Vibracijos analizė naudojant „Balanset-1A“: pradedančiųjų vadovas spektro diagnostikai

Įvadas: nuo balansavimo iki diagnostikos – kaip išnaudoti visą vibracijos analizatoriaus potencialą

„Balanset-1A“ įrenginys pirmiausia žinomas kaip efektyvi dinaminio balansavimo priemonė. Tačiau jo galimybės gerokai viršija šias galimybes, todėl tai yra galingas ir prieinamas vibracijos analizatorius. Įrengtas jautriais jutikliais ir programine įranga greitosios Furjė transformacijos (FFT) spektrinei analizei, „Balanset-1A“ yra puikus instrumentas išsamiai vibracijos analizei. Šis vadovas užpildo oficialiame vadove paliktą spragą, paaiškindamas, ką vibracijos duomenys atskleidžia apie mašinos būklę.

Šis vadovas yra sudarytas nuosekliai, kad vestų jus nuo pagrindų prie praktinio pritaikymo:

• 1 skyriuje bus išdėstyti teoriniai pagrindai, paprastai ir aiškiai paaiškinant, kas yra vibracija, kaip veikia spektrinė analizė (FFT) ir kokie spektriniai parametrai yra svarbiausi diagnostikai.
• 2 skyriuje bus pateiktos nuoseklios instrukcijos, kaip gauti aukštos kokybės ir patikimus vibracijos spektrus naudojant „Balanset-1A“ įrenginį įvairiais režimais, daugiausia dėmesio skiriant praktiniams niuansams, neaprašytiems standartinėje instrukcijoje.
• 3 skyrius yra straipsnio esmė. Čia bus nuodugniai analizuojami „pirštų atspaudai“ – būdingi dažniausiai pasitaikančių gedimų požymiai: disbalansas, nesuderinamumas, mechaninis laisvumas ir guolių defektai.
• 4 skyriuje įgytos žinios bus sujungtos į vieningą sistemą, pateikiant praktines rekomendacijas stebėsenos įgyvendinimui ir paprastą sprendimų priėmimo algoritmą.

Įvaldę šio straipsnio medžiagą, galėsite naudoti „Balanset-1A“ ne tik kaip balansavimo įrenginį, bet ir kaip visavertį pradinio lygio diagnostikos kompleksą, leidžiantį anksti nustatyti problemas, išvengti brangiai kainuojančių avarijų ir žymiai padidinti veikiančios įrangos patikimumą.

1 skyrius: Vibracijos ir spektrinės analizės (FFT) pagrindai

1.1. Kas yra vibracija ir kodėl ji svarbi?

Bet kokia besisukanti įranga, nesvarbu, ar tai siurblys, ventiliatorius, ar elektros variklis, veikimo metu sukuria vibraciją. Vibracija yra mechaninis mašinos ar jos atskirų dalių svyravimas jų pusiausvyros padėties atžvilgiu. Idealioje, visiškai veikiančioje būsenoje mašina sukuria žemą ir stabilų vibracijos lygį – tai yra įprastas jos „veikimo triukšmas“. Tačiau atsirandant ir tobulėjant defektams, šis vibracijos fonas pradeda keistis.

Vibracija yra mechanizmo struktūros reakcija į ciklines žadinimo jėgas. Šių jėgų šaltiniai gali būti labai įvairūs:

• Išcentrinė jėga dėl rotoriaus disbalanso: Atsiranda dėl netolygaus masės pasiskirstymo sukimosi ašies atžvilgiu. Tai vadinamoji „sunkioji vieta“, kuri sukimosi metu sukuria jėgą, perduodamą guoliams ir mašinos korpusui.
• Su geometriniais netikslumais susijusios jėgos: Sujungtų velenų nesutapimas, veleno išlinkimas, pavarų dėžės krumpliaračių profilių klaidos – visa tai sukuria ciklines jėgas, sukeliančias vibraciją.
• Aerodinaminės ir hidrodinaminės jėgos: Atsiranda ventiliatorių, dūmų ištraukiklių, siurblių ir turbinų sparnuočių sukimosi metu.
• Elektromagnetinės jėgos: Būdingas elektros varikliams ir generatoriams ir gali būti sukeltas, pavyzdžiui, apvijų asimetrijos arba trumpųjų jungimų.

