Торсиялық талдауды түсіну
Торсиялық талдау — өлшеу, бағалау және модельдеу торсиялық вибрацияның — вал өсі бойынша айналмалы тербелістерінің — айналмалы машиналардың апаттық жүйелеріндегі. Өндіктің айырмаласында латеральдық вибрация (ығысу), оны тік түспіл датчыктермен байланысқан accelerometers беріліп атанғаны оқыға болады, торсиялық қозғалыс ешқандай бүйін орынға қимастай, сондықтан және болуы мүмкін емес vibration analysis. Оны сезу ерек техникалық мүмкіндіктер қажет — назарындағы өндіктіктер, қосарлау тахометрлер немесе лазер vibrometry — торсиялық табиғи жиілігі және бағалау үшін анализ арқылы fatigue валдар, аралықтар және редукторларының істен шығуы тәуекелі.
Бұл пән қарым-қатынас двигателі апаттық жүйелері, ұзын апаттық валдар, құдіретті редукторлар және айнымалы жиілік қозғалтқышы (VFD) қозғалтқыш жүйелері үшін өте маңызды болып табылады, мұнда торсиялық вибрация күтпеген, апатты вал немесе арлық істен шығуға әкелуі мүмкін, өндіктің вибрация интенсивтігі еңгелеуі құмар болып көрінеді. Бұл ерек бөлінген бірақ өте маңызды өндік - орындығы мониторингі ешқашан көрмейтіндей және күтпеген ысырсулар істен шығуын болдыртпау үшін.
1. Торсиондық анализ неліктен қажет
Торсиондық және латеральді вибрация
Бұл екі қозғалыс механикалық тұрғыдан тәуелсіз, және бұл тәуелсіздік ғана осы бөлек пәнің болуының барлық себебі:
- Lateral: ойыс-ойысуы, мойннан және подшипниктерден бүйнеуінің бүйіндік қозғалысы — стандартты акселерометр немесе жақындық сенсоры.
- Torsional: айналма осьі бойынша түйнеу, латеральді ығысуы жоқ, бұл әдеттегі орнатылған сенсорларға аңғаруға болмайды.
- Independence: машина төмен латеральды деңгейлерін көрсетпесе де ауыр торсиондық вибрация өтініші мүмкін, және керісінше — екеуі бір-бірінің бірге өзгермейтіні.
- Damage: торсиондық вибрация латеральды өлшемелерден ешқандай ескерту болмайтынын мойындап, мойын және байланысын сындырып салуы мүмкін, дәл осының өзі оны сонша қауіпті ететін болып табылады.
Сипаттамалық ақау режімдері
Торсиондық ынамсыздану айдау сызығына циклдік сырғыту куы салғандықтан, оның ақаулары танитын ерекшелігі бар:
- Мойын ісінің құлығуы: әдетте мойын осьіне шамамен 45° бұрышта орналасқан таза сынықтар, максималды сырғыту куы жазықтығы.
- Байланыс элементінің ақауы: редукторлық байланыстарда сынған тістер, немесе эластомерлі және дисктік байланыстарда ыршығы сынған элементтер.
- Редактор тіс сынығы: тұрақты крутотің орнына салмақ ауысуы, қайта қосқылары тіс салмақтарының арқасында қозғалғыш болып табылады.
- Кілт және кілт жолының зақымдалуы: ыршығы түйіндеу арқасында екінші жақты ыршағы туралы іс-әрекет.
2. Өлшеу техникасы
Сенсорды көрсетуге ыңғайлы беті болмағандықтан, төрт практикалық әдіс пайда болды, дәлік құнға және жиілік диапазонына қарсы саудалау.
Сызықтық өлшеу әдісі
Ең тура жол — ебу стрессін оның қайнар көзінде өлшеу:
- Деформация датчиктері валдың осіне 45° бұрышта бекітіледі, бұл максимальды сырғыл стрессті ешелейді.
- Олар бұралу арқасында пайда болған сырғыл деформацияны оқиды, ол тура крутящий момент пен ауысымды стресске айналдырады.
- Айналмалы валы скользящие кольца немесе сымсыз қосындыны қажет етеді telemetry сигналды айналмалы элементтен алу үшін.
- Бұл ең дәл әдіс болса да, сонымен қатар ең күрделі және қымбатты болып келеді, сондықтан ол негіздемеден ғана ғылыми зерттеу жүргізуінде пайдаланылады.
Қос тахометр әдісі
- Екі оптикалық датчик — әдетте екі лазерлық тахометр — валдың әртүрлі аксиальды орындарына бағытталады.
- Аспап ағымды phase екі станция арасындағы айырмашылықты өлшейді.
