Comprendere il Keyphasor
A fasore chiave è il nome commerciale di Bently Nevada per un sensore che fornisce un riferimento temporale una volta per giro da un albero rotante. Sebbene “Keyphasor” sia un marchio registrato, il termine è utilizzato in senso generico in tutto il settore per indicare qualsiasi trasduttore di riferimento di fase equivalente o tachimetro. Il sensore è solitamente un sensore a correnti parassite sonda di prossimità puntata su un unico elemento specifico dell'albero: una scanalatura, un'incavo, un foro o una superficie piana. Ogni volta che tale elemento passa davanti alla punta della sonda, la tensione di uscita genera un impulso netto e ripetitivo che indica la posizione rotazionale esatta dell'albero in quel preciso istante.
1. Definizione: che cos'è un keyphasor?
Dal punto di vista funzionale, l'impulso Keyphasor è identico al segnale emesso da un tachimetro ottico che rileva un nastro riflettente; la differenza risiede principalmente nella tecnologia di rilevamento e nel fatto che un Keyphasor a sonda di prossimità è solitamente installato in modo permanente su una macchina critica. Ciò che conta sono le informazioni veicolate dall'impulso: esse definiscono t = 0 per ogni giro, fornendo all'analizzatore un punto di riferimento angolare fisso rispetto al quale è possibile sincronizzare ogni campione di vibrazione. È proprio quel punto di riferimento a distinguere una traccia di vibrazione grezza da una registrazione diagnostica pienamente interpretabile.
2. Perché il segnale del keyphasor è fondamentale?
Dopo il segnale di vibrazione stesso, il Keyphasor è senza dubbio il segnale più prezioso nella diagnostica avanzata dei rotori. Consente infatti di sfruttare diverse funzionalità che sarebbero semplicemente impossibili da ottenere utilizzando solo i dati di ampiezza.
Misurazione di fase
La funzione principale del Keyphasor è quella di consentire la misurazione di fase — la relazione temporale tra l'impulso e il picco del 1× (velocità di corsa) vibrazione. Questo angolo di fase rivela dove il punto critico (sbilanciare) è montato sul rotore ed è indispensabile per:
- Bilanciamento: ogni procedura di bilanciamento, su una macchina o nel campo, si basa sui dati di ampiezza e fase per decidere dove aggiungere o rimuovere un peso di correzione.
- Diagnostica dei guasti: guasti come disallineamento o un albero piegato presentano segni distintivi caratteristici utilizzati per confermare la diagnosi.
Se durante l'interpretazione di questi valori dovessi dover combinare o risolvere manualmente i vettori di vibrazione, il nostro Calcolatore dell'angolo di fase delle vibrazioni si occupa della trigonometria.
Misurazione accurata della velocità
Misurando l'intervallo tra gli impulsi, l'analizzatore rileva una velocità di rotazione (RPM) estremamente precisa, fondamentale per mettere in relazione le frequenze di vibrazione con il movimento effettivo dell'albero e per distinguere i componenti legati all'albero da tutto il resto.
Analisi degli ordini
L'utilizzo del Keyphasor come riferimento temporale consente di analizzatore di vibrazioni eseguire analisi degli ordini. Anziché uno spettro con un asse delle frequenze (Hz), l'analizzatore visualizza uno spettro basato sugli ordini, dove un "ordine" corrisponde a un multiplo della velocità di rotazione (1×, 2×, 3× e così via). Ciò risulta estremamente utile sulle macchine a velocità variabile, poiché un picco di ordine — ad esempio il picco di squilibrio 1× — rimane fisso sul grafico anche al variare del numero di giri al minuto, rendendo molto più facile seguire andamenti e schemi.
Generazione avanzata di grafici
Il segnale Keyphasor è un requisito fondamentale per ottenere i grafici diagnostici più efficaci nell'analisi delle vibrazioni:
- diagrammi di Bode: ampiezza e fase in funzione della velocità, utilizzate per identificare velocità critiche durante l'avvio e lo spegnimento.
- Grafici polari: un'altra rappresentazione dei dati relativi alla fase di accelerazione e decelerazione, che mostra l'ampiezza e la fase del vettore di vibrazione sotto forma di un'unica curva.
- Grafici dell'orbita: costituito da una coppia di sonde di prossimità X-Y, con l'impulso Keyphasor che inserisce un punto di soppressione sull'orbita che rivela la direzione della precessione dell'albero e aiuta a diagnosticare problemi quali vortice d'olio o un crepa dell'albero.
3. Installazione e configurazione
Una corretta installazione è fondamentale. La sonda deve essere montata in modo rigido e orientata verso un unico evento netto e ben definito sull'albero: la presenza di più caratteristiche o di un secondo segno riflettente causano un doppio trigger e un valore di giri al minuto (RPM) erroneamente raddoppiato. La distanza tra la punta della sonda e l'albero deve essere impostata all'interno dell'intervallo lineare, e la tensione in uscita deve essere configurata in modo che il sistema di acquisizione dati si attivi su un fronte netto e ben definito ad ogni giro. Un impulso debole, rumoroso o intermittente compromette la fase e compromette ogni calcolo a valle, quindi verificare la qualità dell'impulso è tempo ben speso prima di un ciclo di bilanciamento.
4. Il Keyphasor nell'attività pratica sul campo
Nelle turbomacchine dotate di strumentazione permanente, il Keyphasor è un canale con sonda di prossimità fissa collegato al sistema di monitoraggio insieme al suo corrispondente sonde a correnti parassite. Sulle macchine generiche prive di tale strumentazione, un analizzatore portatile garantisce lo stesso riferimento "una volta per giro" grazie a un tachimetro ottico che si attiva tramite una striscia di nastro riflettente. Il sistema a due canali Bilanciamento-1a funziona così: l'impulso del contagiri fornisce il riferimento di fase necessario al software per calcolare la massa e l'angolo di ciascun contrappeso e per verificare il squilibrio residuo dopo la correzione. Che l'impulso provenga da un Keyphasor integrato o da un sensore ottico a clip, quel segnale di sincronizzazione costituisce la colonna portante dell'intero flusso di lavoro di bilanciamento e diagnostica.
