Nemlineáris objektumok a rotor kiegyensúlyozásában
Miért “nem működik” a kiegyensúlyozás, miért változnak a befolyásolási együtthatók, és hogyan kell eljárni valós terepi körülmények között
Áttekintés
A gyakorlatban a rotor kiegyensúlyozása szinte soha nem redukálódik egyszerűen egy korrekciós súly kiszámítására és felszerelésére. Formálisan az algoritmus jól ismert, és a műszer minden számítást automatikusan elvégez, de a végeredmény sokkal inkább függ magától a tárgy viselkedésétől, mint a kiegyensúlyozó eszköztől. Ezért a valós munkában folyamatosan olyan helyzetek adódnak, amikor a kiegyensúlyozás “nem működik”, a befolyásolási együtthatók megváltoznak, a rezgés instabillá válik, és az eredmény nem megismételhető egyik futtatásról a másikra.
Lineáris és nemlineáris rezgések, jellemzőik és kiegyenlítési módszerek
A sikeres egyensúlyozáshoz meg kell érteni, hogy egy tárgy hogyan reagál a tömeg hozzáadására vagy eltávolítására. Ebben az összefüggésben a lineáris és nemlineáris objektumok fogalma kulcsszerepet játszik. Annak megértése, hogy egy objektum lineáris vagy nemlineáris, lehetővé teszi a megfelelő kiegyensúlyozási stratégia kiválasztását, és elősegíti a kívánt eredmény elérését.
A lineáris objektumok ezen a területen különleges helyet foglalnak el kiszámíthatóságuk és stabilitásuk miatt. Lehetővé teszik egyszerű és megbízható diagnosztikai és kiegyensúlyozó módszerek alkalmazását, így tanulmányuk fontos lépés a rezgésdiagnosztikában.
Lineáris vs. nemlineáris objektumok
Ezen problémák többsége a lineáris és nemlineáris objektumok közötti alapvető, de gyakran alábecsült különbségtételben gyökerezik. A lineáris objektum a kiegyensúlyozás szempontjából egy olyan rendszer, amelyben állandó forgási sebesség mellett a rezgési amplitúdó arányos a kiegyensúlyozatlanság mértékével, és a rezgési fázis szigorúan kiszámítható módon követi a kiegyensúlyozatlan tömeg szöghelyzetét. Ilyen feltételek mellett a befolyásolási együttható állandó érték. Minden standard dinamikus kiegyensúlyozási algoritmus, beleértve a Balanset-1A-ban megvalósítottakat is, pontosan az ilyen objektumokra lett tervezve.
Egy lineáris objektum esetében a kiegyensúlyozási folyamat kiszámítható és stabil. Egy próbasúly felszerelése arányos változást eredményez a rezgési amplitúdóban és fázisban. Az ismételt indítások ugyanazt a rezgésvektort eredményezik, és a kiszámított korrekciós súly érvényes marad. Az ilyen objektumok jól alkalmazhatók mind egyszeri kiegyensúlyozásra, mind tárolt befolyásolási együtthatók használatával történő sorozatos kiegyensúlyozásra.
Egy nemlineáris objektum alapvetően másképp viselkedik. Maga a kiegyensúlyozási számítás alapja sérül. A rezgés amplitúdója már nem arányos az aszimmetriával, a fázis instabillá válik, és a befolyásolási együttható a próbasúly tömegétől, az üzemmódtól vagy akár az időtől függően is változik. A gyakorlatban ez a rezgésvektor kaotikus viselkedéseként jelenik meg: a próbasúly felszerelése után a rezgésváltozás túl kicsi, túlzott vagy egyszerűen megismételhetetlen lehet.
Mik azok a lineáris objektumok?
A lineáris objektum olyan rendszer, amelyben a rezgés egyenesen arányos az egyensúlyhiány nagyságával.
A kiegyensúlyozás kontextusában a lineáris objektum egy idealizált modell, amelyet az egyensúlyhiány (kiegyensúlyozatlan tömeg) nagysága és a rezgési amplitúdó közötti egyenes arányosság jellemez. Ez azt jelenti, hogy ha az egyensúlyhiány megduplázódik, a rezgési amplitúdó is megduplázódik, feltéve, hogy a rotor forgási sebessége állandó marad. Fordítva, az egyensúlyhiány csökkentése arányosan csökkenti a rezgéseket.
Ellentétben a nemlineáris rendszerekkel, ahol egy objektum viselkedése számos tényezőtől függően változhat, a lineáris objektumok minimális erőfeszítéssel nagy pontosságot tesznek lehetővé.
Ezenkívül alapjául szolgálnak az egyensúlyozók edzéséhez és gyakorlásához. A lineáris objektumok alapelveinek megértése segít olyan készségek fejlesztésében, amelyek később összetettebb rendszerekben is alkalmazhatók.
