간섭 다이어그램이란 무엇인가요? 임계 속도 매핑 • 휴대용 밸런서, 진동 분석기 "밸런셋"은 파쇄기, 팬, 멀처, 콤바인, 샤프트, 원심분리기, 터빈 및 기타 여러 로터의 동적 밸런싱을 위한 장비입니다. 간섭 다이어그램이란 무엇인가요? 임계 속도 매핑 • 휴대용 밸런서, 진동 분석기 "밸런셋"은 파쇄기, 팬, 멀처, 콤바인, 샤프트, 원심분리기, 터빈 및 기타 여러 로터의 동적 밸런싱을 위한 장비입니다.

간섭 다이어그램이란 무엇인가? 임계 속도 매핑

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간섭 다이어그램 이해

정의: 간섭도란 무엇인가?

안 간섭도 는 그래픽 도구로 사용됩니다 로터 동역학 여기 주파수가 시스템의 "간섭"(일치)되는 회전 속도 범위를 식별하려면 고유 진동수, 조건을 만들어내다 공명. "간섭"이라는 용어는 강제 주파수(에서) 간의 문제가 있는 상호 작용을 의미합니다. 불균형, 블레이드 통과 또는 기타 소스) 및 과도한 원인이 될 수 있는 자연 주파수 진동.

와 밀접한 관련이 있지만 캠벨 다이어그램, 간섭 다이어그램은 종종 교차점(간섭)과 작동 중에 피하거나 빠르게 통과해야 하는 관련 속도 구역을 특별히 강조하는 데 중점을 둡니다.

캠벨 다이어그램과의 관계

실제로 "간섭도"와 "캠벨도"라는 용어는 유사한 정보를 나타내기 때문에 종종 혼용됩니다. 그러나 미묘한 차이가 존재합니다.

캠벨 다이어그램 강조

  • 자연 주파수가 속도에 따라 어떻게 변하는지에 대한 전체적인 그림을 보여줍니다.
  • 속도의 연속 함수로 고유 진동수 곡선을 표시합니다.
  • 주로 포괄적인 로터 동적 분석 및 설계에 사용됩니다.

간섭 다이어그램 강조

  • 특정 문제 영역(교차점)에 주의를 집중합니다.
  • 종종 임계 속도 주변에 음영 처리된 "금지 구역"이 포함됩니다.
  • 더 많은 운영에 초점을 맞추고 속도 범위를 강조하여 피합니다.
  • 불균형을 넘어 여러 여기 소스가 포함될 수 있습니다.

간섭 다이어그램의 구성

간섭 다이어그램은 캠벨 다이어그램과 유사하게 구성되지만 추가적인 운영적 맥락이 있습니다.

기본 요소

  • 수평축: 회전 속도(RPM 또는 Hz)
  • 수직축: 여기 또는 고유 주파수(Hz 또는 CPM)
  • 자연 주파수 선: 시스템 고유 주파수가 속도에 따라 어떻게 변하는지 보여줌
  • 여기 주문 라인: 1X, 2X, 3X 및 기타 여기 소스에 대한 대각선

추가 기능

  • 강조된 교차점: 중요 속도는 기호 또는 주석으로 명확하게 표시됨
  • 금지 속도 구역: 각 중요 속도 주변의 음영 처리된 밴드는 피해야 할 범위를 표시합니다.
  • 작동 속도 범위: 수직 띠 또는 강조된 영역으로 명확하게 표시됨
  • 급속 횡단 구역: 시작/종료 시 빠르게 통과할 수 있는 속도 범위
  • 다중 여기 소스: 블레이드 통과 주파수, 기어 메시 주파수, 베어링 결함 주파수에 대한 라인

간섭 유형

간섭 다이어그램은 다양한 유형의 문제가 있는 상호 작용을 식별할 수 있습니다.

1. 동기 간섭(1X)

가장 일반적인 유형으로, 회전당 한 번씩 발생하는 불균형력이 고유 진동수와 일치합니다. 이는 고전적인 임계 속도 상태.

