회전 기계 분석에서의 코스트다운 이해
정의: 코스트다운이란 무엇인가?
코스트다운 (런다운 또는 감속이라고도 함)은 회전 기계가 능동 제동을 적용하지 않고 마찰, 풍압 및 기타 손실로 인한 자연 감속에 의존하여 작동 속도에서 정지 속도까지 감속하는 과정입니다. 로터 동역학 및 진동 분석, 해안 하강 테스트는 진단 절차입니다. 진동 기계가 감속할 때 데이터가 지속적으로 기록되어 귀중한 정보를 제공합니다. 임계 속도, 고유 진동수, 및 시스템 동적 특성.
코스트다운 테스트는 신규 장비의 시운전, 진동 문제 해결, 로터 동역학 모델의 검증을 위한 기본 도구입니다.
목적 및 응용 분야
1. 임계 속도 식별
해안 하강 테스트의 주요 목적은 임계 속도를 식별하는 것입니다.
- 각 임계 속도를 통과할 때 속도가 감소함에 따라 진동 진폭이 최대가 됩니다.
- 피크에서 진폭 vs. 속도 플롯 마크 임계 속도
- 180° 동반 단계 이동은 공명을 확인한다
- 단일 테스트에서 여러 개의 중요 속도를 식별할 수 있습니다.
2. 고유진동수 측정
임계 속도는 자연 주파수에 해당합니다.
- 첫 번째 임계 속도는 첫 번째 고유 주파수에서 발생합니다.
- 2차 고유 진동수에서의 2차 임계 등.
- 분석 예측의 실험적 검증을 제공합니다.
- 유한 요소 모델의 검증에 사용됨
3. 감쇠 결정
공명 피크의 날카로움은 시스템을 보여줍니다. 제동:
- 날카롭고 높은 피크는 낮은 감쇠를 나타냅니다.
- 넓고 낮은 피크는 높은 감쇠를 나타냅니다.
- 감쇠비는 피크 폭과 진폭으로부터 계산될 수 있습니다.
- 미래 작업 중 진동 수준을 예측하는 데 중요합니다.
4. 불균형 분포 평가
- 임계 속도에서의 위상 관계는 다음과 같습니다. 불균형 분포
- 정적 불균형과 커플 불균형을 식별할 수 있습니다.
- 균형 전략 계획에 도움이 됩니다.
Coastdown 테스트 절차
준비
- 센서 설치: 장소 가속도계 또는 수평 및 수직 방향의 베어링 위치에 속도 변환기
- 타코미터 설치: 회전 속도를 추적하고 위상 참조를 제공하는 광학 또는 자기 센서
- 데이터 수집 구성: 적절한 샘플 속도로 연속 녹음을 설정하세요
- 속도 범위 정의: 작동 속도에서 작동 속도의 10-20%까지 또는 기계가 멈출 때까지의 일반적인 범위
실행
- 작동 속도에서 안정화: 열 평형 및 안정된 진동이 이루어질 때까지 정상 속도로 실행
- Coastdown 시작: 구동 전원(모터, 터빈 등)을 분리하고 자연스러운 감속을 허용합니다.
- 지속적인 모니터링: 감속 중 진동 진폭, 위상 및 속도를 기록합니다.
- 안전 모니터링: 예상치 못한 공진이나 불안정성을 나타내는 과도한 진동에 주의하세요.
- 완전 감속: 기계가 멈추거나 관심 있는 최소 속도에 도달할 때까지 녹음을 계속합니다.
데이터 수집 매개변수
- 샘플 속도: 관심 있는 모든 주파수를 포착할 수 있을 만큼 높음(일반적으로 최대 주파수의 10~20배)
- 지속: 로터 관성에 따라 다릅니다. 30초에서 10분 정도 걸릴 수 있습니다.
- 측정: 모든 센서 위치에서의 진동 진폭, 위상, 속도
- 동기 샘플링: 주문 분석을 위해 일정한 각도 증가로 샘플링된 데이터
데이터 분석 및 시각화
보드 플롯
해안 침하 데이터에 대한 표준 시각화는 다음과 같습니다. 보드 플롯:
- 상단 플롯: 진동 진폭 대 속도
- 하단 플롯: 위상각 대 속도
- 임계 속도 시그니처: 180° 위상 편이에 대응하는 진폭 피크
- 여러 개의 플롯: 각 측정 위치 및 방향에 대한 별도의 플롯
폭포 플롯
폭포 플롯 3D 시각화 제공:
- X축: 주파수(Hz 또는 차수)
- Y축: 속도(RPM)
- Z축(색상): 진동 진폭
- 1× 구성 요소: 속도에 따라 대각선 추적으로 나타납니다.