A linearitás grafikus ábrázolása
Képzeljen el egy grafikont, ahol a vízszintes tengely a kiegyensúlyozatlan tömeg (egyensúlyhiány) nagyságát, a függőleges tengely pedig a rezgési amplitúdót jelöli. Egy lineáris objektum esetében ez a grafikon egy egyenes vonal lesz, amely áthalad az origón (az a pont, ahol mind az egyensúlyhiány nagysága, mind a rezgési amplitúdó nulla). Az egyenes meredeksége jellemzi az objektum egyensúlyhiányra való érzékenységét: minél meredekebb a meredekség, annál nagyobbak a rezgések ugyanazon egyensúlyhiány esetén.
1. grafikon: A rezgésamplitúdó (µm) és a kiegyensúlyozatlan tömeg (g) közötti kapcsolat
Az 1. grafikon egy lineáris kiegyensúlyozó objektum vibrációs amplitúdója (µm) és a forgórész kiegyensúlyozatlan tömege (g) közötti kapcsolatot szemlélteti. Az arányossági együttható 0,5 µm/g. Ha 300-at egyszerűen elosztunk 600-zal, akkor 0,5 µm/g értéket kapunk. 800 g-os kiegyensúlyozatlan tömegnél (UM=800 g) a vibráció 800 g * 0,5 µm/g = 400 µm. Vegye figyelembe, hogy ez állandó forgórész-fordulatszám esetén érvényes. Eltérő forgási sebességnél az együttható eltérő lesz.
Ezt az arányossági együtthatót befolyási együtthatónak (érzékenységi együttható) nevezik, mérete µm/g, vagy egyensúlyhiány esetén µm/(g*mm), ahol (g*mm) az egyensúlyhiány mértékegysége. A befolyásolási együttható (IC) ismeretében megoldható az inverz probléma is, nevezetesen a kiegyensúlyozatlan tömeg (UM) meghatározása a rezgés nagysága alapján. Ehhez el kell osztani a rezgés amplitúdóját az IC-vel.
Például, ha a mért rezgés 300 µm, és az ismert együttható IC=0,5 µm/g, akkor 300-at 0,5-tel osztva 600 g-ot kapunk (UM=600 g).
Befolyásolási együttható (IC): Lineáris objektumok kulcsparamétere
Egy lineáris tárgy egyik kritikus jellemzője a befolyásolási együttható (IC). Ez számszerűen egyenlő a rezgés-kiegyensúlyozatlanság grafikonján lévő vonal meredekségi szögének tangensével, és azt jelzi, hogy mennyit változik a rezgés amplitúdója (mikronban, µm-ben), ha egy adott korrekciós síkban egy adott rotorsebességnél egy adott tömegegységet (grammban, g) adunk hozzá. Más szóval, az IC a tárgy kiegyensúlyozatlanságra való érzékenységének mértéke. Mértékegysége µm/g, vagy ha a kiegyensúlyozatlanságot a tömeg és a sugár szorzataként fejezzük ki, µm/(g*mm).
Az IC lényegében egy lineáris tárgy "útlevél" jellemzője, amely lehetővé teszi a viselkedésének előrejelzését tömeg hozzáadásakor vagy eltávolításakor. Az IC ismerete lehetővé teszi mind a közvetlen probléma – egy adott egyensúlyhiányhoz tartozó rezgésnagyság meghatározása –, mind az inverz probléma – az egyensúlyhiány nagyságának kiszámítása a mért rezgésből – megoldását.
Közvetlen probléma:
Inverz probléma:
Vibrációs fázis lineáris objektumokban
Az amplitúdó mellett a rezgést a fázisa is jellemzi, amely a rotor helyzetét jelzi az egyensúlyi helyzetétől való maximális eltérés pillanatában. Egy lineáris tárgy esetében a rezgési fázis is kiszámítható. Ez két szög összege:
- Az a szög, amely meghatározza a rotor teljes kiegyensúlyozatlan tömegének helyzetét. Ez a szög jelzi azt az irányt, amelyben az elsődleges kiegyensúlyozatlanság koncentrálódik.
- A befolyásolási együttható argumentuma. Ez egy állandó szög, amely jellemzi a tárgy dinamikus tulajdonságait, és nem függ a kiegyensúlyozatlan tömeg beépítésének nagyságától vagy szögétől.
Így az IC argumentum ismeretében és a rezgési fázis mérésével meg lehet határozni a kiegyensúlyozatlan tömegű beépítés szögét. Ez nem csak a korrekciós tömegnagyság kiszámítását teszi lehetővé, hanem annak pontos elhelyezését is a forgórészen az optimális egyensúly elérése érdekében.
Lineáris objektumok kiegyensúlyozása
Fontos megjegyezni, hogy egy lineáris objektum esetében az így meghatározott befolyási együttható (IC) nem függ a próbatömeg-beépítés nagyságától vagy szögétől, sem a kezdeti rezgéstől. Ez a linearitás egyik fő jellemzője. Ha az IC változatlan marad, amikor a próbatömeg-paramétereket vagy a kezdeti vibrációt megváltoztatják, akkor magabiztosan kijelenthetjük, hogy az objektum lineárisan viselkedik az egyensúlytalanságok figyelembe vett tartományán belül.
A lineáris objektum kiegyensúlyozásának lépései
- Kezdeti vibráció mérése: Az első lépés a rezgés mérése a kezdeti állapotában. Meghatározzák az amplitúdót és a rezgési szöget, amelyek az egyensúlyhiány irányát jelzik.
