Kintamo greičio mašinų užsakymų analizės supratimas
Užsakymų analizė yra specializuota vibracijos analizė technika, sukurta mašinoms, kurios neveikia vienodu, pastoviu greičiu. Vietoj to, kad amplitudė būtų atvaizduojama pagal fiksuotą dažnio ašį (Hz arba CPM), ji atvaizduojama pagal užsakymai — veleno momentinio greičio kartotinis darbinis greitis. Pirmoji eilė atitinka vibraciją, kurios dažnis lygus 1× (darbinis greitis), antroji eilė – 2× šį greitį ir t. t. Kadangi analizė siejama su pačiu velenu, o ne su laikrodžiu, eilių analizė užtikrina, kad su greičiu susijusios sudedamosios dalys išliktų tikslios, nepriklausomai nuo to, kaip mašina įsibėgėja ar važiuoja iš inercijos.
1. Apibrėžimas: kas yra užsakymas?
An užsakymas yra pagrindinio sukimosi greičio harmonika. Kadangi daugelis mašinų gedimų sukelia vibraciją, kurios dažnis yra lygus sveikam veleno greičio kartotiniui, spektro išraiška eilėmis leidžia kiekvieną smailę tiesiogiai susieti su fizine priežastimi. Pirmoji eilė beveik visada atspindi disbalansas; antrasis užsakymas yra klasikinis rodiklis nesutapimas ir tam tikras laisvumo sąlygas; didesnės sveikųjų skaičių eilės susijusios su krumpliaračių tinklas, mentelė arba ašmenų perėjimas įvykiai, susiję su rotoriuje esančių elementų skaičiumi. Ne sveikųjų skaičių (dalinis) eilės žymė subsinchroninis tokie reiškiniai kaip alyvos sūkuriai ar diržo defektai. Trumpai tariant, užsakymų ašis – tai diagnostinis žemėlapis, kuris juda kartu su rotoriumi.
2. Kodėl standartinis FFT metodas neveikia kintamo greičio mašinose
Įprastinis Greitoji Furjė transformacija (FFT) vibracijos duomenys per fiksuotą laiko intervalą laikas ir daroma prielaida, kad greitis per tą laikotarpį yra pastovus. Mašinoje, kurios greitis yra pastovus, tai puikiai tinka. Tačiau jei velenas pagreitėja arba sulėtėja duomenų rinkimo metu, kiekvienas su greičiu susijęs komponentas per visą spektrą nukrypsta fiksavimo metu. Jo energija išsiskiria per daugelį gretimų dažnių intervalų, sukurdama platų, žemą, neaiškų iškilimą vietoj aiškios linijos. 1× disbalanso pikas, kuris turėtų iškilti virš spektro, gali išsilyginti į triukšmą — neįmanoma tiksliai nuskaityti ir nenaudinga tendencija. Šis iškraipymas yra tas pats mechanizmas, kuris slypi už spektrinis nuotėkis, sustiprintas keičiant apsisukimų skaičių per minutę. Užsakymų analizė buvo sukurta specialiai tam, kad šį reiškinį neutralizuotų.
3. Sprendimas: užsakymų sekimas
Ši technologija yra užsakymų sekimas, ir tai priklauso nuo antrojo įvesties: a tachometras (arba „tacho“), kuris iš veleno perduoda impulsą kartą per apsisukimą. Analizatorius kaip laiko bazę naudoja šią impulsų seką, o ne savo vidinį kristalinį laikrodį. Vietoj to, kad imtų duomenis fiksuotais laiko intervalais (pavyzdžiui, kas milisekundę), jis imtų duomenis fiksuotais kampinis intervalais (pavyzdžiui, kas vieną pasukimo laipsnį). Tai vadinama pakartotinis mėginių ėmimas kampo srityje.