- Бұл фаза айырмашылығы олар арасындағы валдың бұрыштық бұралуы болып табылады, бұл торсионды тербеліс өзі.
- Бұл контакты емес және өнімді өндіріске аса ыңғайлы, бірақ әдетте төмен жиілік торсионды мазмұнына шектелген, шамамен 100 Гц төменде.
Лазерлық торсионды виброметр
- Вал бетіне бағытталған арнайы лазерлық Допплер жүйесі.
- Ол бұрыштық жылдамдық ауысымдарын тура өлшейді, вал дайындауын қажет етпеген жайында.
- Контакты емес, кең пайдаланымды жиілік диапазоны бар.
- Мүмкін болсаңыз, бірақ қорғақы ынамсыз іс-әрекеттерге арналған қымбатты құрал-сайман.
Мотор ағынының талдауы
- Электр двигателіңің бұрамалы вибрациясы пойызды жүктеп, сондықтан электр двигателіндегі ток ұйы кішігінің өзгерістерін туындатады.
- Электр двигателінің токын талдау spectrum осы өзгерістерді жанама түрде анықтайды.
- Бұл толық бойынша тесу болмайтын әдіс — датчик вал қасында болмайды.
- Ең жақсы түрде тікелей әдіспен растауға тұрғын проблема туралы сигнал беретін сครининг құралы ретінде қарастырылуы керек.
3. Аналитикалық бұрамалы вибрацияның талдауы
Өлшеу машинаның қазір не істейтінін айтады; модельдеу оның бүтін жылдамдық диапазонында не істеп отыратынын айтады және инженерлерге құйын кесер алдында проблемасын шешіп қоюға мүмкіндік береді.
Математикалық модельдеу
- Қоршеген көлік бұрамалы вибрацияның топталған массалы моделіне келтіріледі — инерция дисктері бұрамалы серіппелермен (вал бөлімдері және қосқышы) қосылады.
- Осыдан бұрамалы вибрацияның табиғи жиілігі есептеледі.
- Модель әрбір ынамдау көзінің жауабын болжам беріп және бұрамалы сындық жылдамдықтар and resonances.
Ынамдау көздері
Бұрамалы резонанстар тек әлеуметтік жағдайда өте қасиетті болады. Әдеттегі күндіктер:
- Өзара-істеме двигательдері: әрбір цилиндрдегі өтке соққылары құйын бұрамалы ынамдауды өндіктер белгісінде туындатады.
- Gear mesh: тістердің сәйкестелуі тісті механизм торлау жиілігінде.
- VFDs: PWM ағымы бұрамалы режімге түсіп қалатын гармоникалық tolkyнасын төндіктерін туындатады.
- Electrical: motor pole-passing and сырғану жиіліктері қосымша бұрамалы күштін түндіктерін қосады.
Бұрамалы вибрация үшін Кэмпбелл диаграммасы
Торсиялық жиіліктерін айналу жылдамдығына байланыстыру үшін стандартты графикалық құрал болып табылады Campbell диаграммасы:
- Торсиялық табиғи жиіліктер айналу жылдамдығына қарсы салынады.
- Excitation order lines (1×, 2×, firing order, mesh order) are overlaid.
- Ретті сызығы табиғи жиіліктің қиылысқан жерінде торсиялық сыни айналу жылдамдығы болады — қашу қажет болатын интерференция нүктесі.
- Сурет пайдалану жылдамдықтарын және кез келген шектелген диапазондарды таңдауға нұсқай береді. Сіз берілген қозғалтқыш сызығы үшін ұқсас интерференция картасын салуға болады Кэмпбелл диаграммасы есептеуіш.
4. Сыни қосымшалар
Торсиялық талдау барлық жерінде қажет емес, бірақ машина отбасының бірнеше топта ол тиімді түрде міндетті болып табылады.
- Қайталанатын қозғалтқыш қозғалтқыштары: дизельдік генератор жиынтықтары, газ қозғалтқышты компрессорлар және теңіз қозғалтпалары, мұндағы үлкен крутящий момент импульстары талдауды сөзсіз іске асырады.
- Ұзын қозғалтқыш валтары: прокатка қозғалтқыш валтары, теңіз перөлі валтары және қағаз машина қозғалтқыш валтары, мұндағы ұзындық торсиялық қатаңдықты төмендетіп және табиғи жиіліктерді пайдалану диапазонына төмендетеді.
- Жоғары қуатты редукторлар: жел турбинасы редукторлары және шамамен 1000 БҚ-тан жоғарыға өндіктік редукторлар, мұндағы тісі торсиялық режимді сияды.