- Próbatömeg telepítése: Ismert tömegű tömeget szerelnek fel a forgórészre. Ez segít megérteni, hogy az objektum hogyan reagál a további terhelésekre, és lehetővé teszi a rezgési paraméterek kiszámítását.
- Rezgés újramérés: A próbatömeg felszerelése után új rezgési paramétereket mérnek. Ezeket a kezdeti értékekkel összehasonlítva megállapítható, hogy a tömeg hogyan hat a rendszerre.
- A korrekciós tömeg kiszámítása: A mérési adatok alapján meghatározzák a korrekciós súly tömegét és beépítési szögét. Ezt a súlyt a rotorra helyezzük, hogy kiküszöböljük az egyensúlyhiányt.
- Végső ellenőrzés: A korrekciós súly felszerelése után a vibrációt jelentősen csökkenteni kell. Ha a maradék rezgés még mindig meghaladja az elfogadható szintet, az eljárás megismételhető.
Megjegyzés: A lineáris objektumok ideális modellként szolgálnak a kiegyensúlyozási módszerek tanulmányozására és gyakorlati alkalmazására. Tulajdonságaik lehetővé teszik a mérnökök és diagnosztikusok számára, hogy az alapvető készségek fejlesztésére és a rotorrendszerekkel való munka alapvető elveinek megértésére összpontosítsanak. Bár gyakorlati alkalmazásuk korlátozott, a lineáris objektumok tanulmányozása továbbra is fontos lépés a rezgésdiagnosztika és a kiegyensúlyozás fejlesztésében.
Helyőrző rövidkód:
Soros kiegyensúlyozás és tárolt együtthatók
A soros kiegyensúlyozás külön figyelmet érdemel. Jelentősen növelheti a termelékenységet, de csak lineáris, rezgésstabil tárgyak esetén. Ilyen esetekben az első rotoron kapott befolyásolási együtthatók újra felhasználhatók a későbbi azonos rotorokhoz. Amint azonban a tartó merevsége, a forgási sebesség vagy a csapágy állapota megváltozik, az ismételhetőség elvész, és a soros megközelítés nem működik.
Nemlineáris objektumok: Amikor az elmélet eltér a gyakorlattól
Mi az a nemlineáris objektum?
A nemlineáris objektum olyan rendszer, amelyben a rezgés amplitúdója nem arányos az egyensúlyhiány nagyságával. Ellentétben a lineáris objektumokkal, ahol a rezgés és a kiegyensúlyozatlan tömeg közötti összefüggést egy egyenes ábrázolja, a nemlineáris rendszerekben ez a kapcsolat bonyolult pályákat követhet.
A való világban nem minden objektum viselkedik lineárisan. A nemlineáris objektumok az egyensúlyhiány és a rezgés között nem egyenesen arányos kapcsolatot mutatnak. Ez azt jelenti, hogy a befolyási együttható nem állandó, és számos tényezőtől függően változhat, például:
- Az egyensúlyhiány mértéke: Az egyensúlyhiány növelése megváltoztathatja a rotor tartóinak merevségét, ami nemlineáris változásokhoz vezethet a rezgésben.
- Forgási sebesség: Különböző rezonanciajelenségek gerjeszthetők változó forgási sebességgel, ami szintén nemlineáris viselkedést eredményez.
- Hézagok és rések jelenléte: A csapágyakban és egyéb csatlakozásokban lévő hézagok és hézagok bizonyos körülmények között hirtelen rezgésváltozást okozhatnak.
- Hőmérséklet: A hőmérséklet-változások befolyásolhatják az anyag tulajdonságait, és ennek következtében a tárgy rezgési jellemzőit.
- Külső terhelések: A rotorra ható külső terhelések megváltoztathatják annak dinamikus jellemzőit, és nemlineáris viselkedéshez vezethetnek.
Miért jelentenek kihívást a nemlineáris objektumok?
A nemlinearitás sok változót visz be a kiegyenlítési folyamatba. A nemlineáris objektumokkal végzett sikeres munka több mérést és összetettebb elemzést igényel. Például a lineáris objektumokra alkalmazható szabványos módszerek nem mindig adnak pontos eredményeket nemlineáris rendszerek esetén. Ez szükségessé teszi a folyamat fizikájának mélyebb megértését és speciális diagnosztikai módszerek alkalmazását.
A nemlinearitás jelei
Egy nemlineáris objektum a következő jelekkel azonosítható:
- Nem arányos rezgésváltozások: Ahogy az egyensúlyhiány növekszik, a vibráció gyorsabban vagy lassabban növekedhet, mint egy lineáris objektum esetében várható.
- Fáziseltolódás a rezgésben: A vibrációs fázis előre nem látható módon változhat az egyensúlyhiány vagy a forgási sebesség változásaival.
- Harmonikusok és szubharmonikusok jelenléte: A rezgésspektrum magasabb harmonikusokat (a forgási frekvencia többszöröseit) és szubharmonikusokat (a forgási frekvencia töredékeit) mutathat, ami nemlineáris hatásokat jelez.