Kiekvienas iš šių šaltinių sukuria vibraciją su unikaliomis savybėmis. Štai kodėl vibracijos analizė yra toks galingas diagnostikos įrankis. Matuodami ir analizuodami vibraciją, galime ne tik pasakyti, kad „mašina stipriai vibruoja“, bet ir su didele tikimybe nustatyti pagrindinę priežastį. Ši pažangi diagnostikos galimybė yra būtina bet kuriai šiuolaikinei techninės priežiūros programai.

1.2. Nuo laiko signalo iki spektro: paprastas FFT paaiškinimas

Ant guolio korpuso sumontuotas vibracijos jutiklis (akcelerometras) mechaninius virpesius paverčia elektriniu signalu. Jei šis signalas ekrane rodomas kaip laiko funkcija, gauname laiko signalą arba bangos formą. Šis grafikas rodo, kaip virpesių amplitudė kinta kiekvienu laiko momentu.

Paprastu atveju, pavyzdžiui, gryno disbalanso atveju, laiko signalas atrodys kaip lygus sinusoidas. Tačiau iš tikrųjų mašiną beveik visada vienu metu veikia kelios žadinančios jėgos. Dėl to laiko signalas yra sudėtinga, iš pažiūros chaotiška kreivė, iš kurios praktiškai neįmanoma išgauti naudingos diagnostinės informacijos.

Čia į pagalbą ateina matematinis įrankis – greitoji Furjė transformacija (FFT). Ją galima įsivaizduoti kaip magišką vibracijos signalų prizmę.

Įsivaizduokite, kad sudėtingas laiko signalas yra baltos šviesos spindulys. Mums jis atrodo vieningas ir neatskiriamas. Tačiau kai šis spindulys praeina pro stiklinę prizmę, jis suskyla į sudedamąsias spalvas – raudoną, oranžinę, geltoną ir taip toliau, sudarydamas vaivorykštę. FFT tą patį daro ir su vibracijos signalu: jis paima sudėtingą kreivę iš laiko srities ir suskaido ją į paprastus sinusoidinius komponentus, kurių kiekvienas turi savo dažnį ir amplitudę.

Šios transformacijos rezultatas rodomas grafike, vadinamame vibracijų spektru. Spektras yra pagrindinė darbo priemonė visiems, atliekantiems vibracijų analizę. Jis leidžia pamatyti, kas slypi laiko signale: kokios „grynos“ vibracijos sudaro bendrą mašinos triukšmą.

1.3. Svarbiausi spektro parametrai, kuriuos reikia suprasti

Vibracijos spektras, kurį matysite „Balanset-1A“ ekrane „Vibrometro“ arba „Diagramų“ režimuose, turi dvi ašis, kurias suprasti yra būtina diagnostikai.

Horizontali ašis (X): Dažnis

Ši ašis rodo, kaip dažnai atsiranda virpesiai, ir matuojama hercais (Hz). 1 Hz yra vienas pilnas virpesis per sekundę. Dažnis yra tiesiogiai susijęs su vibracijos šaltiniu. Įvairūs mechaniniai ir elektriniai mašinos komponentai generuoja vibraciją jiems būdingais, nuspėjamais dažniais. Žinodami dažnį, kuriuo stebimas didelis vibracijos pikas, galime nustatyti kaltininką – konkretų mazgą ar defektą.

Sukimosi dažnis (1x): Tai svarbiausias dažnis visoje vibracijos diagnostikoje. Jis atitinka mašinos veleno sukimosi greitį. Pavyzdžiui, jei variklio velenas sukasi 3000 apsisukimų per minutę (aps./min.) greičiu, jo sukimosi dažnis bus: f = 3000 aps./min. / 60 s/min. = 50 Hz. Šis dažnis žymimas 1x. Jis naudojamas kaip atskaitos taškas nustatant daugelį kitų defektų.

