Az interferenciadiagramok megértése

Eszközök

Hordozható kiegyensúlyozó és rezgéselemző Balanset-1A

$2,358.31

Alkatrészek

Vibrációs érzékelő

$107.47

Alkatrészek

Optikai érzékelő (lézeres fordulatszámmérő)

$148.07

Eszközök

Balanset-4

$8,123.32

Alkatrészek

Mágneses állvány mérete 60 kgf

$54.93

Alkatrészek

Fényvisszaverő szalag

$11.94

Eszközök

Dinamikus kiegyensúlyozó "Balanset-1A" OEM

$2,071.73

Definíció: Mi az interferenciadiagram?

Egy interferencia diagram egy grafikus eszköz, amelyet a rotordinamika azon forgási sebességtartományok azonosítására, ahol a gerjesztési frekvenciák “interferálnak” (egyeznek) a rendszerrel természetes frekvenciák, megteremtve a feltételeket ahhoz, rezonancia. Az “interferencia” kifejezés egy kényszerítő frekvencia (a ...-tól/-től) közötti problematikus kölcsönhatásra utal. kiegyensúlyozatlanság, pengeáthaladás vagy más források) és egy természetes frekvencia, amely túlzott mértékű rezgés.

Bár szorosan kapcsolódik a Campbell-diagram, Az interferenciadiagramok gyakran kifejezetten a metszéspontok (interferenciák) és a hozzájuk tartozó sebességzónák kiemelésére összpontosítanak, amelyeket üzem közben el kell kerülni vagy gyorsan át kell haladni rajtuk.

Kapcsolat a Campbell-diagramokkal

A gyakorlatban az “interferenciadiagram” és a “Campbell-diagram” kifejezéseket gyakran felcserélhetően használják, mivel hasonló információkat jelenítenek meg. Vannak azonban apró különbségek is:

Campbell-diagram hangsúlya

• Teljes képet mutat arról, hogyan változik a természetes frekvencia a sebességgel
• A természetes frekvencia görbéket a sebesség folytonos függvényeként jeleníti meg
• Elsősorban átfogó rotordinamikai elemzéshez és tervezéshez használják

Interferencia diagram hangsúlya

• A figyelmet a konkrét problémás területekre – a metszéspontokra – irányítja
• Gyakran tartalmaz árnyékolt “tiltott zónákat” a kritikus sebességek körül
• Inkább a működésre fókuszál, hangsúlyozva a kerülendő sebességtartományokat
• Több gerjesztési forrást is tartalmazhat az aszimmetrián túl

Interferenciadiagram felépítése

Az interferenciadiagram a Campbell-diagramhoz hasonlóan épül fel, de további működési kontextussal:

Alapvető elemek

• Vízszintes tengely: Forgási sebesség (RPM vagy Hz)
• Függőleges tengely: Gerjesztés vagy természetes frekvencia (Hz vagy CPM)
• Természetes frekvenciavonalak: A rendszer természetes frekvenciáinak sebességgel való változásának bemutatása
• Gerjesztési sorrend sorok: Átlós vonalak 1X, 2X, 3X és egyéb gerjesztőforrásokhoz

További funkciók

• Kiemelt metszéspontok: A kritikus sebességeket egyértelműen jelölik szimbólumokkal vagy megjegyzésekkel
• Tiltott sebességzónák: Az egyes kritikus sebességek körüli árnyékolt sávok a kerülendő tartományokat mutatják.
• Üzemi sebességtartomány: Világosan jelölve, gyakran függőleges sávként vagy kiemelt régióként
• Gyorsforgalmi zónák: Sebességtartományok, amelyeken gyorsan át lehet lépni indítás/leállítás során
• Többszörös gerjesztési források: A lapát áthaladási gyakoriságának, a fogaskerék-kapcsolási gyakoriságnak és a csapágyhiba-frekvenciáknak a vonalak

Interferencia típusok

Egy interferenciadiagram segítségével különféle típusú problémás interakciók azonosíthatók:

1. Szinkron interferencia (1X)

A leggyakoribb típus, ahol a fordulatonként egyszer fellépő kiegyensúlyozatlansági erők egybeesnek egy természetes frekvenciával. Ez a klasszikus kritikus sebesség állapot.