- Hiszterézis: A rezgés amplitúdója nemcsak a kiegyensúlyozatlanság jelenlegi értékétől függhet, hanem annak előzményeitől is. Például, ha az egyensúlyhiányt növelik, majd visszacsökkentik a kezdeti értékre, előfordulhat, hogy a rezgés amplitúdója nem tér vissza az eredeti szintre.
A nemlinearitás sok változót visz be a kiegyenlítési folyamatba. A sikeres működéshez több mérésre és komplex elemzésre van szükség. Például a lineáris objektumokra alkalmazható szabványos módszerek nem mindig adnak pontos eredményeket nemlineáris rendszerek esetén. Ez szükségessé teszi a folyamatfizika mélyebb megértését és speciális diagnosztikai módszerek alkalmazását.
A nemlinearitás grafikus ábrázolása
A rezgés és az egyensúlytalanság grafikonján a nemlinearitás nyilvánvaló az egyenestől való eltérésekben. A grafikonon hajlítások, görbületek, hiszterézishurkok és egyéb olyan jellemzők szerepelhetnek, amelyek az egyensúlyhiány és a rezgés közötti összetett összefüggésre utalnak.
2. grafikon. Nemlineáris objektum
50 g; 40 μm (sárga), 100 g; 54,7 μm (kék).
Ez az objektum két szegmenst, két egyenest mutat. 50 grammnál kisebb kiegyensúlyozatlanság esetén a grafikon egy lineáris objektum tulajdonságait tükrözi, fenntartva az arányosságot a grammokban kifejezett kiegyensúlyozatlanság és a mikronokban megadott rezgésamplitúdó között. 50 grammnál nagyobb egyensúlyhiány esetén a rezgési amplitúdó növekedése lelassul.
Példák nemlineáris objektumokra
Példák a nemlineáris objektumokra a kiegyensúlyozás összefüggésében:
- Repedéses rotorok: A rotor repedései a merevség nemlineáris változásaihoz vezethetnek, és ennek eredményeként a rezgés és az egyensúlyhiány közötti nemlineáris kapcsolat.
- Rotorok csapágyhézaggal: A csapágyak hézagjai bizonyos körülmények között hirtelen rezgésváltozást okozhatnak.
- Rotorok nemlineáris rugalmas elemekkel: Egyes rugalmas elemek, például a gumi lengéscsillapítók, nemlineáris tulajdonságokat mutathatnak, ami befolyásolja a rotor dinamikáját.
A nemlinearitás típusai
1. Lágy-merev nemlinearitás
Az ilyen rendszerekben két szegmens figyelhető meg: puha és merev. A lágy szegmensben a viselkedés a linearitáshoz hasonlít, ahol a rezgés amplitúdója arányosan növekszik az egyensúlyhiány tömegével. Egy bizonyos küszöb (töréspont) után azonban a rendszer merev üzemmódba vált, ahol az amplitúdó növekedése lelassul.
2. Rugalmas nemlinearitás
A rendszeren belüli támasztékok vagy érintkezők merevségében bekövetkező változások bonyolulttá teszik a rezgés-kiegyensúlyozatlanság kapcsolatot. Például a vibráció hirtelen megnövekedhet vagy csökkenhet bizonyos terhelési küszöbök átlépésekor.
3. Súrlódás által kiváltott nemlinearitás
Jelentős súrlódású rendszerekben (pl. csapágyakban) a rezgés amplitúdója kiszámíthatatlan lehet. A súrlódás csökkentheti a vibrációt az egyik sebességtartományban, és felerősítheti azt a másikban.
A nemlinearitás gyakori okai
A nemlinearitás leggyakoribb okai a megnövekedett csapágyhézagok, a csapágykopás, a száraz súrlódás, a meglazult támaszok, a szerkezet repedései és a rezonanciafrekvenciák közelében történő működés. A tárgy gyakran úgynevezett lágy-kemény nemlinearitást mutat. Kis kiegyensúlyozatlansági szinteken a rendszer szinte lineárisan viselkedik, de a rezgés növekedésével a támaszok vagy a ház merevebb elemei is érintettek lesznek. Ilyen esetekben a kiegyensúlyozás csak szűk működési tartományon belül lehetséges, és nem hoz stabil hosszú távú eredményt.
Rezgési instabilitás
Egy másik komoly probléma a rezgés instabilitása. Még egy formálisan lineáris tárgy is mutathat amplitúdó- és fázisváltozásokat az idő múlásával. Ezt a hőhatások, a kenőanyag viszkozitásának változásai, a hőtágulás és az alátámasztások instabil súrlódása okozza. Ennek eredményeként a mindössze néhány perc különbséggel végzett mérések eltérő rezgésvektorokat hozhatnak létre. Ilyen körülmények között a mérések érdemi összehasonlítása lehetetlenné válik, és a kiegyensúlyozási számítás elveszíti a megbízhatóságát.