Vertikali ašis (Y): amplitudė

Ši ašis rodo vibracijos intensyvumą arba stiprumą kiekvienu konkrečiu dažniu. „Balanset-1A“ įrenginyje amplitudė matuojama milimetrais per sekundę (mm/s), o tai atitinka vibracijos greičio vidutinę kvadratinę (RMS) vertę. Kuo didesnė spektro smailė, tuo daugiau vibracijos energijos sutelkta tuo dažniu ir, kaip taisyklė, tuo rimtesnis susijęs defektas.

Harmonikos

Harmonikos yra dažniai, kurie yra sveikųjų skaičių pagrindinio dažnio kartotiniai. Dažniausiai pagrindinis dažnis yra sukimosi dažnis 1x. Taigi, jo harmonikos bus: 2x (antroji harmonika) = 2×1x, 3x (trečioji harmonika) = 3×1x, 4x (ketvirtoji harmonika) = 4×1x ir taip toliau. Harmonikų buvimas ir santykinis aukštis turi svarbią diagnostinę informaciją. Pavyzdžiui, grynas disbalansas daugiausia pasireiškia esant 1x su labai žemomis harmonikomis. Tačiau mechaninis laisvumas arba veleno nesutapimas sukuria visą aukštų harmonikų „mišką“ (2x, 3x, 4x,...). Analizuojant amplitudžių santykį tarp 1x ir jo harmonikų, galima išskirti skirtingus gedimų tipus.

2 skyrius: Vibracijos spektro gavimas naudojant „Balanset-1A“

Diagnostikos kokybė tiesiogiai priklauso nuo pradinių duomenų kokybės. Neteisingi matavimai gali lemti klaidingas išvadas, nereikalingą remontą arba, atvirkščiai, besivystančio defekto nepastebėjimą. Šiame skyriuje pateikiamas praktinis vadovas, kaip naudojant jūsų įrenginį rinkti tikslius ir pakartojamus duomenis.

2.1. Pasirengimas matavimams: raktas į tikslius duomenis

Prieš prijungiant laidus ir paleidžiant programą, reikia atidžiai atkreipti dėmesį į teisingą jutiklių montavimą. Tai svarbiausias etapas, lemiantis visų tolesnių analizių patikimumą.

Montavimo būdas: „Balanset-1A“ tiekiamas su magnetiniais jutiklių pagrindais. Tai patogus ir greitas tvirtinimo būdas, tačiau norint užtikrinti efektyvumą, reikia laikytis kelių taisyklių. Matavimo taško paviršius turi būti:

• Švarus: Pašalinkite nešvarumus, rūdis ir atšokusius dažus.
• Butas: Jutiklis turi būti lygiai su visu magneto paviršiumi. Nemontuokite jo ant apvalių paviršių ar varžtų galvučių.
• Masyvus: Matavimo taškas turėtų būti mašinos laikančiosios konstrukcijos (pvz., guolio korpuso) dalis, o ne plonas apsauginis dangtelis ar aušinimo briauna.

Stacionariam stebėjimui arba maksimaliam tikslumui esant dideliems dažniams rekomenduojama naudoti srieginę jungtį (smeigę), jei tai leidžia mašinos konstrukcija.

Vieta: Jėgos, atsirandančios rotoriaus veikimo metu, per guolius perduodamos į mašinos korpusą. Todėl geriausia vieta jutikliams montuoti yra guolių korpusai. Stenkitės jutiklį pastatyti kuo arčiau guolio, kad vibracija būtų matuojama kuo mažiau iškraipant.

Matavimo kryptis: Vibracija yra trimatis procesas. Norint gauti išsamų mašinos būklės vaizdą, matavimai turėtų būti atliekami trimis kryptimis:

• Radialinis horizontalus (H): Statmenai veleno ašiai, horizontalioje plokštumoje.
• Radialinė vertikali (V): Statmenai veleno ašiai, vertikalioje plokštumoje.
• Ašinis (A): Lygiagrečiai veleno ašiai.

