Comprensione dell'analisi degli ordini per macchine a velocità variabile

Definizione: Che cos'è l'analisi degli ordini?

Analisi degli ordini è una tecnica specializzata di analisi delle vibrazioni utilizzata per macchine che operano a velocità variabili. Invece di rappresentare graficamente l'ampiezza delle vibrazioni rispetto a un asse di frequenza fisso (in Hz o CPM), rappresenta graficamente l'ampiezza rispetto agli "ordini". ordine è un multiplo della velocità di rotazione primaria della macchina. Ad esempio, il primo ordine è la vibrazione che si verifica esattamente alla velocità di rotazione (1x), il secondo ordine è al doppio della velocità di rotazione (2x) e così via.

Perché la FFT standard è un problema per le macchine a velocità variabile?

Un'analisi standard della Trasformata di Fourier Veloce (FFT) funziona campionando i dati in un periodo di tempo fisso. Questo funziona perfettamente per macchine a velocità costante. Tuttavia, se la velocità della macchina cambia durante il periodo di acquisizione dei dati, lo spettro FFT risultante diventa "spalmato". Una componente di vibrazione direttamente legata alla velocità di funzionamento (come lo sbilanciamento a 1x) distribuirà la sua energia su più intervalli di frequenza al variare della velocità, con conseguente picco ampio e di bassa ampiezza, difficile da leggere e da seguire con precisione. L'analisi degli ordini è stata sviluppata per risolvere questo problema specifico.

La soluzione: monitoraggio degli ordini

L'analisi degli ordini si basa su una tecnica chiamata tracciamento degli ordiniCiò richiede un secondo sensore, un tachimetro (o "tachimetro"), che fornisce un impulso una volta per giro dall'albero rotante. L'analizzatore di vibrazioni utilizza questo segnale tachimetro come base temporale dinamica. Invece di campionare i dati in base a un clock interno fisso (ad esempio, ogni millisecondo), campiona i dati in base all'angolo di rotazione dell'albero (ad esempio, ogni grado di rotazione). Questo processo è anche noto come ricampionamento nel dominio dell'angolo.

Sincronizzando l'acquisizione dei dati con il movimento effettivo dell'albero, lo spettro risultante è espresso in termini di ordini, non di frequenza. Ora, se la macchina accelera o rallenta, il picco di sbilanciamento 1x rimarrà un picco netto e chiaro nel bin del 1° ordine, eliminando completamente l'effetto di sbavatura.

Applicazioni chiave dell'analisi degli ordini

L'analisi degli ordini è essenziale per qualsiasi macchina che non funzioni a una velocità unica e costante. Le applicazioni più comuni includono:

• Prove su veicoli e motori: Analisi delle vibrazioni del motore, della trasmissione e della trasmissione nell'intera gamma di giri al minuto.
• Turbine eoliche: La velocità del rotore varia costantemente con la velocità del vento, rendendo essenziale l'analisi dell'ordine.

– Analisi di accelerazione e decelerazione della macchina: Analizzare i dati sulle vibrazioni all'avvio o allo spegnimento di una macchina è un modo efficace per identificare velocità e risonanze critiche. L'analisi degli ordini rende questi grafici (come i diagrammi di Bode e Waterfall) chiari e facili da leggere.

• Macchine alternative: Analisi di compressori e motori in cui la velocità istantanea può variare.
• Macchinari pesanti: Macchine movimento terra, veicoli per l'industria mineraria e altri macchinari con azionamento a velocità variabile.

Come vengono visualizzati i dati dell'analisi degli ordini?

I risultati dell'analisi degli ordini vengono solitamente visualizzati in diversi modi:

• Spettro degli ordini: Un grafico dell'ampiezza rispetto agli ordini, simile a una FFT standard ma con gli ordini sull'asse x.
• Cascata o diagramma a cascata: Un grafico 3D che mostra una serie di spettri d'ordine sovrapposti al variare della velocità della macchina. Questo mostra chiaramente come l'ampiezza di ciascun ordine cambia con i giri al minuto.
• Diagramma di Bode: Un grafico utilizzato nei test di run-up/coast-down che mostra l'ampiezza e la fase di un ordine specifico (solitamente 1x e 2x) in funzione della velocità della macchina.
• Diagramma di Campbell: Un grafico specializzato che sovrappone le linee d'ordine alle frequenze naturali del sistema per identificare chiaramente i potenziali punti di risonanza (dove una linea d'ordine incrocia una linea di frequenza naturale).

L'analisi degli ordini è uno strumento potente e indispensabile per diagnosticare con precisione lo stato di salute di qualsiasi macchina che opera a diverse velocità.

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