Kiegyensúlyozás a rezonancia közelében
A rezonancia közelében történő kiegyensúlyozás különösen problematikus. Amikor a forgási frekvencia egybeesik a rendszer természetes frekvenciájával, vagy ahhoz közel van, már egy kis kiegyensúlyozatlanság is hirtelen rezgésnövekedést okoz. A rezgési fázis rendkívül érzékennyé válik a kis sebességváltozásokra. A tárgy gyakorlatilag egy nemlineáris üzemmódba kerül, és az ebben a zónában történő kiegyensúlyozás elveszíti fizikai jelentését. Ilyen esetekben a működési sebességet vagy a mechanikai szerkezetet meg kell változtatni, mielőtt a kiegyensúlyozást fontolóra lehetne venni.
Magas rezgés a “sikeres” kiegyensúlyozás után
A gyakorlatban gyakran előfordulnak olyan helyzetek, amikor egy formálisan sikeres kiegyensúlyozási eljárás után az általános rezgési szint továbbra is magas marad. Ez nem jelzi a műszer vagy a kezelő hibáját. A kiegyensúlyozás csak a tömegkiegyensúlyozatlanságot szünteti meg. Ha a rezgést alapozási hibák, meglazult rögzítőelemek, beállítási hibák vagy rezonancia okozzák, a korrekciós súlyok nem oldják meg a problémát. Ezekben az esetekben a rezgés térbeli eloszlásának elemzése a gépen és az alapján segít azonosítani a valódi okot.
Nemlineáris objektumok kiegyensúlyozása: összetett feladat nem szokványos megoldásokkal
A nemlineáris objektumok kiegyensúlyozása kihívást jelentő feladat, amely speciális módszereket és megközelítéseket igényel. A lineáris objektumokhoz kifejlesztett standard próbatömeg módszer hibás eredményeket adhat, vagy teljesen alkalmatlan lehet.
Kiegyensúlyozási módszerek nemlineáris objektumokhoz
- Lépésről lépésre kiegyensúlyozás: Ez a módszer a kiegyensúlyozatlanság fokozatos csökkentését jelenti korrekciós súlyok minden szakaszban történő elhelyezésével. Minden szakasz után rezgésmérés történik, és a tárgy aktuális állapota alapján új korrekciós súlyt határoznak meg. Ez a megközelítés figyelembe veszi a befolyásolási együttható változásait a kiegyensúlyozási folyamat során.
- Kiegyensúlyozás többféle sebességgel: Ez a módszer a rezonancia jelenségek hatásait vizsgálja különböző forgási sebességeknél. A kiegyenlítés több rezonancia közeli sebességen történik, ami egyenletesebb rezgéscsökkentést tesz lehetővé a teljes működési sebességtartományban.
- Matematikai modellek használata: Összetett nemlineáris objektumok esetén matematikai modellek alkalmazhatók, amelyek leírják a rotor dinamikáját, miközben figyelembe veszik a nemlineáris hatásokat. Ezek a modellek segítenek megjósolni az objektumok viselkedését különféle feltételek mellett, és meghatározzák az optimális kiegyensúlyozási paramétereket.
A szakember tapasztalata és intuíciója kulcsfontosságú szerepet játszik a nemlineáris tárgyak kiegyensúlyozásában. Egy tapasztalt kiegyensúlyozó képes felismerni a nemlinearitás jeleit, kiválasztani a megfelelő módszert, és azt az adott helyzethez igazítani. A rezgési spektrumok elemzése, a rezgésváltozások megfigyelése a tárgy működési paramétereinek változásával, valamint a rotor tervezési jellemzőinek figyelembevétele mind segít a helyes döntések meghozatalában és a kívánt eredmények elérésében.
A nemlineáris objektumok kiegyensúlyozása egy lineáris objektumokhoz tervezett eszközzel
Ez jó kérdés. Személyes módszerem az ilyen tárgyak kiegyensúlyozására a mechanizmus javításával kezdődik: csapágyak cseréje, repedések hegesztése, csavarok meghúzása, horgonyok vagy rezgésszigetelők ellenőrzése, valamint annak ellenőrzése, hogy a forgórész nem súrlódik-e az álló szerkezeti elemekhez.
Ezután azonosítom a rezonanciafrekvenciákat, mivel lehetetlen kiegyensúlyozni a rotort a rezonanciához közeli fordulatszámon. Ehhez a rezonancia-meghatározás ütési módszerét vagy a rotor kigurulási grafikonját használom.
Ezután meghatározom az érzékelő helyzetét a mechanizmuson: függőleges, vízszintes vagy szögben.
A próbaüzemek után a készülék jelzi a korrekciós terhelések szögét és súlyát. A korrekciós tehersúlyt megfelezem, de a rotor elhelyezéséhez a készülék által javasolt szögeket használom. Ha a visszamaradó rezgés a korrekció után még mindig meghaladja az elfogadható szintet, akkor újabb rotorjáratást hajtok végre. Ez természetesen több időt vesz igénybe, de az eredmények néha inspirálóak.
A forgó berendezések kiegyensúlyozásának művészete és tudománya
A forgó berendezések kiegyensúlyozása egy összetett folyamat, amely egyesíti a tudomány és a művészet elemeit. Lineáris objektumok esetén a kiegyensúlyozás viszonylag egyszerű számításokat és szabványos módszereket foglal magában. A nemlineáris objektumokkal végzett munka azonban megköveteli a rotor dinamikájának mély megértését, a rezgésjelek elemzésének képességét, valamint a leghatékonyabb kiegyensúlyozási stratégiák kiválasztásának készségét.