Paprastai konstrukcijos standumas horizontalia kryptimi yra mažesnis nei vertikalia, todėl virpesių amplitudė horizontalia kryptimi dažnai yra didžiausia. Štai kodėl pradiniam vertinimui dažnai pasirenkama horizontali kryptis. Tačiau ašinės virpesės perteikia unikalią informaciją, kuri yra itin svarbi diagnozuojant tokius defektus kaip veleno nesutapimas.

„Balanset-1A“ yra dviejų kanalų įrenginys, kuris vadove pirmiausia nagrinėjamas dviejų plokštumų balansavimo požiūriu. Tačiau diagnostikai tai atveria daug platesnes galimybes. Užuot matavus dviejų skirtingų guolių vibraciją, abu jutiklius galima prijungti prie to paties guolio mazgo, bet skirtingomis kryptimis. Pavyzdžiui, 1 jutiklio kanalas gali būti montuojamas radialiai (horizontaliai), o 2 jutiklio kanalas – ašiai. Vienalaikis spektrų gavimas dviem kryptimis leidžia akimirksniu palyginti ašinę ir radialinę vibracijas, o tai yra standartinė profesionalios diagnostikos technika patikimam nesutapimo nustatymui. Šis metodas žymiai išplečia įrenginio diagnostikos galimybes, pranokdamas tai, kas aprašyta vadove.

2.2. Žingsnis po žingsnio: greitas įvertinimas naudojant „Vibrometro“ režimą (F5)

Šis režimas skirtas pagrindinių vibracijos parametrų valdymui ir idealiai tinka greitam mašinos būklės įvertinimui vietoje. Spektro gavimo šiuo režimu procedūra yra tokia:

1. Prijunkite jutiklius: Sumontuokite vibracijos jutiklius pasirinktuose taškuose ir prijunkite juos prie matavimo įrenginio X1 ir X2 įėjimų. Prijunkite lazerinį tachometrą prie X3 įėjimo ir pritvirtinkite atspindintį žymeklį prie veleno.
2. Paleiskite programą: pagrindiniame „Balanset-1A“ programos lange spustelėkite mygtuką „F5 – vibracijos matuoklis“.
3. Atsidarys darbinis langas (7.4 pav. vadove). Viršutinėje jo dalyje bus rodomos skaitmeninės vertės: bendra vibracija (V1s), vibracija esant sukimosi dažniui (V1o), fazė (F1) ir sukimosi greitis (N aps./min.).
4. Pradėti matavimą: spustelėkite mygtuką „F9 – Vykdyti“. Programa pradės rinkti ir rodyti duomenis realiuoju laiku.
5. Spektro analizė: lango apačioje yra grafikas „Vibracijos spektras – 1 ir 2 kanalas (mm/s)“. Tai vibracijos spektras. Horizontalioje ašyje rodomas dažnis Hz, o vertikalioje ašyje – amplitudė mm/s.

Šis režimas leidžia atlikti pirmąjį, svarbiausią diagnostinį patikrinimą, rekomenduojamą net balansavimo vadove. Palyginkite V1s (bendrosios vibracijos) ir V1o (vibracijos esant 1x sukimosi dažniui) vertes.

• Jei V1s≈V1o, tai reiškia, kad didžioji dalis vibracinės energijos yra sutelkta sukimosi dažnyje. Pagrindinė vibracijos priežastis greičiausiai yra disbalansas.
• Jei V1s≫V1o, tai rodo, kad didelę vibracijos dalį sukelia kiti šaltiniai (nesuderinamumas, laisvumas, guolių defektai ir kt.). Tokiu atveju paprastas balansavimas problemos neišspręs, todėl būtina atlikti gilesnę spektro analizę.

