssin:

• Kriittisen nopeuden alapuolella: vaihe suhteellisen vakio
• Kriittisen läpikulun ominaispiirre: 180° vaihesiirto
• Kriittisen arvon yläpuolella: vaihe siirtynyt 180° kriittisen arvon alapuolelta
• Vaiheenmuutos päällä Bode-juoni lopullinen resonanssi-indikaattori
• Pelkkä amplitudihuippu ei riitä – vaihesiirto on välttämätön

3. Vianmääritys

Epätasapaino

• Vaihestabiili ja toistettavissa
• Sama vaihe kaikilla nopeuksilla (kriittisen alapuolella)
• Vaihe merkitsee raskaiden kohtien sijaintia

Väärin kohdistus

• Laakereiden väliset ominaiset vaihesuhteet
• Aksiaalimitat ovat usein 180° erilaiset käyttö- ja vastakkaisilla puolilla
• Radiaalisten vaihekuvioiden diagnostiikka virhekohdistuksen tyypille

Akselin halkeama

• 1× ja 2× vaiheiden muutos käynnistyksen/sammutuksen aikana
• Erilainen käyttäytyminen kuin normaali epätasapaino
• Faasivaihtelut viittaavat halkeaman hengittämiseen

Löyhyys

• Epäsäännölliset, epävakaat vaihelukemat
• Vaihe vaihtelee ±30–90° mittausten välillä
• Löysyyden toistumattomuusdiagnostiikka

Vaihe kahden mittauspisteen välillä

Vaiheessa (0° ero)

• Molemmat pisteet värähtelevät yhdessä
• Liiku samaan suuntaan samanaikaisesti
• Ilmaisee jäykkää liitäntää tai resonanssin alittavaa tilaa
• Yhteistä saman roottorin laakereille kriittisen nopeuden alapuolella

Vaiheen ulkopuolinen (180° ero)

• Pisteet värähtelevät vastakkaisesti
• Toinen ylös, toinen alas
• Ilmaisee moodimuodon solmun pisteiden välillä tai resonanssin yläpuolella
• Kytketyn epätasapainon ja tiettyjen linjausvirheiden diagnostiikka

90°:n erotus (kvadratuuri)

• Pisteet värähtelevät 90° viiveellä
• Toinen saavuttaa huippunsa, kun taas toinen on nollassa
• Voi osoittaa pyöreää tai elliptistä liikettä
• Yleinen resonansseissa tai tietyissä geometrioissa

Mittaushaasteet

Vaihetarkkuusvaatimukset

• Tasapainottaminen: Tarvitaan ±5–10° tarkkuus
• Kriittinen nopeus: ±10–20° hyväksyttävä
• Vianmääritys: ±15–30° usein riittävä

Tarkkuuteen vaikuttavat tekijät

• Kierroslukumittarin laatu: Puhdas pulssi kierrosta kohden on välttämätön
• Viitemerkin sijainti: Täytyy olla turvallinen ja näkyvä
• Signaalin laatu: Hyvä signaali-kohinasuhde tarvitaan
• Suodatus: Suodattimet voivat aiheuttaa vaihesiirtoja
• Nopeuden vakaus: Nopeuden vaihtelut vaikuttavat vaihemittaukseen

Yleisiä virheitä

• Viitemerkki siirtynyt (nauhan irtoaminen, merkki siirtynyt)
• Kierroslukumittari on väärin kohdistettu tai toimii ajoittaisesti
• Matala signaaliamplitudi (kohina vaikuttaa vaiheeseen)
• Väärä taajuuskomponentti valittu vaiheelle

Vaihe vektorianalyysissä

Polaarinen esitys

• Värähtelyvektorilla on suuruus ja vaihe
• Suuruus = amplitudi
• Vaihe = kulma
• Piirretty napa-alue tasapainottamista varten

Vektorien yhteenlasku

• Vektorien yhteenlasku vaatii sekä amplitudin että vaiheen
• Vaihe määrittää, miten vektorit yhdistyvät
• 0° vaihe: vektorit lasketaan yhteen aritmeettisesti
• 180° vaihe: vektorit vähentävät toisistaan
• Muut vaiheet: käytä vektorimatematiikkaa

Dokumentaatio ja viestintä

Vakiomuoto

• Raportti muodossa: “Amplitudi @ vaihe”
• Esimerkki: “5,2 mm/s @ 47°”
• Sisällytä taajuus: “5,2 mm/s @ 47° nopeudella 1×”
• Määritä referenssi (avainvaiheen asento)

Vaihekaaviot

• Vaihe vs. nopeus (Bode-kuvaajan alempi käyrä)
• Vaihe vs. taajuus
• Polaarikaaviot tasapainottamista varten
• ODS-analyysin faasikartat

Vaihekulma on värähtelyanalyysin olennainen ajoitusulottuvuus, joka muuntaa amplitudimittaukset täydellisiksi värähtelyvektoreiksi. Vaihemittauksen ymmärtäminen, tulkinta ja soveltaminen tasapainotuksessa, resonanssin tunnistamisessa ja vianmäärityksessä on olennaista edistyneelle värähtelyanalyysille ja välttämätöntä tehokkaalle roottorin dynamiikan arvioinnille ja koneiden vianmääritykselle.

---

← Takaisin päähakemistoon