A tapasztalat, az intuíció és a folyamatos készségfejlesztés az, ami egy egyensúlyozót mestersége igazi mesterévé tesz. Hiszen a kiegyensúlyozás minősége nemcsak a berendezések működésének hatékonyságát és megbízhatóságát határozza meg, hanem az emberek biztonságát is biztosítja.
Mérési ismételhetőség
A mérési problémák is jelentős szerepet játszanak. A rezgésérzékelők helytelen telepítése, a mérési pontok változása vagy az érzékelők nem megfelelő orientációja közvetlenül befolyásolja mind az amplitúdót, mind a fázist. A kiegyensúlyozáshoz nem elég a rezgést mérni; a mérések megismételhetősége és stabilitása kritikus fontosságú. Ezért a gyakorlati munkában az érzékelők rögzítési helyeit és orientációját szigorúan ellenőrizni kell.
Gyakorlati megközelítés nemlineáris objektumokhoz
Egy nemlineáris objektum kiegyensúlyozása mindig nem egy próbasúly felhelyezésével kezdődik, hanem a rezgési viselkedés kiértékelésével. Ha az amplitúdó és a fázis időben egyértelműen eltolódik, egyik indításról a másikra változik, vagy élesen reagál a kis sebességváltozásokra, az első feladat a lehető legstabilabb működési mód elérése. Enélkül minden számítás véletlenszerű lesz.
Az első gyakorlati lépés a megfelelő sebesség kiválasztása. A nemlineáris objektumok rendkívül érzékenyek a rezonanciára, ezért a kiegyensúlyozást a természetes frekvenciákhoz képest a lehető legtávolabbi sebességgel kell elvégezni. Ez gyakran azt jelenti, hogy a szokásos üzemi tartomány alatt vagy felett kell elmozdulni. Még ha ezen a sebességen a rezgés nagyobb is, de stabil, akkor is előnyösebb, mint a rezonáns zónában történő kiegyensúlyozás.
Ezután fontos minimalizálni a további nemlinearitás minden forrását. Kiegyensúlyozás előtt minden rögzítőelemet ellenőrizni és meghúzni kell, a hézagokat a lehető legnagyobb mértékben ki kell küszöbölni, valamint a támasztó- és csapágyegységeket meg kell vizsgálni lazaság szempontjából. A kiegyensúlyozás nem kompenzálja a hézagokat vagy a súrlódást, de lehetséges lehet, ha ezeket a tényezőket stabilizálják.
Nemlineáris objektummal való munka során nem szabad megszokásból kis próbasúlyokat használni. A túl kicsi próbasúly gyakran nem képes a rendszert megismételhető tartományba mozdítani, és a rezgésváltozás az instabilitási zajhoz hasonlíthatóvá válik. A próbasúlynak elég nagynak kell lennie ahhoz, hogy egyértelmű és reprodukálható változást okozzon a rezgésvektorban, de nem olyan nagynak, hogy a tárgyat egy másik működési módba terelje.
A méréseket gyorsan és azonos feltételek mellett kell elvégezni. Minél kevesebb idő telik el a mérések között, annál nagyobb az esélye annak, hogy a rendszer dinamikus paraméterei változatlanok maradnak. Célszerű több kontrollfuttatást végrehajtani a konfiguráció változtatása nélkül, hogy megbizonyosodjunk arról, hogy az objektum konzisztensen viselkedik.
Nagyon fontos a rezgésérzékelők rögzítési pontjainak és azok orientációjának rögzítése. Nemlineáris objektumok esetén már egy kis érzékelő-elmozdulás is észrevehető fázis- és amplitúdóváltozásokat okozhat, amelyeket tévesen a próbasúly hatásának értelmezhetnek.
A számításokban nem a pontos numerikus egyezésre, hanem a trendekre kell figyelni. Ha a rezgés a egymást követő korrekciókkal következetesen csökken, az azt jelzi, hogy a kiegyensúlyozás a helyes irányba halad, még akkor is, ha a befolyásolási együtthatók formálisan nem konvergálnak.
Nemlineáris objektumok befolyásolási együtthatóinak tárolása és újrafelhasználása nem ajánlott. Még ha egy kiegyensúlyozási ciklus sikeres is, a következő indításkor az objektum egy másik üzemmódba léphet, és az előző együtthatók már nem lesznek érvényesek.
Nem szabad elfelejteni, hogy egy nemlineáris tárgy kiegyensúlyozása gyakran kompromisszumot jelent. A cél nem a lehető legkisebb rezgés elérése, hanem a gép stabil és megismételhető állapotba hozása elfogadható rezgésszinttel. Sok esetben ez egy átmeneti megoldás, amíg a csapágyakat megjavítják, a tartószerkezeteket helyre nem állítják, vagy a szerkezetet módosítják.
A fő gyakorlati elv az, hogy először stabilizáljuk a tárgyat, majd egyensúlyozzuk ki, és csak ezután értékeljük az eredményt. Ha a stabilizálás nem érhető el, a kiegyensúlyozást inkább kiegészítő intézkedésnek, mint végső megoldásnak kell tekinteni.