2. Harmonikus interferencia (2X, 3X stb.)

A futási sebesség magasabb felharmonikusai is gerjeszthetnek rezonanciákat. Gyakori források a következők:

• 2X: A címről eltérés, mechanikai lazaság vagy aszimmetrikus merevség
• 3x, 4x: A fogaskerék-érintkezésektől, a többkarámú csapágyaktól vagy a szerkezeti aszimmetriáktól kezdve

3. Lapát/szárnykerekek áthaladási interferenciája

Turbógépek esetében a lapát elhaladási frekvenciája (lapátok száma × fordulat/perc) gerjesztheti a szerkezeti módokat. Az interferenciadiagram azt mutatja, hogy a lapát elhaladási frekvenciavonalak hol metszik a természetes frekvenciákat.

4. Szubszinkron interferencia

Az olyan jelenségek, mint az olajörvény (jellemzően 0,43X-0,48X nagyságrendben), szubszinkron interferenciákat okozhatnak, amelyeket azonosítani és kezelni kell.

5. Ütésfrekvencia-interferencia

Kapcsolt rendszerekben vagy több forgó elemmel rendelkező rendszerekben a kis sebességkülönbségekből eredő ütési frekvenciák interferenciát okozhatnak.

Gyakorlati alkalmazás a géptervezésben

Tervezési fázisú alkalmazások

1. Kritikus sebesség elkerülése: Győződjön meg arról, hogy az üzemi sebességtartomány nem fedi át az interferencia zónákat
2. Elválasztási szegély ellenőrzése: Erősítse meg a megfelelő tartalékokat (jellemzően ±15% és ±30% között) minden kritikus sebesség körül
3. Gerjesztési forrás kezelése: Ha az interferencia nem kerülhető el, csökkentse a gerjesztőforrás amplitúdóját (javítsa az egyensúlyt, csökkentse az illesztési hibát stb.)
4. Csillapítási követelmények: Határozza meg, hol javult csillapítás szükséges a rezonáns rezgés szabályozásához

Módosítás és hibaelhárítás

Amikor a meglévő gépek rezgési problémákat tapasztalnak, az interferencia diagramok segítenek:

• Határozza meg, hogy a probléma oka a kritikus sebességhez túl közeli működés.
• Javasolt módosítások értékelése (csapágycserék, tömegnövelés, merevségi módosítások)
• A sebességváltozások vagy a változó sebességű működés hatásainak előrejelzése
• Határozza meg, hogy a probléma váratlan gerjesztési forrásból ered-e

Tiltott sebességzónák létrehozása

Az interferencia diagramok egyik kulcsfontosságú jellemzője a tiltott vagy korlátozott sebességű zónák meghatározása:

Zóna szélességének meghatározása

Az egyes tiltott zónák szélessége számos tényezőtől függ:

• Rendszer csillapítás: Az alacsony csillapítás szélesebb zónákat igényel; a magas csillapítás szűkebb zónákat tesz lehetővé
• Gerjesztési amplitúdó: Az erős gerjesztőforrások szélesebb elkerülési zónákat igényelnek
• Működési következmények: A kritikus berendezések konzervatívabb (szélesebb) zónákat igényelhetnek
• Tipikus értékek: ±15% jól csillapított rendszerekhez, ±20-30% rosszul csillapított rendszerekhez

Üzemeltetési eljárások

Az interferenciadiagram alapján a működési eljárásokat megállapítják:

• Folyamatos működés engedélyezett: Interferencia nélküli sebességtartományok
• Gyors áthaladás szükséges: Tiltott zónák, amelyeken gyorsan át kell haladni indítás/leállítás során
• Teljesen tilos: Súlyos rezonanciazónák, ahol a működés soha nem engedélyezett

Példa: Turbina interferencia diagram

Vegyünk egy gőzturbinát, amely a következő jellemzőkkel rendelkezik:

• Működési sebesség: 3000 fordulat/perc (50 Hz)
• Első kritikus sebesség: 2400 fordulat/perc (40 Hz)
• Második kritikus sebesség: 4200 fordulat/perc (70 Hz)
• Pengék száma: 60
• Pengeáthaladási frekvencia 3000 ford/percnél: 60 × 50 Hz = 3000 Hz