2. 고조파 간섭(2X, 3X 등)

주행 속도의 고조파 또한 공진을 유발할 수 있습니다. 일반적인 원인은 다음과 같습니다.

  • 2배: 에서 정렬 불량, 기계적 느슨함 또는 비대칭 강성
  • 3배, 4배: 기어 이빨 접촉, 다중 로브 베어링 또는 구조적 비대칭으로 인해

3. 블레이드/베인 통과 간섭

터보기계의 경우, 블레이드 통과 주파수(블레이드 수 × RPM)는 구조적 모드를 유발할 수 있습니다. 간섭도는 블레이드 통과 주파수선이 고유 진동수와 교차하는 지점을 보여줍니다.

4. 아동기 간섭

오일 소용돌이(일반적으로 0.43X~0.48X)와 같은 현상은 비동기 간섭을 일으킬 수 있으며, 이를 식별하고 관리해야 합니다.

5. 주파수 간섭을 극복하세요

결합된 시스템이나 여러 개의 회전 요소가 있는 시스템에서는 약간의 속도 차이로 인한 비트 주파수가 간섭을 일으킬 수 있습니다.

기계 설계에서의 실제 활용

설계 단계 응용 프로그램

  1. 위험 속도 회피: 작동 속도 범위가 간섭 구역과 겹치지 않도록 하십시오.
  2. 분리 마진 검증: 모든 임계 속도 주변에서 적절한 마진(일반적으로 ±15%~±30%)을 확인합니다.
  3. 여기 소스 관리: 간섭을 피할 수 없는 경우 여기 소스의 진폭을 줄입니다(균형을 개선하고, 정렬 오류를 줄이는 등).
  4. 감쇠 요구 사항: 향상된 위치를 식별하세요 제동 공진 진동을 제어하는 데 필요합니다

수정 및 문제 해결

기존 기계에 진동 문제가 발생하는 경우 간섭 다이어그램이 도움이 됩니다.

  • 문제가 임계 속도에 너무 가깝게 작동하여 발생하는지 확인하십시오.
  • 제안된 수정 사항(베어링 변경, 추가 질량, 강성 수정)을 평가합니다.
  • 속도 변화 또는 가변 속도 작동의 효과 예측
  • 문제가 예상치 못한 여기 소스에서 발생하는지 확인하세요.

금지 속도 구역 설정

간섭 다이어그램의 주요 특징은 금지 또는 제한 속도 구역을 정의하는 것입니다.

영역 너비 결정

금지 구역의 너비는 여러 요인에 따라 달라집니다.

  • 시스템 감쇠: 낮은 감쇠는 더 넓은 영역을 필요로 하고 높은 감쇠는 더 좁은 영역을 허용합니다.
  • 여기 진폭: 강력한 여기 소스에는 더 넓은 회피 구역이 필요합니다.
  • 운영상의 결과: 중요 장비에는 보다 보수적인(더 넓은) 구역이 필요할 수 있습니다.
  • 일반적인 값: 잘 감쇠된 시스템의 경우 ±15%, 잘 감쇠되지 않은 시스템의 경우 ±20-30%

운영 절차

간섭 다이어그램을 기반으로 운영 절차가 수립됩니다.

  • 연속 작업 허용: 간섭이 없는 속도 범위
  • 급속 횡단 필요: 시작/종료 시 빠르게 통과해야 하는 금지 구역
  • 절대 금지됨: 작동이 절대 허용되지 않는 심각한 공진 영역

예: 터빈 간섭 다이어그램

다음과 같은 특성을 가진 증기 터빈을 생각해 보자.

  • 작동 속도: 3000 RPM(50Hz)
  • 첫 번째 임계 속도: 2400RPM(40Hz)
  • 두 번째 임계 속도: 4200RPM(70Hz)
  • 블레이드 수: 60
  • 3000RPM에서의 블레이드 통과 주파수: 60 × 50Hz = 3000Hz

간섭도는 다음을 보여줍니다.