Csökkentett korrekciós súly technika
A gyakorlatban nemlineáris objektumok kiegyensúlyozásakor egy másik fontos technika is gyakran hatékonynak bizonyul. Ha a műszer egy standard algoritmus segítségével számít ki egy korrekciós súlyt, a teljes számított súly behelyezése gyakran rontja a helyzetet: a rezgés fokozódhat, a fázis ugrálhat, és a tárgy más üzemmódba kapcsolhat.
Ilyen esetekben jól működik egy csökkentett korrekciós súly alkalmazása – amely kétszer, vagy néha akár háromszor kisebb, mint a műszer által számított érték. Ez segít elkerülni, hogy a rendszer a feltételesen lineáris tartományból egy másik nemlineáris tartományba “dobódjon”. Lényegében a korrekciót finoman, kis lépésekben alkalmazzák anélkül, hogy a tárgy dinamikus paramétereiben hirtelen változást okoznának.
A csökkentett súly felszerelése után ellenőrző futtatást kell végezni, és ki kell értékelni a rezgési trendet. Ha az amplitúdó folyamatosan csökken, és a fázis viszonylag stabil marad, a korrekció ugyanazzal a megközelítéssel megismételhető, fokozatosan közelítve a minimálisan elérhető rezgési szintet. Ez a lépésenkénti módszer gyakran megbízhatóbb, mint a teljes kiszámított korrekciós súly egyszerre történő felszerelése.
Ez a technika különösen hatékony hézaggal, száraz súrlódással és lágy-kemény támaszokkal rendelkező tárgyak esetén, ahol a teljes számított korrekció azonnal kiszorítja a rendszert a feltételesen lineáris zónából. A csökkentett korrekciós tömegek használata lehetővé teszi, hogy a tárgy a legstabilabb működési módban maradjon, és lehetővé teszi a gyakorlati eredmény elérését akkor is, ha a kiegyensúlyozás formálisan lehetetlennek tekinthető.
Fontos megérteni, hogy ez nem “műszerhiba”, hanem a nemlineáris rendszerek fizikájának következménye. A műszer helyesen számol egy lineáris modellre, míg a mérnök a gyakorlatban adaptálja az eredményt a mechanikai rendszer valós viselkedéséhez.
Végső alapelv
Végső soron a sikeres kiegyensúlyozás nem csupán a súly és a szög kiszámításáról szól. Megköveteli a tárgy dinamikus viselkedésének, linearitásának, rezgésstabilitásának és a rezonanciaviszonyoktól való távolságának megértését. A Balanset-1A minden szükséges eszközt biztosít a méréshez, elemzéshez és számításhoz, de a végeredményt mindig magának a rendszernek a mechanikai állapota határozza meg. Ez az, ami megkülönbözteti a formális megközelítést a valós mérnöki gyakorlattól a rezgésdiagnosztikában és a rotorkiegyensúlyozásban.
Kérdések és válaszok
Ez egy nemlineáris objektum jele. Egy lineáris objektumban a rezgési amplitúdó arányos az kiegyensúlyozatlanság mértékével, és a fázis ugyanolyan szöggel változik, mint a súly szöghelyzete. Amikor ezek a feltételek megsérülnek, a befolyásolási együttható már nem állandó, és a standard kiegyensúlyozó algoritmus hibákat kezd produkálni. Tipikus okok a csapágyhézagok, a meglazult támaszok, a súrlódás és a rezonancia közelében történő működés.
A lineáris tárgy egy olyan rotorrendszer, amelyben azonos forgási sebesség mellett a rezgési amplitúdó egyenesen arányos az kiegyensúlyozatlanság nagyságával, és a rezgési fázis szigorúan követi a kiegyensúlyozatlan tömeg szöghelyzetét. Az ilyen tárgyak esetében a befolyásolási együttható állandó, és nem függ a próbasúly tömegétől.
A nemlineáris objektum olyan rendszer, amelyben a rezgés és az kiegyensúlyozatlanság közötti arányosság és/vagy a fázisviszony állandósága felborul. A rezgés amplitúdója és fázisa a próbatömeg tömegétől kezd függeni. Ez leggyakrabban a csapágyhézagokkal, kopással, száraz súrlódással, puha-kemény támaszokkal vagy merevebb szerkezeti elemek ütközésével függ össze.
Igen, de az eredmény instabil és függ az üzemmódtól. A kiegyensúlyozás csak egy korlátozott tartományon belül lehetséges, ahol az objektum feltételesen lineárisan viselkedik. Ezen a tartományon kívül a befolyásolási együtthatók megváltoznak, és az eredmény megismételhetősége elvész.
A befolyásolási együttható a kiegyensúlyozatlanság változásaira adott rezgésérzékenység mértéke. Megmutatja, hogy mennyit változik a rezgésvektor, ha egy ismert próbasúlyt egy adott síkban, adott sebességgel helyeznek el.
A befolyásolási együttható instabil, ha a tárgy nemlineáris, ha a rezgés időben instabil, vagy ha rezonancia, hőfelmelegedés, meglazult rögzítők vagy változó súrlódási viszonyok vannak jelen. Ilyen esetekben az ismételt indítások eltérő amplitúdó- és fázisértékeket eredményeznek.