Dažniausiai naudojami du metodai. Aparatinis (sinchroninis) diskretizavimas analoginis-skaitmeninis keitiklis maitinamas tiesiogiai iš fazės sinchronizuoto tachometro impulso daugiklio, todėl kiekvienas apsisukimas visada duoda vienodą mėginių skaičių. Kompiuterizuotas (programinis) užsakymų sekimas duomenis fiksuotu dideliu dažniu, o vėliau, remdamasis užregistruotu tachometro laiku, skaitmeniniu būdu perinterpoliuoja įrašą į vienodo kampo žingsnius. Bet kuriuo atveju, gautas transformavimas išreiškiamas eilėmis, o ne hercais. Jei mašina keičia greitį, 1× linija lieka 1-osios eilės intervale kaip aukštas, siauras pikas – išsiliejimas išnyksta. Tachometras taip pat pateikia fazė nuoroda, kuri leidžia analizatoriui sukurti Bode ir Nykvistas kreivės kilimo etapo metu.
Pagrindinė mintis: užsakymų analizė susieja duomenų rinkimą su velenu kampas vietoj laikas, todėl su greičiu sinchronizuoti virpesiai išlieka ryškūs bet kokiu sūkių skaičiumi.
4. Pagrindinės taikymo sritys
Užsakymų analizė yra būtina visur, kur greitis nėra pastovus:
- Transporto priemonių ir variklių bandymai: vibracijos šalinimas variklyje, transmisijoje ir pavarų grandinėje visame sūkių diapazone.
- Vėjo turbinos: Rotoriaus greitis nuolat prisitaiko prie vėjo, todėl vien tik dažnio vertinimas yra beprasmis – būtina atlikti užsakymų analizę.
- Pagreitėjimo ir išslydimo analizė: vibracijos fiksavimas, kai mašina paleidžiama arba sustabdoma, yra veiksmingas būdas nustatyti kritiniai greičiai ir rezonansai; užsakymų sekimas leidžia išlaikyti gautą pakrantės žemyn diagramos aiškios ir lengvai suprantamos.
- Stūmoklinės mašinos: kompresoriai ir varikliai, kurių momentinis greitis svyruoja kiekvieno ciklo metu.
- Sunkiosios ir mobiliosios mašinos: žemės kasimo technika, kasybos transporto priemonės ir kiti kintamo greičio pavarų mechanizmai.
5. Kaip rodomi užsakymų analizės duomenys
Rezultatai pateikiami keliais vienas kitą papildančiais formatais:
- Užsakymo spektras: amplitudė prieš eilės skaičių — kaip ir standartiniame FFT, tik x ašyje nurodytas eilės skaičius.
- Krioklys arba Kaskada sklypas: sukrautas trimačių eilės spektrų rinkinys, rodantis, kaip kiekvienos eilės amplitudė kinta keičiantis greičiui.
- Bode sklypas: vieno stebimojo signalo amplitudė ir fazė (paprastai 1× arba 2×), pavaizduotos priklausomai nuo mašinos greičio – tai yra pagrindinis greitėjimo ir lėtėjimo bandymų elementas.
- Campbello diagrama: tvarkos linijos sutampa su sistemos savosiomis dažniais, todėl rezonansas atsiranda ten, kur tvarkos linija kerta savosios dažnio liniją.
A sekimo filtras gali realiuoju laiku išskirti vieną užsakymą apdailos darbams, o Campbell diagramos skaičiuoklė padeda numatyti, kur šie susikirtimai atsiras, dar prieš atliekant bandymus.
6. Užsakymų analizė praktiniame darbe
Gamybos ceche užsakymų analizė yra pagrindas balansavimui ant staklių, kurios negali išlaikyti pastovaus greičio. Nešiojamas dviejų kanalų prietaisas, pavyzdžiui, Balanset-1A naudoja optinį lazerinį tachometrą, kad susietų vibracijos duomenis su veleno kampu, todėl matuoja 1× disbalanso komponentą lauko balansavimas išlieka tikslus net ir tuomet, kai ventiliatoriaus ar siurblio apsisukimų skaičius apkrovos metu svyruoja. Tas pats, į tachometrą orientuotas metodas leidžia analizatoriui atskirti su greičiu sinchronišką 1× piką nuo fiksuoto dažnio triukšmo, pavyzdžiui, guolių gedimų dažniai, užtikrinant patikimą vibracijos židinio matavimą. Iš esmės, tvarkos analizė paverčia kintamo greičio mašinos vibracijos duomenis informacija, kuria inžinierius gali remtis – ji leidžia tiksliai įvertinti bet kurio rotoriaus, veikiančio įvairiais greičiais, būklę.