  • 1X 선이 첫 번째 자연 주파수를 교차합니다. 2400RPM에서의 임계 속도 - 금지 구역: 2040-2760RPM(±15%)
  • 1X 선이 두 번째 자연 주파수를 교차합니다. 4200RPM에서의 임계 속도 - 작동 속도가 훨씬 낮으므로 문제가 되지 않습니다.
  • 작동 속도(3000RPM): 두 가지 중요한 속도 사이에 좋은 분리 마진이 있어 안전하게 유지됩니다.
  • 블레이드 통과 주파수: 3000Hz에서는 작동 범위 내 구조 모드 간섭 없음

운영 지침:

  • 시동 시 30초 이내에 2040~2760RPM 범위까지 가속합니다.
  • 2800~3200RPM 사이의 연속 작동이 허용됩니다.
  • 2040~2760RPM 사이에서 연속적으로 작동을 시도하지 마십시오.

고급 고려 사항

온도 효과

일부 간섭 다이어그램에는 온도 변화에 따라 고유 진동수가 어떻게 변하는지 보여주는 여러 곡선이 포함되어 있습니다(열 증가는 강성과 베어링 특성에 영향을 미칩니다). 기계가 예열됨에 따라 임계 속도가 변할 수 있습니다.

부하 효과

공정 부하가 베어링 강성이나 로터 처짐에 상당한 영향을 미치는 기계의 경우, 간섭 다이어그램은 다양한 부하 조건에 대한 곡선 계열을 보여줄 수 있습니다.

결합 시스템

여러 개의 로터가 결합된 경우(모터-펌프 세트, 터빈-발전기 세트), 간섭 다이어그램은 추가적인 임계 속도를 생성할 수 있는 결합된 비틀림 및 측면 모드를 고려해야 합니다.

간섭 다이어그램 만들기

분석 모델에서

  1. 로터-베어링 시스템의 유한요소 모델 개발
  2. 여러 속도에서 고유 진동수를 계산합니다.
  3. 속도에 따른 고유 주파수 곡선을 그립니다.
  4. 오버레이 여기 순서선(1X, 2X, 블레이드 통과 등)
  5. 교차점을 표시하고 금지 구역을 설정합니다.
  6. 작동 속도 범위 및 절차에 대한 주석을 달아주세요.

실험 데이터로부터

  1. 진동 모니터링을 통해 시동 및 해안 하강 테스트 수행
  2. 생성하다 폭포 플롯 또는 보드 플롯
  3. 진폭 피크와 위상 변화로부터 중요한 속도 위치 식별
  4. 관찰된 임계 속도를 표시하는 간섭 다이어그램을 만듭니다.
  5. 측정된 진동 수준을 기반으로 경험적 금지 구역을 설정합니다.

운영 및 유지 관리의 이점

간섭도는 기계 운전자와 유지 관리 담당자에게 귀중한 지침을 제공합니다.

  • 명확한 운영 한계: 안전 및 안전하지 않은 속도 범위의 시각적 표시
  • 시작/종료 절차: 빠르게 이동할 수 있는 속도를 식별합니다.
  • 가변 속도 작동: 조정 가능한 속도 드라이브에 대한 허용 속도 범위를 정의합니다.
  • 문제 해결 도구: 진동 문제가 속도 관련인지 진단하는 데 도움이 됩니다.
  • 수정 계획: 구현 전 제안된 변경 사항의 영향을 보여줍니다.
  • 훈련 보조 자료: 기계의 동적 행동을 이해하기 위한 교육 도구

중요한 회전 기계의 경우 간섭 다이어그램은 작업자, 유지 관리 기술자 및 엔지니어링 직원이 사용할 수 있어야 하는 필수 문서입니다. 이를 통해 모든 사람이 기계의 동적 특성을 이해하고 안전한 속도 범위 내에서 기계를 작동할 수 있습니다.

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