振動監視におけるシャフト中心線の理解
機械の監視において 近接プローブ、 シャフト中心線位置 これは、流体膜軸受のクリアランス内における軸の幾何学的中心の平均位置、すなわち定常位置である。一方、 振動 この測定値（信号の交流成分）は、シャフトの急速な動的運動を表している 周辺 その平均位置、すなわち中心線上の測定値――直流成分――は、 どこ 実際の平均位置はベアリング内部にあります。このDC位置が時間とともにどのように変化するかを追跡することで、ベアリングの負荷、アライメント、および長期的な摩耗に関する、入手可能な最も貴重な知見が得られます。これらすべてが orbit plot それだけでは見逃してしまうだろう。
1. センターラインの位置が重要な理由
ローターは ジャーナルベアリング その中心には位置しない。静止時にはクリアランスの底部に位置するが、回転が始まると流体力学的オイルウェッジを上昇し、速度、負荷、油の粘度、およびカップリングを介して伝達される力によって決定される、中心からずれた偏心位置に落ち着く。 その平衡位置は、ローターに作用する定常的な力を直接的に物理的に示す指標である。振動はシャフトがどれほど激しく揺れているかを示し、中心線はシャフトがどこへ押しやられているかを示す。これら二つは根本的に異なる問いに答えるものであり、流体膜潤滑機械の完全な診断には、その両方が必要となる。
2. シャフト中心線の位置の測定方法
この位置情報は、同一軸面上で90度の間隔を置いて取り付けられた2つのX–Y近接プローブからの直流電圧出力に基づいて算出されます。その手順は以下の通りです：
- プローブ間電圧： 各近接プローブのドライバは、プローブ先端とシャフト表面との間隔に正比例する負の直流電圧を出力します。一般的な校正値は−200 mV/milであるため、シャフトがプローブから離れるにつれて電圧はより負の値になります。このバイアスギャップを正しく設定し、確認することは、試運転時の定例作業であり、当社の 近接プローブギャップ電圧計算機 これにより、変換が簡単になります。
- 位置をゼロに設定する： 基準値を設定するため、通常、DCギャップ電圧はゼロに設定するか、またはシャフトがベアリングの底部に静止している状態で記録される。
- 平均位置の追跡： 機械が起動し、運転速度と温度に達すると、シャフトは流体力学的油膜によって持ち上げられます。このシステムは、XプローブとYプローブからの平均直流ギャップ電圧を継続的に監視します。
- 位置の表示： X および Y の DC 電圧を相互にプロットすることにより、監視システムはベアリングクリアランスを表す 2D グラフ上にシャフトの平均位置を表示できます。
この測定は、ある信号の直流成分に依存しているため、 eddy-current この信号を測定するには、恒久的に設置されたプローブペアと、低速な直流の傾向を分解できるモニターが必要であり、携帯型の交流結合型では不十分である。 変位 読解。これが、中心線監視機能が、巡回ルートではなく、設置済みのターボ機械保護システムに組み込まれている理由である。
3. 軸中心線プロットの診断的価値
A シャフト中心線プロット 機械の速度や負荷が変化するにつれて、平均軸位置の推移を示しています。ターボ機械においては、これは強力な診断ツールであり、振動データだけでは把握できないいくつかの状態を明らかにします。
1. ベアリングの正常な動作の確認
起動時、流体膜軸受内の正常なローターは、軸受の形状と回転方向によって生じる流体力学的オイルウェッジが形成されるにつれて、上昇し、横方向に移動します。中心線プロット上に描かれるその軌跡は、機械が起動するたびに滑らかで、再現性があるべきです。一貫した軌跡は、軸受が適切な揚力を発生させており、ローターが軸受内で正しい位置にあることを示しています。 クリアランス.
2. ベアリングの摩耗診断
ベアリングが摩耗するにつれて、シャフトはクリアランス内で徐々に下へ下へと沈み込んでいきます。現在の中心線位置を1年前に記録された位置と重ね合わせることで、分析担当者はその傾向を明確に把握し、ベアリングの交換時期を、交換が必要になるずっと前に予測することができます。 ベアリング摩耗 高い振動が発生し始める。中心線は、実質的に振動の傾向を先取りする早期警告の指標となる。
3. 位置合わせや荷重の変化の検知
軸の位置は、軸に作用する力によって決定されます。熱膨張、配管のひずみ、あるいは地盤の沈下などにより機械の整列状態が変化すると、軸受にかかる力が変化し、それに応じて軸心位置もずれます。定常運転中に軸心位置が急激に変化した場合は、ローターにかかる力に著しい変化が生じていることを強く示唆しており、直ちに調査を行う必要があります。これは、問題の発生を予兆する最も明確な現場指標の一つです。 ずれ または サーマルボウ、そして有用な照合手段として 財団 状態。
4. 軸受の不安定性の特定
特定の条件下では、シャフトが安定した位置に落ち着くことなく、ベアリング内で歳差運動、あるいは鞭打ち現象を起こし始める。この状態は―― オイルワール あるいはオイルホイップ、一種の ローターの不安定性 — これは、中心線プロット上で大きく不安定な振れとして現れ、正常な機械の整然として再現性のある軌跡とは明らかに異なる。以下の内容と併せて参照のこと 渦巻く スペクトルにその特徴が現れていることから、これは外力によるものではなく、自己励起の問題であることを裏付けている。
4. 中心線位置と軌道
1組の近接プローブから得られる2つのプロットは、読み取り方が全く異なるため、これらを区別することが不可欠です：
- について シャフト中心線プロット 使用 直流電圧 to show the 平均 シャフトの位置。これは、時間をかけて徐々に変化する傾向や、その間の挙動を捉えるのに最適なツールです。 起動する そして シャットダウン.
- について シャフト軌道図 使用 交流電圧 to show the dynamic motion シャフトの平均中心線位置を中心とした回転。これは、次のような特定の動的故障を診断するのに最適なツールです。 アンバランス および位置ずれ。
一方は平衡点のゆっくりとした移動を捉え、もう一方はその周囲での素早い揺れを捉えます。これらを併用することで、ベアリング内部におけるローターの健全状態と挙動について、完全かつ詳細な全体像を把握することができます。
5. 実用上の注意事項および制限事項
現場におけるセンターラインデータの活用方法には、いくつかの実情が影響しています：
- 機械的および電気的振れ： DC測定値には、あらゆる なくなる プローブのターゲット領域において、これは実際の位置ずれと誤認されないよう、低速回転時に特性評価を行う必要がある。
- これは流体膜軸受に適用されます： この概念は、油膜の上をジャーナルが浮き上がることに基づいているため、内部で動くための同様のクリアランス空間を持たない転がり軸受にはほとんど意味をなさない。
- 熱的背景は重要である： 機械が暖まる過程で位置のずれが生じるのは正常な現象です。診断信号とは、その際に生じる変化のことです。 その後 熱平衡状態に達した。
設置済みの重要機械においては、センターライン監視は恒常的な保護システムの一部として機能しています。近接プローブを備えていない多くの小型機械については、次のようなポータブルな2チャンネルアナライザーを用いて、同等の信頼性確保作業が行われています。 バランセット-1A、これはケーシングの振動と1× 振幅と位相 ベアリングを点検し、不平衡が原因である場合は、それを修正します。 フィールドバランシング ローターを所定の位置に設置する。この2つのアプローチは互いに補完し合うものである。中心線プロットは大型ローターの位置を監視し、一方、携帯型アナライザーはローターを動かす動的力を診断・修正する。