- ЧІҚ қозғалтқыш жүйелері: қозғалтқыштар көбейген сайын жылдам өсіп келе жатқан ынамсыздықтар, өйткені PWM гармоникалары торсиялық резонансты қозғалта алады, ол тұрақты айналу жылдамдығындағы қозғалтқыш ешқашан болмаса.
5. Нәтижелерді түсіндіру
Торсиялық зерттеу қозғалтқыш қатары пайдалануға қауіпсіз екенін анықтау үшін үш еселіде болады.
Торсиялық табиғи жиіліктер
- Өлшеулер, есептеулер немесе екеуінен де анықталады.
- Әрбір ықтимал қозғалтқы жиіліктеріне қарсы салынады.
- Жеткілік ажырау үшін тексерілді — пайдалану диапазонында режим және қозғалтқы жиілігінің арасында ыңғайлы арақашықтық.
Stress Levels
- Айнымалы сырту күші өлшенген бұрамал амплитудасынан есептеледі.
- Ол материалдың төзімділік (ығыршықтау) шегі мен салыстырылады.
- Сағатына немесе бір қосылуына ығыршықтау өмір сүкетінің үлесі бағаланады.
- Қорытынды шығарылады: қажетті қызмет ету мерзіміне стреттері қойылмалы ма?
Damping
- Әрбір бұрамал резонансындағы жауаптың өткірлігінен өлшенеді.
- Torsional damping әдетте өте төмен — көбінесе сыни мәннің 1%-інен төмен.
- Төмен сөндіру жоғары, тар резонанс шыршыларын және өндіктеме ретінің режимі сәйкес келсе үлкен күшейту болу дегенді білдіреді.
6. Азайту стратегиялары
Талдау мәселені анықтаса, үш рычаг қол жетімді және әдетте осы орындалу ретінде қолданылады.
Жиілік ажыратымы
- Бұрамал табиғи шамаларын әрбір өндіктеме жиілігінен алыс төл.
- Валының диаметрін немесе ұзындығын реттеңіз, немесе байланыс бұрамалын өзгертіңіз stiffness, режимдерін қайта реттеу үшін.
- Инерциялықтарды өзгертіңіз — мысалы маховик қосу арқылы — табиғи жиіліктерді ығысыту үшін.
Adding Damping
- Бұрамал сөндіргішті (вязкі немесе сүйкейтік түрі) орнатыңыз резонанстан энергия алынуы үшін.
- Қатты байланыстарының орнына жоғары сөндіткіштік икемді байланыстарын көрсетіңіз.
- Екеуі де толық ажыратымы мүмкін болмағанда да резонансында күшейтуді азайтады.
Операциялық-жылдамдық өзгерістері
- Анықталған бұрамал сыни жылдамдықтарында үздіксіз жүргізуден аулақ болыңыз.
- Машина тез өтетін шектелген жылдамдық диапазондарын анықтаңыз және орындатыңыз.
- VFD үстінде жүргізгішті проблемалық гармоникаларда өндіктемесін азайту үшін түңгіту.
7. Торсиондық талдау өндіктік бағдарламада
Торсиондық жұмыс мамандандырылған, бірақ ол өз-өзінсіз тұрмайды — ол түзіктің ауырлығын сақтайтын кәдімгі балансталау және бүйін арындағы вибрация тексерулерінің қасында тұрады, ал таза бүйін суреті торсиондық аномалияның өндігі болған сызықты сұлба. Күнділіктің өндіктік практикасында инженер алдымен ротордың өзі жақсы балансталғанын және 1× орындалғанын растайды. unbalance басқарылуда misalignment олардың сызықтағы айнымалы моментін қосады. Барлау құрылғысы сияқты ішінде екі арналы өндіктік құрылғы Балансет-1А ол бүйін жағын өндіктік ортада өндейді — 1× амплитудасын және фазасын өлшеу, ротордың өндіктік подшипниктерінде балансталау және растау қалдық дисбалансы — қалған сайрау энергиясын бүйін ақауына жалған болып көрінген нәрсенің орнына сұлу торсиондық көзді пайдалана. Ротор балансталған және теңестірілген кезде, арнайы торсиондық өлшеу (қосарланған тахометр немесе ынама шамалау) нағыз торсиондық іс-әрекетін ажыратуы мүмкін.
Қысқасы, торсиондық талдау куәндіктік мониторингге сезімсіз табиғи істеген сәндіктік сәндіктік өндіктеу өндіктіктер пайда болуын мақсатқа ұстандырған сол өндіктік саласы. Ол мақсатты-салалы өлшеу мен модельдеуді талап етсе де, ол қайтарманы, құрылғыны, жоғары қуат редукторларын және VFD жүйелерін жүргізуге міндетті, мұнда торсиондық вибрация нағыз сенімділік пен қауіпсіздік қылықтарын көтеріп өлшейді.
