הבנת ויברציות רוחביות במכונות מסתובבות
הגדרה: מהי רטט צידי?
רטט רוחבי (נקרא גם ויברציה רדיאלית או ויברציה רוחבית) מתייחס לתנועה של ציר מסתובב בניצב לציר הסיבוב שלו. במילים פשוטות, זוהי תנועה מצד לצד או מעלה ומטה של הציר כשהוא מסתובב. ויברציה צידית היא הסוג הנפוץ ביותר של רֶטֶט במכונות מסתובבות ונגרם בדרך כלל על ידי כוחות רדיאליים כגון לְהוֹצִיא מְשִׁוּוּי מִשְׁקָל, חוסר יישור, צירים כפופים, או פגמים במיסבים.
הבנת רטט צידי היא בסיסית ל דינמיקת הרוטור מכיוון שהוא מייצג את מצב הרטט העיקרי עבור רוב הציוד המסתובב והוא המוקד של רוב ניטור הרטט ו... מְאַזֵן פעילויות.
כיוון ומדידה
רטט צידי נמדד במישור הניצב לציר הציר:
מערכת קואורדינטות
- כיוון אופקי: תנועה מצד לצד במקביל לקרקע
- כיוון אנכי: תנועה למעלה ולמטה בניצב לקרקע
- כיוון רדיאלי: כל כיוון ניצב לציר הפיר (שילוב של אופקי ואנכי)
מיקומי מדידה
רטט צידי נמדד בדרך כלל ב:
- בתי מיסב: שימוש במדי תאוצה או מתמרי מהירות המותקנים על מכסי מיסב או כנים
- משטח פיר: שימוש בגששי קרבה ללא מגע למדידת תנועת פיר ישירה
- אוריינטציות מרובות: מדידות בכיוונים אופקיים ואנכיים מספקות תמונה מלאה של תנועה צידית
גורמים עיקריים לתנודות צדדיות
רטט צידי יכול לנבוע ממקורות רבים, שכל אחד מהם מייצר חתימות רטט אופייניות:
1. חוסר איזון (הכי נפוץ)
לְהוֹצִיא מְשִׁוּוּי מִשְׁקָל היא הסיבה השכיחה ביותר לתנודה צידית. פיזור מסה אסימטרי יוצר כוח צנטריפוגלי מסתובב שמייצר:
- תדר רטט פי 1 (פעם אחת לכל סיבוב)
- יציב יחסית שָׁלָב קֶשֶׁר
- משרעת פרופורציונלית לריבוע המהירות
- מעגלי או אליפטי מסלול הפיר
2. חוסר יישור
חוסר יישור פיר בין מכונות מצומדות יוצר כוחות רוחביים:
- בעיקר רטט כפול (פעמיים לכל סיבוב)
- יכול גם לעורר הרמוניות פי 1 ומעלה
- לעיתים קרובות מראה גם רכיב צירי גבוה
- יחסי פאזה שונים מחוסר איזון
3. פיר כפוף או עקום
פיר כפוף או עקום לצמיתות יוצר אקסצנטריות גיאומטרית:
- רטט 1X שעשוי להיראות דומה לחוסר איזון
- רעידות גבוהות אפילו במהירויות גלגול נמוכות
- קשה לתקן על ידי איזון בלבד
4. פגמי מיסב
מיסב אלמנט מתגלגל פגמים מייצרים רטט רוחבי אופייני:
- רכיבי תדר גבוה (תדרי תקלות מיסבים)
- מווסת על ידי תדרים נמוכים יותר היוצרים פסים צדדיים
- לעתים קרובות דורש ניתוח מעטפה לגילוי
5. רפיון מכני
מיסבים, יסודות או ברגי הרכבה רופפים יוצרים:
- הרמוניות מרובות (1X, 2X, 3X וכו')
- תגובה לא לינארית לאילוץ
- רטט לא יציב או לא יציב
6. שפשוף רוטור-סטטור
מגע בין חלקים מסתובבים לחלקים נייחים יוצר:
- רכיבים תת-סינכרוניים
- שינויים פתאומיים באמפליטודת הרטט ובפאזה
- קיפוד תרמי אפשרי
רטט צידי לעומת סוגי רטט אחרים
מכונות מסתובבות יכולות לחוות רעידות בשלושה כיוונים עיקריים:
רטט רוחבי (רדיאלי)
- כיוון: ניצב לציר הפיר
- סיבות אופייניות: חוסר איזון, חוסר יישור, ציר עקום, פגמי מיסב
- מְדִידָה: מדי תאוצה או חיישני מהירות על בתי מיסב; מדי קרבה על הציר
- שְׁלִיטָה: בדרך כלל רכיב הרטט הגדול ביותר במשרעת
רטט צירי
- כיוון: מקביל לציר הפיר
- סיבות אופייניות: חוסר יישור, בעיות מיסבי דחף, בעיות זרימת תהליך
- מְדִידָה: מדי תאוצה המותקנים בצורה צירית
- שְׁלִיטָה: בדרך כלל משרעת נמוכה יותר מאשר לרוחב, אך אבחנתי עבור תקלות מסוימות
רטט פיתולי