Az interferencia diagram a következőket mutatja:

• 1X Vonal keresztezi az első természetes frekvenciát: Kritikus sebesség 2400 RPM-nél – Tiltott zóna: 2040–2760 RPM (±15%)
• 1X vonal keresztezi a második természetes frekvenciát: Kritikus sebesség 4200 ford/percnél – Nem jelent problémát, mivel az üzemi sebesség jóval ez alatt van
• Üzemi sebesség (3000 ford/perc): Biztonságosan két kritikus sebesség között, jó távolsági rátákkal
• Pengeáthaladási gyakoriság: 3000 Hz-en nincs interferencia a működési tartományban lévő strukturális módokkal

Működési útmutató:

• Indításkor kevesebb mint 30 másodperc alatt gyorsul át a 2040-2760 RPM tartományon
• A folyamatos működés 2800-3200 RPM között elfogadható
• Ne próbálja meg folyamatosan 2040-2760 ford/perc között működtetni

Speciális szempontok

Hőmérsékleti hatások

Néhány interferenciadiagram több görbét tartalmaz, amelyek azt mutatják, hogyan változnak a természetes frekvenciák a hőmérsékletváltozással (a hőtágulás befolyásolja a merevséget és a csapágy jellemzőit). A kritikus sebességek a gép felmelegedésével változhatnak.

Terhelési hatások

Azoknál a gépeknél, ahol a folyamatterhelés jelentősen befolyásolja a csapágy merevségét vagy a rotor elhajlását, az interferencia diagramok különböző terhelési körülményekhez tartozó görbecsaládokat mutathatnak.

Kapcsolt rendszerek

Több rotor összekapcsolásakor (motor-szivattyúegységek, turbina-generátor egységek) az interferenciadiagramnak figyelembe kell vennie a kapcsolt torziós és oldalirányú módokat, amelyek további kritikus sebességeket hozhatnak létre.

Interferenciadiagram létrehozása

Analitikai modellekből

1. Rotor-csapágy rendszer végeselemes modelljének kidolgozása
2. Számítsa ki a természetes frekvenciákat több sebességnél
3. Sajátfrekvencia-görbék ábrázolása a sebesség függvényében
4. Átfedéses gerjesztési sorrendvonalak (1X, 2X, pengeáthaladás stb.)
5. Jelölje meg a metszéspontokat és hozzon létre tiltott zónákat
6. Jegyzetek a működési sebességtartományról és az eljárásokról

Kísérleti adatokból

1. Indítási és kigurulási tesztek elvégzése rezgésmonitorozással
2. Generálás vízesés diagramok vagy Bode-diagramok
3. Kritikus sebességhelyek azonosítása amplitúdócsúcsok és fáziseltolódások alapján
4. Interferencia diagram létrehozása a megfigyelt kritikus sebességek megjelölésével
5. Empirikus tiltott zónák meghatározása a mért rezgésszintek alapján

Előnyök az üzemeltetés és a karbantartás szempontjából

Az interferencia diagramok értékes útmutatást nyújtanak a gépkezelők és a karbantartó személyzet számára:

• Egyértelmű működési korlátok: A biztonságos és nem biztonságos sebességtartományok vizuális jelzése
• Indítási/leállítási eljárások: Gyorsan áthaladó sebességeket határoz meg
• Változtatható sebességű működés: Meghatározza az állítható sebességű hajtások elfogadható sebességtartományait
• Hibaelhárítási eszköz: Segít diagnosztizálni, hogy a rezgési problémák sebességgel kapcsolatosak-e
• Módosítási tervezés: A javasolt változtatások hatását mutatja a megvalósítás előtt
• Képzési segédanyag: Oktatási eszköz a gépek dinamikus viselkedésének megértéséhez

Kritikus forgógépek esetében az interferenciadiagram alapvető dokumentum, amelynek elérhetőnek kell lennie a kezelők, a karbantartó technikusok és a mérnökök számára, biztosítva, hogy mindenki megértse a gép dinamikus jellemzőit, és a biztonságos sebességtartományon belül üzemeltesse azt.

---

← Vissza a fő tartalomjegyzékhez