Razumijevanje dijagrama interferencije

Devices

Portable balancer & Vibration analyzer Balanset-1A

$2,358.31

Parts

Vibration sensor

$107.47

Parts

Optical Sensor (Laser Tachometer)

$148.07

Devices

Balanset-4

$8,123.32

Parts

Magnetic Stand Insize-60-kgf

$54.93

Parts

Reflective tape

$11.94

Devices

Dynamic balancer “Balanset-1A” OEM

$2,071.73

Definicija: Što je dijagram interferencije?

Jedan dijagram interferencije je grafički alat koji se koristi u dinamika rotora identificirati raspone brzine vrtnje gdje frekvencije pobude “ometaju” (podudaraju se) sa sustavom prirodne frekvencije, stvarajući uvjete za rezonancija. Pojam “interferencija” odnosi se na problematičnu interakciju između prisilne frekvencije (od neravnoteža, prolazak lopatice ili drugi izvori) i prirodna frekvencija koja može uzrokovati prekomjerno vibracija.

Iako je usko povezan s Campbellov dijagram, Dijagram interferencije često se posebno usredotočuje na isticanje točaka presjeka (interferencije) i pridruženih zona brzine koje treba izbjegavati ili brzo proći tijekom rada.

Odnos prema Campbellovim dijagramima

U praksi se pojmovi “dijagram interferencije” i “Campbellov dijagram” često koriste naizmjenično, jer prikazuju slične informacije. Međutim, postoje suptilne razlike:

Naglasak Campbellovog dijagrama

• Prikazuje potpunu sliku o tome kako se prirodne frekvencije mijenjaju s brzinom
• Prikazuje krivulje prirodnih frekvencija kao kontinuirane funkcije brzine
• Koristi se prvenstveno za sveobuhvatnu dinamičku analizu i projektiranje rotora

Naglasak na dijagramu interferencije

• Usmjerava pozornost na specifična problematična područja - točke presjeka
• Često uključuje zasjenjene "zabranjene zone" oko kritičnih brzina
• Operativniji fokus, s naglaskom na raspone brzina koje treba izbjegavati
• Može uključivati više izvora pobude osim same neravnoteže

Izrada dijagrama interferencije

Dijagram interferencije konstruira se slično Campbellovom dijagramu, ali s dodatnim operativnim kontekstom:

Osnovni elementi

• Horizontalna os: Brzina vrtnje (o/min ili Hz)
• Vertikalna os: Pobudna ili prirodna frekvencija (Hz ili CPM)
• Linije prirodne frekvencije: Prikaz kako se prirodne frekvencije sustava mijenjaju s brzinom
• Redovi pobude: Dijagonalne linije za 1X, 2X, 3X i druge izvore pobude

Dodatne značajke

• Istaknute točke raskrižja: Kritične brzine jasno označene simbolima ili bilješkama
• Zone zabranjene brzine: Zasjenjene trake oko svake kritične brzine pokazuju raspone koje treba izbjegavati
• Raspon radne brzine: Jasno naznačeno, često kao okomita traka ili istaknuto područje
• Zone brzog kretanja: Rasponi brzina za brzi prolaz tijekom pokretanja/gašenja
• Višestruki izvori pobude: Linije za frekvenciju prolaska lopatica, frekvenciju zahvata zupčanika, frekvencije nedostataka ležajeva

Vrste smetnji

Dijagram interferencije može identificirati različite vrste problematičnih interakcija:

1. Sinkrona interferencija (1X)

Najčešći tip, gdje se sile neravnoteže, koje se javljaju jednom po okretaju, podudaraju s prirodnom frekvencijom. Ovo je klasik kritična brzina stanje.

2. Harmonijska interferencija (2X, 3X, itd.)

Viši harmonici brzine rada također mogu pobuditi rezonancije. Uobičajeni izvori uključuju:

• 2x: Iz neusklađenost, mehanička labavost ili asimetrična krutost
• 3X, 4X: Od kontakta zuba zupčanika, višekrilnih ležajeva ili strukturnih asimetrija

3. Smetnje pri prolasku lopatica/krilaca

Kod turbostrojeva, frekvencija prolaska lopatica (broj lopatica × broj okretaja u minuti) može pobuditi strukturne modove. Dijagram interferencije pokazuje gdje linije frekvencije prolaska lopatica sijeku prirodne frekvencije.

4. Subsinkrona interferencija

Fenomeni poput vrtloga ulja (obično na 0,43X-0,48X) mogu stvoriti subsinkrone smetnje koje se moraju identificirati i njima upravljati.

5. Interferencija frekvencije otkucaja

U povezanim sustavima ili sustavima s više rotirajućih elemenata, frekvencije titranja zbog malih razlika u brzini mogu stvoriti interferencije.

Praktična primjena u dizajnu strojeva

Primjene u fazi projektiranja

1. Izbjegavanje kritične brzine: Osigurajte da se raspon radne brzine ne preklapa sa zonama interferencije
2. Provjera margine razdvajanja: Potvrdite odgovarajuće margine (obično ±15% do ±30%) oko svih kritičnih brzina
3. Upravljanje izvorom pobude: Ako se smetnje ne mogu izbjeći, smanjite amplitudu izvora pobude (poboljšajte ravnotežu, smanjite neusklađenost itd.)
4. Zahtjevi za prigušivanje: Odredite gdje je poboljšano prigušivanje potrebno je za kontrolu rezonantnih vibracija

Izmjena i rješavanje problema

Kada postojeći strojevi imaju problema s vibracijama, dijagrami interferencije pomažu:

• Utvrdite je li problem uzrokovan radom preblizu kritične brzine
• Procijenite predložene modifikacije (promjene ležajeva, dodana masa, modifikacije krutosti)
• Predvidite učinke promjena brzine ili rada s promjenjivom brzinom
• Utvrdite je li problem uzrokovan neočekivanim izvorom uzbuđenja

Utvrđivanje zona zabranjene brzine

Ključna značajka dijagrama interferencije je definiranje zabranjenih ili ograničenih zona brzine:

Određivanje širine zone

Širina svake zabranjene zone ovisi o nekoliko čimbenika:

• Prigušivanje sustava: Nisko prigušenje zahtijeva šire zone; visoko prigušenje omogućuje uže zone
• Amplituda pobude: Jaki izvori uzbuđenja zahtijevaju šire zone izbjegavanja
• Operativne posljedice: Kritična oprema može zahtijevati konzervativnije (šire) zone
• Tipične vrijednosti: ±15% za dobro prigušene sustave, ±20-30% za slabo prigušene sustave

Operativni postupci

Na temelju dijagrama interferencije utvrđuju se operativni postupci:

• Dozvoljen kontinuirani rad: Rasponi brzina bez smetnji
• Potreban brzi prolaz: Zabranjene zone kroz koje se mora brzo proći tijekom pokretanja/gašenja
• Apsolutno zabranjeno: Zone teške rezonancije gdje rad nikada nije dopušten

Primjer: Dijagram interferencije turbine

Razmotrimo parnu turbinu sa sljedećim karakteristikama:

• Radna brzina: 3000 okretaja u minuti (50 Hz)
• Prva kritična brzina: 2400 okretaja u minuti (40 Hz)
• Druga kritična brzina: 4200 okretaja u minuti (70 Hz)
• Broj lopatica: 60
• Frekvencija prolaska lopatice pri 3000 okretaja u minuti: 60 × 50 Hz = 3000 Hz

Dijagram interferencije prikazuje:

• 1X Linija presijeca prvu prirodnu frekvenciju: Kritična brzina pri 2400 okretaja u minuti - Zabranjena zona: 2040-2760 okretaja u minuti (±15%)
• 1X Linija presijeca drugu prirodnu frekvenciju: Kritična brzina pri 4200 okretaja u minuti - nije problem jer je radna brzina znatno niža
• Radna brzina (3000 o/min): Sigurno između dvije kritične brzine s dobrim granicama razmaka
• Frekvencija prolaska lopatice: Na 3000 Hz, nema interferencije sa strukturnim modovima u radnom rasponu

Operativne smjernice:

• Tijekom pokretanja, ubrzajte kroz raspon od 2040-2760 okretaja u minuti za manje od 30 sekundi
• Kontinuirani rad između 2800-3200 okretaja u minuti je prihvatljiv
• Ne pokušavajte kontinuirano raditi između 2040-2760 okretaja u minuti

Napredna razmatranja

Utjecaji temperature

Neki dijagrami interferencije uključuju više krivulja koje pokazuju kako se prirodne frekvencije mijenjaju s promjenama temperature (toplinski rast utječe na krutost i karakteristike ležaja). Kritične brzine mogu se mijenjati kako se stroj zagrijava.

Učinci opterećenja

Za strojeve gdje procesno opterećenje značajno utječe na krutost ležaja ili otklon rotora, dijagrami interferencije mogu prikazivati obitelji krivulja za različite uvjete opterećenja.

Povezani sustavi

Kada je više rotora spojeno (motor-pumpa, turbina-generator), dijagram interferencije mora uzeti u obzir spojene torzijske i lateralne modove koji mogu stvoriti dodatne kritične brzine.

Izrada dijagrama interferencije

Iz analitičkih modela

1. Razvoj modela konačnih elemenata sustava rotor-ležaj
2. Izračunajte prirodne frekvencije pri više brzina
3. Nacrtajte krivulje prirodne frekvencije u odnosu na brzinu
4. Prekrivanje linija redoslijeda pobude (1X, 2X, prolaz lopatice itd.)
5. Označite točke raskrižja i uspostavite zabranjene zone
6. Navedite raspon radne brzine i postupke

Iz eksperimentalnih podataka

1. Izvršite testove pokretanja i zaustavljanja s praćenjem vibracija
2. Generirati vodopadne parcele ili Bodeovi dijagrami
3. Identificirajte kritične lokacije brzine iz amplitudnih vrhova i faznih pomaka
4. Izradi dijagram interferencije označavajući opažene kritične brzine
5. Utvrditi empirijske zabranjene zone na temelju izmjerenih razina vibracija

Prednosti za rad i održavanje

Dijagrami interferencije pružaju vrijedne smjernice operaterima strojeva i osoblju održavanja:

• Jasna operativna ograničenja: Vizualna indikacija sigurnih i nesigurnih raspona brzina
• Postupci pokretanja/gašenja: Identificira brzine za brzo kretanje
• Rad s promjenjivom brzinom: Definira prihvatljive raspone brzina za pogone s promjenjivom brzinom
• Alat za rješavanje problema: Pomaže u dijagnosticiranju jesu li problemi s vibracijama povezani s brzinom
• Planiranje modifikacije: Prikazuje utjecaj predloženih promjena prije implementacije
• Pomoć pri obuci: Obrazovni alat za razumijevanje dinamičkog ponašanja strojeva

Za kritične rotirajuće strojeve, dijagram interferencije je bitan dokument koji bi trebao biti dostupan operaterima, tehničarima održavanja i inženjerskom osoblju, osiguravajući da svi razumiju dinamičke karakteristike stroja i da njime upravljaju unutar sigurnih raspona brzina.

---

← Natrag na glavni indeks