- 자연 주파수: 수평선으로 나타남(일정한 주파수)
- 교차점: 1×선이 자연 진동수 선을 교차하는 곳 = 임계 속도
극좌표 플롯
- 여러 속도에서 표시된 진동 벡터
- 임계 속도에서 속도가 감소함에 따라 특징적인 나선형 패턴이 나타납니다.
- 위상 변화가 명확하게 보입니다.
Coastdown 대 Runup 테스트
Coastdown의 장점
- 외부 전원 필요 없음: 간단히 드라이브를 분리하고 기계를 작동시키세요.
- 더 느린 감속: 각 속도에서 더 많은 시간, 더 나은 해상도
- 더 안전하게: 시스템은 에너지를 얻는 대신 자연스럽게 에너지를 잃습니다.
- 스트레스 감소: 에너지가 감소하면서 통과된 임계 속도
런업의 장점
- 제어된 가속: 임계 속도를 통해 속도를 제어할 수 있습니다.
- 정상 시작의 일부: 일상적인 시작 중에 수집된 데이터
- 활성 조건: 현재 프로세스 부하가 존재하며 운영을 더 잘 나타냅니다.
비교 고려 사항
- 온도 효과: 런업은 차갑게 수행되고, 고온 작동 조건에서는 해안으로 복귀합니다.
- 베어링 강성: 더운 날씨(해안 하강)와 추운 날씨(상승) 사이에는 차이가 있을 수 있습니다.
- 마찰 및 감쇠: 온도에 따라 달라지며 피크 진폭에 영향을 미칩니다.
- 데이터 비교: 런업과 코스트다운 데이터의 차이는 열 또는 부하 효과를 나타낼 수 있습니다.
응용 프로그램 및 사용 사례
신규 장비 시운전
- 임계 속도가 설계 예측과 일치하는지 확인하세요.
- 적절한 분리 여백을 확인하세요
- 로터 동역학 모델 검증
- 향후 참조를 위한 기준 데이터 설정
진동 문제 해결
- 높은 진동이 속도 관련(공명)인지 확인하십시오.
- 이전에 알려지지 않은 중요 속도 식별
- 수정 또는 수리의 효과를 평가합니다.
- 공진을 다른 진동원과 구별하세요
밸런싱 절차
수정 확인
- 베어링 변경 후 중요한 속도 변화를 확인하세요.
- 질량 또는 강성 변화 후 예측된 고유 주파수 변화를 확인하세요.
- 해안 하강 전후 데이터를 비교하여 개선 사항을 정량화합니다.
Coastdown 테스트를 위한 모범 사례
안전 고려 사항
- 모든 인원에 대한 인식 테스트가 진행 중인지 확인하세요.
- 예상치 못한 공진이 있는지 진동을 주의 깊게 모니터링하세요.
- 비상 종료 기능을 사용할 수 있습니다.
- 테스트 중 장비 주변을 깨끗이 유지하세요
- 과도한 진동이 발생하면 해안 하강을 완료하기보다는 비상 정지를 고려하십시오.
데이터 품질
- 적절한 감속률: 너무 빠르지 않음(각 속도에서 데이터 포인트가 부족함) 또는 너무 느리지 않음(테스트 중 열 변화)
- 안정적인 조건: 테스트 중 프로세스 변수 변경 최소화
- 다중 실행: 반복성 검증을 위해 2~3회 해안 하강을 수행합니다.
- 모든 측정 위치: 모든 베어링에서 동시에 데이터 기록
문서
- 기록 작동 조건(온도, 부하, 구성)
- 완전한 진동 및 속도 데이터 수집
- 표준 분석 플롯(보데, 폭포, 극좌표) 생성
- 발견된 모든 중요 속도를 식별하고 표시하세요.
- 설계 예측이나 이전 테스트 데이터와 비교
- 향후 참조를 위한 보관 데이터
결과 해석
임계 속도 식별
- 보드 플롯에서 진폭 피크를 찾으세요
- 180° 위상 이동으로 확인
- 피크가 발생하는 속도를 기록하세요
- 작동 속도로부터 분리 마진을 계산합니다.
심각도 평가
- 피크 진폭: 임계 속도에서 진동은 얼마나 높이까지 도달합니까?
- 최대 선명도: 날카로운 피크는 낮은 감쇠, 잠재적인 문제를 나타냅니다.
- 작동 근접성: 작동 속도는 임계 속도와 얼마나 가까운가요?
- 수용 가능성: 일반적으로 ±15-20% 분리 마진이 필요합니다.
고급 분석
코스트다운 테스트는 로터 동역학에서 필수적인 진단 도구로, 분석적 예측을 보완하는 경험적 데이터를 제공하고 실제 작동 조건에서 회전 기계의 실제 동적 동작을 보여줍니다.
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