- כיוון: תנועה מתפתלת סביב ציר הציר
- סיבות אופייניות: בעיות ברשת הילוכים, בעיות חשמליות במנוע, בעיות צימוד
- מְדִידָה: דורש חיישני רטט פיתוליים מיוחדים או מדי מאמץ
- שְׁלִיטָה: בדרך כלל קטן אך יכול לגרום לכשלים בעייפות
מצבי רטט רוחביים ומהירויות קריטיות
ב דינמיקת הרוטור, אופני רטט רוחביים מתארים את דפוסי הסטייה האופייניים של הציר:
מצב לרוחב ראשון
- צורת כיפוף פשוטה (קשת אחת או קשת)
- התדר הטבעי הנמוך ביותר
- הכי קל להתרגש מחוסר איזון
- רֵאשִׁית מהירות קריטית מתאים למצב זה
מצב צדדי שני
- סטייה בצורת S עם נקודת צומת אחת
- תדר טבעי גבוה יותר
- מהירות קריטית שנייה
- חשוב עבור רוטורים גמישים
מצבים רוחביים גבוהים יותר
- צורות מורכבות יותר ויותר עם צמתים מרובים
- רלוונטי רק עבור רוטורים במהירות גבוהה מאוד או גמישים מאוד
- עשוי להיות מעורר על ידי מעבר להב או עירורים אחרים בתדר גבוה
מדידה וניטור
פרמטרי מדידה
רטט צידי מאופיין על ידי מספר פרמטרים:
- מִשׂרַעַת: גודל התנועה, הנמדד בתזוזה (מיקרומטר, מיל), מהירות (מ"מ/שנייה, אינץ'/שנייה) או תאוצה (גרם, מטר/שנייה²)
- תֶדֶר: בדרך כלל מהירות ריצה פי 1 עבור רטט הנשלט על ידי חוסר איזון, אך יכול לכלול הרמוניות ותדרים אחרים
- שָׁלָב: תזמון התזוזה המקסימלית יחסית לסימן ייחוס על הציר
- מַסלוּל: המסלול בפועל שצויר על ידי מרכז הפיר כפי שנצפה מהקצה
תקני מדידה
תקנים בינלאומיים מספקים הנחיות לרמות רטט רוחביות מקובלות:
- סדרת ISO 20816: מגבלות רטט עבור סוגי מכונות שונים בהתבסס על מהירות RMS
- API 610, 617, 684: תקנים ספציפיים לתעשייה עבור משאבות, מדחסים ודינמיקת רוטורים
- אזורי חומרה: הגדירו רמות מקובלות, רמות זהירות ואזעקה בהתבסס על סוג וגודל הציוד
בקרה והפחתת השפעות
מְאַזֵן
מְאַזֵן היא השיטה העיקרית להפחתת רעידות רוחביות כתוצאה מחוסר איזון:
- איזון במישור יחיד עבור רוטורים מסוג דיסק
- איזון דו-מישורי עבור רוב הרוטורים התעשייתיים
- איזון מודאלי עבור רוטורים גמישים הפועלים מעל מהירויות קריטיות
מַעֲרָך
יישור פיר מדויק מפחית כוחות רוחביים כתוצאה מחוסר יישור:
- כלי יישור לייזר למיקום מדויק של הפיר
- שיקול צמיחה תרמית בהליכי יישור
- תיקון רך של כף הרגל לפני יישור
דעיכה
דעיכה שולט באמפליטודות רטט רוחביות, במיוחד במהירויות קריטיות:
- מיסבי סרט נוזל מספקים ריסון משמעותי
- בולמי סרט לחץ לשליטה נוספת
- טיפולי ריסון של מבני תמיכה
שינוי קשיחות
שינוי קשיחות המערכת מניע מהירויות קריטיות:
- עלייה בקוטר הציר מעלה את המהירויות הקריטיות
- הקטנת טווח המיסב מגדילה את המהירות הקריטית הראשונה
- הקשחת היסודות משפיעה על תגובת המערכת הכוללת
חשיבות אבחון
ניתוח רעידות רוחביות הוא אבן הפינה של אבחון מכונות:
- פופולרי: ניטור רעידות רוחביות לאורך זמן חושף בעיות מתפתחות
- זיהוי תקלות: תדירות ודפוס הרטט מזהים סוגי תקלות ספציפיים
- הערכת חומרה: אמפליטודה בהשוואה לסטנדרטים מצביעה על חומרת הבעיה
- אימות איזון: הפחתת רעידות רוחביות מאשרת איזון מוצלח
- תחזוקה מבוססת מצב: רמות הרטט מפעילות פעולות תחזוקה
ניהול יעיל של רעידות רוחביות חיוני להפעלה אמינה וארוכת טווח של מכונות מסתובבות, מה שהופך אותו למוקד עיקרי של תוכניות ניטור רעידות, אסטרטגיות תחזוקה חזויה ושיקולי תכנון דינמי של הרוטור.
 
									 
									 
									 
									 
									 
									