A tárolt befolyásolási együtthatók csak azonos, azonos sebességgel, azonos beépítési feltételek és merevségű alátámasztás mellett működő rotorok esetén használhatók. A tárgynak lineárisnak és rezgésállónak kell lennie. A feltételek kismértékű változása is megbízhatatlanná teszi a régi együtthatókat.
Bemelegedés során a csapágyhézag, a csapágy merevsége, a kenőanyag viszkozitása és a súrlódási szint megváltozik. Ez megváltoztatja a rendszer dinamikus paramétereit, és ennek eredményeként megváltozik a rezgés amplitúdója és fázisa.
A rezgés instabilitása az amplitúdó és/vagy fázis változása az idő múlásával állandó forgási sebesség mellett. A kiegyensúlyozás a rezgésvektorok összehasonlításán alapul, így amikor a rezgés instabil, az összehasonlítás értelmét veszti, és a számítás megbízhatatlanná válik.
Létezik benne rejlő szerkezeti instabilitás, lassú “kúszó” instabilitás, változás a kezdetektől a kezdetekig, bemelegedéssel kapcsolatos instabilitás és rezonanciával kapcsolatos instabilitás a természetes frekvenciák közelében történő működés során.
A rezonanciazónában már egy kis kiegyensúlyozatlanság is hirtelen rezgésnövekedést okoz, és a fázis rendkívül érzékennyé válik a kis változásokra. Ilyen körülmények között a tárgy nemlineárissá válik, és a kiegyensúlyozási eredmények elveszítik fizikai jelentésüket.
Tipikus jelek a rezgés hirtelen növekedése kis sebességváltozásokkal, instabil fázis, széles kiemelkedések a spektrumban, valamint a rezgés nagy érzékenysége a kis fordulatszám-ingadozásokra. A rezgési maximum gyakran megfigyelhető felfutás vagy lefutás közben.
A magas rezgést okozhatja rezonancia, meglazult szerkezetek, alapozási hibák vagy csapágyproblémák. Ilyen esetekben a kiegyensúlyozás nem szünteti meg a rezgés okát.
A rezgési elmozdulás a mozgás amplitúdóját, a rezgési sebesség a mozgás sebességét, a rezgési gyorsulás pedig a gyorsulást jellemzi. Ezek a mennyiségek összefüggenek egymással, de mindegyik jobban alkalmas bizonyos típusú hibák és frekvenciatartományok kimutatására.
A rezgési sebesség a rezgés energiaszintjét tükrözi széles frekvenciatartományban, és kényelmesen használható a gépek általános állapotának ISO szabványok szerinti felmérésére.
A helyes átalakítás csak egyfrekvenciás harmonikus rezgés esetén lehetséges. Komplex rezgési spektrumok esetén az ilyen átalakítások csak közelítő eredményeket adnak.
A lehetséges okok közé tartozik a rezonancia, az alapozási hibák, a meglazult rögzítőelemek, a csapágykopás, a hibás beállítás vagy a tárgy nemlinearitása. A kiegyensúlyozás csak az egyensúlyhiányt szünteti meg, más hibákat nem.
Ha nem észlelnek mechanikai hibákat, és a rezgés a kiegyensúlyozás után sem csökken, elemezni kell a rezgés eloszlását a gép és az alapozás között. Tipikus jelek a ház és az alapzat magas rezgése, valamint a mérési pontok közötti fáziseltolódások.
A helytelen érzékelőtelepítés torzítja az amplitúdót és a fázist, csökkenti a mérés megismételhetőségét, és helytelen diagnosztikai következtetésekhez és hibás kiegyensúlyozási eredményekhez vezethet.
A rezgés egyenetlenül oszlik el a szerkezetben. A merevség, a tömegek és a módusok alakja eltérő, így az amplitúdó és a fázis pontról pontra jelentősen változhat.
Általános szabály, hogy nem. A kopás és a megnövekedett hézagok nemlineárissá teszik a tárgyat. A kiegyensúlyozás instabillá válik, és nem hoz hosszú távú eredményt. Kivételek csak tervezési hézagok és stabil feltételek mellett lehetségesek.
Az indítás nagy dinamikus terheléseket hoz létre. Ha a szerkezet meglazul, az elemek relatív helyzete minden indítás után megváltozik, ami a rezgési paraméterek változásához vezet.
Azonos körülmények között, rezgésstabilitás és rezonanciamentesség mellett azonos rotorok esetén soros kiegyensúlyozás lehetséges. Ebben az esetben az első rotor befolyásolási együtthatói alkalmazhatók a továbbiakra.
Ez általában a tartómerevség változásainak, az összeszerelési különbségeknek, a forgási sebesség változásainak vagy a tárgy nemlineáris működési módba való átmenetének köszönhető.
A rezgés stabil szintre csökkentése, miközben megőrzi az amplitúdó és a fázis ismételhetőségét a kezdetektől a kezdetig, valamint a rezonancia vagy nemlinearitás jeleinek hiányát.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 
0 hozzászólás