2.3. Žingsnis po žingsnio: išsamios analizės atlikimas naudojant „Diagramų“ režimą (F8)

Rimtai diagnostikai, reikalaujančiai išsamesnio spektro tyrimo, „Charts“ režimas yra žymiai geresnis. Jis pateikia didesnį ir informatyvesnį grafiką, kuris palengvina pikų identifikavimą ir jų struktūros analizę. Spektro gavimo šiuo režimu procedūra:

1. Prijunkite jutiklius taip pat, kaip ir „Vibrometro“ režimu.
2. Pradžios režimas: Pagrindiniame programos lange spustelėkite mygtuką „F8 – Diagramos“.
3. Pasirinkite diagramos tipą: Atsidariusiame lange (7.19 pav. vadove) viršuje bus mygtukų eilutė. Spustelėkite „F5-Spectrum (Hz)“.
4. Atsidarys spektro analizės langas (7.23 pav. vadove). Viršutinėje dalyje bus rodomas laiko signalas, o apatinėje, pagrindinėje dalyje – virpesių spektras.
5. Pradėti matavimą: spustelėkite mygtuką „F9-Vykdyti“. Įrenginys atliks matavimą ir sukurs išsamius grafikus.

Šiuo režimu gautas spektras yra daug patogesnis analizei. Galite aiškiau matyti skirtingų dažnių pikus, įvertinti jų aukštį ir nustatyti harmonines eilutes. Šis režimas rekomenduojamas diagnozuojant gedimus, aprašytus kitame skyriuje.

3 skyrius: Tipinių gedimų diagnostika naudojant vibracijos spektrą (iki 1000 Hz)

Šis skyrius yra praktinė vadovo dalis. Čia išmoksime skaityti spektrus ir susieti juos su konkrečiomis mechaninėmis problemomis. Patogumui ir greitam orientavimuisi lauke pagrindiniai diagnostikos rodikliai apibendrinti konsoliduotoje lentelėje. Tai bus greita nuoroda analizuojant realius duomenis.

3.1 lentelė. Diagnostinių indikatorių santrauka

Gedimas	Pirminis spektrinis parašas	Tipinės harmonikos	Pastabos
Disbalansas	Didelė amplitudė esant 1× sukimosi dažniui	Žemas	Dominuoja radialinė vibracija. Amplitudė didėja kvadratiškai didėjant greičiui.
Nesuderinimas	Didelė amplitudė esant 2 × sukimosi dažniui	1×, 3×, 4×	Dažnai lydi ašinė vibracija.
Mechaninis laisvumas	Kelios harmonikos 1× („harmonikų miškas“)	1×, 2×, 3×, 4×, 5×...	Dėl įtrūkimų ties 1/2x, 3/2x ir kt. gali atsirasti subharmonikos (0,5×, 1,5×).
Guolio defektas	Nesinchroninių dažnių viršūnės (BPFO, BPFI ir kt.)	Kelios defektų dažnių harmonikos	Dažnai matomas kaip šoninės juostos aplink pikus. Skamba kaip „triukšmas“ aukštų dažnių diapazone.
Krumpliaračio tinklelio defektas	Aukštas krumpliaračių sujungimo dažnis (GMF) ir jo harmonikos	Šoninės juostos aplink GMF ties 1x	Rodo susidėvėjimą, dantų pažeidimą arba ekscentricitetą.

Toliau mes išsamiau išnagrinėsime kiekvieną iš šių defektų.

3.1. Disbalansas: dažniausia problema

Fizinė priežastis: Disbalansas atsiranda, kai besisukančios dalies (rotoriaus) masės centras nesutampa su jos geometrine sukimosi ašimi. Dėl to susidaro „sunki vieta“, kuri sukimosi metu sukuria išcentrinę jėgą, veikiančią radialine kryptimi ir perduodamą guoliams bei pamatui.

Spektriniai parašai: Pagrindinis požymis yra didelės amplitudės pikas griežtai ties sukimosi dažniu (1x). Vibracija daugiausia yra radialinė. Yra du pagrindiniai disbalanso tipai:

Statinis disbalansas (viena plokštuma)

Spektro aprašymas: Visame spektre dominuoja vienas pikas ties pagrindiniu sukimosi dažniu (1x). Vibracija yra sinusoidinė, o kituose dažniuose energija minimali.

Trumpas spektrinių komponentų aprašymas: Iš esmės stiprus 1x rotacinio dažnio komponentas. Mažai arba visai nėra aukštų harmonikų (grynas 1x tonas).

