回転機械解析におけるコーストダウンの理解
定義: Coastdown とは何ですか?
コーストダウン （ランダウンまたは減速とも呼ばれる）とは、回転機械を、積極的なブレーキをかけずに、摩擦、風圧、その他の損失による自然減速を利用して、運転速度から停止まで減速させるプロセスである。 ローターダイナミクス そして 振動解析, コーストダウンテストは、 振動 機械が減速するにつれてデータが継続的に記録され、 臨界速度, 固有振動数, 、およびシステムの動的特性。.
コーストダウン テストは、新しい機器の試運転、振動問題のトラブルシューティング、ローター ダイナミック モデルの検証を行うための基本的なツールです。.
目的と用途
1. 危険速度の特定
コーストダウンテストの主な目的は、臨界速度を特定することです。
2. 固有振動数測定
臨界速度は固有振動数に対応します。
- 最初の臨界速度は最初の固有振動数で発生する
- 2 番目の固有振動数で 2 番目の臨界振動など。.
- 分析予測の実験的検証を提供する
- 有限要素モデルの検証に使用される
3. 減衰の決定
共鳴ピークの鋭さはシステムを明らかにする 減衰:
- 鋭く高いピークは減衰が低いことを示す
- 広く低いピークは高い減衰を示す
- 減衰比はピーク幅と振幅から計算できる
- 将来の運用中の振動レベルを予測するために重要
4. 不均衡分布評価
- 臨界速度における位相関係は アンバランス 分布
- 静的アンバランスと偶力アンバランスを識別できる
- バランス戦略の計画に役立ちます
コーストダウン試験手順
準備
- センサーをインストールします。 場所 加速度センサー または、水平方向および垂直方向のベアリング位置にある速度変換器
- タコメーターの取り付け: 回転速度を追跡し位相基準を提供する光学式または磁気式センサー
- データ取得を構成する: 適切なサンプルレートで連続録音を設定する
- 速度範囲を定義する: 標準範囲は、動作速度から10～20%の動作速度まで、または機械が停止するまでです。
実行
- 動作速度で安定: 熱平衡と安定した振動に達するまで通常の速度で運転する
- コーストダウンを開始する: 駆動力（モーター、タービンなど）を切り離し、自然減速させる
- 継続的な監視: 減速中の振動振幅、位相、速度を記録する
- 安全監視: 予期しない共振や不安定さを示す過度の振動に注意してください
- 完全減速： 機械が停止するか、関心のある最小速度に達するまで記録を続けます
データ収集パラメータ
- サンプルレート: 関心のあるすべての周波数を捕捉できるほど高い（通常、最大周波数の10～20倍）
- 間隔： ローターの慣性により30秒から10分程度
- 寸法: すべてのセンサー位置における振動振幅、位相、速度
- 同期サンプリング: 順序分析のために一定の角度間隔でサンプリングされたデータ
データ分析と可視化
ボード線図
コーストダウンデータの標準的な視覚化は ボード線図:
- 上部プロット: 振動振幅と速度
- 下の区画: 位相角と速度
- 臨界速度シグネチャ: 対応する180°位相シフトを伴う振幅ピーク
- 複数のプロット: 測定場所と方向ごとに別々のプロット
滝プロット
ウォーターフォールプロット 3D視覚化を提供します:
- X軸: 周波数（Hzまたはオーダー）
- Y軸: 速度 (RPM)
- Z軸（色）: 振動振幅
- 1×コンポーネント: 速度に応じて斜めの線が追跡される
- 固有振動数: 水平線として現れる（一定周波数）
- 交差点: 1×線が固有振動数線と交差する場所 = 臨界速度
極座標プロット
- 複数の速度でプロットされた振動ベクトル
- 速度が臨界速度を超えて低下するにつれて特徴的な螺旋パターンが現れる
- 位相変化がはっきりと見える
コーストダウンテストとランアップテスト
コーストダウンの利点
- 外部電源は不要: ドライブを切断して機械を惰力運転させるだけです
- 減速が遅い: 各速度でより長い時間、より良い解像度
- より安全: システムはエネルギーを得るのではなく、自然に失う
- ストレス軽減: エネルギーが減少するにつれて臨界速度が上昇する
ランナップの利点
- 制御された加速: 臨界速度で速度を制御できる
- 通常の起動の一部: 通常の起動時に収集されたデータ
- アクティブ条件: プロセス負荷が存在し、操作をより正確に表す
比較の考慮事項
- 温度の影響: ランナップは冷間時に実施し、高温運転状態から惰力運転を行う
- ベアリング剛性: 高温（コーストダウン）と低温（ランアップ）では異なる場合があります
- 摩擦と減衰: 温度に依存し、ピーク振幅に影響を与える
- データ比較: ランアップデータとコーストダウンデータの違いから、熱や負荷の影響が明らかになる。
アプリケーションとユースケース
新設備の試運転
- 臨界速度が設計予測と一致することを確認する
- 十分な分離マージンを確認する
- ローターダイナミックモデルの検証
- 将来の参照用にベースラインデータを確立する
振動問題のトラブルシューティング
- 高振動が速度に関連しているかどうか（共振）を判断する
- これまで知られていなかった臨界速度を特定する
- 改造や修理の影響を評価する
- 共鳴を他の振動源と区別する
バランシングの手順
- のために フレキシブルローター, コーストダウンは、どのモードのバランスをとる必要があるかを特定します
- 適切なバランス速度を決定する
- 改善を確認 モーダルバランス
変更検証
- ベアリング交換後、臨界速度シフトを確認する
- 質量または剛性が変化した後、予測される固有振動数の変化を確認する
- コーストダウン前後のデータを比較して改善を定量化する
コーストダウンテストのベストプラクティス
安全に関する考慮事項
- 全ての担当者がテストが進行中であることを確認する
- 予期しない共鳴がないか振動を注意深く監視する
- 緊急停止機能を備えている
- テスト中は機器の周囲を空ける
- 過度の振動が発生した場合は、惰力走行を完了するのではなく、緊急停止を検討してください。
データ品質
- 適切な減速率: 速すぎない（各速度でのデータポイントが不十分）または遅すぎない（テスト中の熱変化）
- 安定した状態: テスト中のプロセス変数の変化を最小限に抑える
- 複数回の実行: 再現性の検証のために2～3回のコーストダウンを実行する
- すべての測定場所: すべての方位のデータを同時に記録
ドキュメンテーション
- 動作条件（温度、負荷、構成）を記録する
- 完全な振動と速度データを取得
- 標準解析プロット（ボード線図、ウォーターフォール図、極座標図）を生成する
- 発見されたすべての危険速度を特定してマークする
- 設計予測や過去のテストデータと比較する
- 将来の参照用にデータをアーカイブする
結果の解釈
危険速度の特定
- ボード線図で振幅のピークを探す
- 180°位相シフトで確認
- ピークが発生する速度に注意してください
- 動作速度から分離マージンを計算する
重症度の評価
- ピーク振幅: 臨界速度では振動はどのくらい高くなりますか?
- ピークシャープネス: 鋭いピークは減衰が低いことを示し、潜在的な問題
- 動作近接度: 動作速度は臨界速度にどれくらい近いですか?
- 許容性: 通常、±15-20%の分離マージンが必要です
高度な分析
コーストダウン テストはローター ダイナミクスの重要な診断ツールであり、分析予測を補完する経験的データを提供し、実際の動作条件下での回転機械の実際の動的動作を明らかにします。.
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