Pagrindinė savybė: Didelė 1x amplitudė visomis radialinėmis kryptimis. Abiejų guolių vibracija yra fazėje (nėra fazės skirtumo tarp dviejų galų). Dažnai stebimas maždaug 90° fazės poslinkis tarp horizontalių ir vertikalių matavimų tame pačiame guolyje.

Dinaminis disbalansas (dviejų plokštumų / porinis)

Spektro aprašymas: Spektre taip pat matomas dominuojantis vieną kartą per apsisukimą pasireiškiantis dažnio (1x) pikas, panašus į statinį disbalansą. Vibracija yra sukimosi greičiu, be reikšmingo aukštesnio dažnio turinio, jei problema yra tik disbalansas.

Trumpas spektrinių komponentų aprašymas: Dominuojantis 1x RPM komponentas (dažnai su rotoriaus „svyravimu“ arba svyravimu). Aukštesnių harmonikų paprastai nėra, nebent yra kitų gedimų.

Pagrindinė savybė: 1x vibracija kiekviename guolyje ne fazėje — tarp rotoriaus dviejų galų vibracijos yra apie 180° fazės skirtumas (tai rodo porinį disbalansą). Stiprus 1x pikas esant šiam fazės santykiui yra dinaminio disbalanso požymis.

Ką daryti: Jei spektras rodo disbalansą, reikia atlikti balansavimo procedūrą. Statiniam disbalansui pakanka vienos plokštumos balansavimo (vadovas 7.4), dinaminiam disbalansui – dviejų plokštumų balansavimo (vadovas 7.5).

3.2. Veleno nesutapimas: paslėpta grėsmė

Fizinė priežastis: Nesuderinimas atsiranda, kai dviejų sujungtų velenų (pvz., variklio veleno ir siurblio veleno) sukimosi ašys nesutampa. Kai nesuderinti velenai sukasi, movoje ir guoliuose atsiranda ciklinės jėgos, sukeliančios vibraciją.

Lygiagretus nesutapimas (paslinkti velenai)

Spektro aprašymas: Vibracijų spektre matoma padidėjusi energija ties pagrindine daina (1x) ir jos harmonikomis 2x bei 3x, ypač radialine kryptimi. Paprastai dominuoja 1x komponentas su nepastovumu, kurį lydi pastebimas 2x komponentas.

Trumpas spektrinių komponentų aprašymas: Turi reikšmingų pikų ties 1x, 2x ir 3x veleno sukimosi dažniais. Jie daugiausia pasireiškia radialinių virpesių matavimuose (statmenai velenui).

Pagrindinė savybė: Didelė 1x ir 2x vibracija radialine kryptimi yra indikacinė. Dažnai pastebimas 180° fazės skirtumas tarp radialinės vibracijos matavimų priešingose jungties pusėse, kuris skiria tai nuo gryno disbalanso.

Kampinis nesutapimas (pasvirę velenai)

Spektro aprašymas: Dažnių spektre matomos stiprios veleno greičio harmonikos, ypač ryški 2x veikimo greičio komponentė, be 1x. Atsiranda vibracija ties 1x, 2x (ir dažnai 3x), o ašinė (išilgai veleno) vibracija yra reikšminga.

Trumpas spektrinių komponentų aprašymas: Pastebimi pikai esant 1x ir 2x (o kartais ir 3x) važiavimo greičiui. 2x komponentas dažnai yra toks pat didelis arba didesnis už 1x. Šie dažniai yra ryškūs ašinių virpesių spektre (išilgai mašinos ašies).

Pagrindinė savybė: Santykinai didelė antrosios harmonikos (2x) amplitudė, palyginti su 1x, kartu su stipria ašine vibracija. Ašiniai matavimai abiejose jungties pusėse yra 180° fazės poslinkyje – tai kampinio nesutapimo požymis.

Ką daryti: Balansavimas čia nepadės. Sustabdykite įrenginį ir atlikite veleno lygiavimo procedūrą naudodami specializuotus įrankius.

3.3. Mechaninis laisvumas: „Barškėjimas“ mašinoje

Fizinė priežastis: Šis defektas susijęs su konstrukcinių jungčių standumo praradimu: atsilaisvinusiais varžtais, įtrūkimais pamate, padidėjusiais tarpais guolių lizduose. Dėl tarpų atsiranda smūgiai, kurie sudaro būdingą vibracijos modelį.

Mechaninis laisvumas (komponentų laisvumas)

Aprašymas: Spektre gausu sukimosi greičio dažninių komponentų. Pasirodo platus 1x sveikųjų skaičių kartotinių diapazonas (nuo 1x iki aukštesnių eilių, pvz., ~10x) su reikšmingomis amplitudėmis. Kai kuriais atvejais gali pasirodyti ir subharmoniniai dažniai (pvz., 0,5x).

Spektriniai komponentai: Dominuojantys yra keli sukimosi greičio dažnio komponentai (1x, 2x, 3x... iki ~10x). Kartais dėl pasikartojančių smūgių ties 1/2x, 3/2x ir kt. gali būti ir daliniai (pusės sveikojo skaičiaus) dažnio komponentai.

Pagrindinė savybė: Skiriama spektro „pikų serija“ – daugybė tolygiai išdėstytų pikų dažniuose, kurie yra sveikieji skaičiai, viršijantys sukimosi greitį. Tai rodo standumo praradimą arba netinkamą dalių surinkimą, dėl kurio atsiranda pasikartojantys smūgiai. Pagrindinis rodiklis yra daugybė harmonikų (ir galbūt pusės sveikojo skaičiaus subharmonikų).

Konstrukcinis laisvumas (pagrindo / tvirtinimo laisvumas)

Aprašymas: Vibracijų spektre dažnai dominuoja pagrindinio arba dvigubo sukimosi dažnio vibracijos. Paprastai pikas atsiranda ties 1x ir (arba) 2x. Aukštesnės harmonikos (virš 2x) paprastai turi daug mažesnes amplitudes, palyginti su šiomis pagrindinėmis harmonikomis.

Spektriniai komponentai: Vyrauja dažnio komponentės esant 1x ir 2x veleno greičiams. Kitų harmonikų (3x, 4x ir kt.) paprastai nėra arba jos yra nereikšmingos. 1x arba 2x komponentė gali dominuoti priklausomai nuo laisvumo tipo (pvz., vienas smūgis per apsisukimą arba du smūgiai per apsisukimą).

Pagrindinė savybė: Pastebimai aukšti pikai ties 1x arba 2x (arba abiem), palyginti su likusiu spektru, rodo guolių ar konstrukcijos laisvumą. Vibracija stipresnė vertikalia kryptimi, jei mašina sumontuota laisvai. Vienas ar du žemos eilės dominuojantys pikai su nedideliu skaičiumi aukštos eilės harmonikų būdingi konstrukcijos ar pamato laisvumui.

Ką daryti: Būtina atlikti išsamų įrenginio patikrinimą. Patikrinkite visus prieinamus tvirtinimo varžtus (guolius, korpusą). Apžiūrėkite, ar rėme ir pamate nėra įtrūkimų. Jei yra vidinių laisvumų (pvz., guolio lizdas), gali tekti išardyti įrenginį.

3.4. Riedėjimo guolių defektai: ankstyvas įspėjimas

Fizinė priežastis: Defektų (duobučių, išskilimų, susidėvėjimo) atsiradimas ant riedėjimo paviršių (vidinio žiedo, išorinio žiedo, riedėjimo elementų) arba ant narvelio. Kiekvieną kartą, kai riedėjimo elementas apvirsta defektu, įvyksta trumpas smūgio impulsas. Šie impulsai kartojasi kiekvienam guolio elementui būdingu dažniu.

Spektriniai parašai: Guolių defektai pasireiškia kaip pikai nesinchroniniuose dažniuose, t. y. dažniuose, kurie nėra sveikieji sukimosi dažnio (1x) kartotiniai. Šie dažniai (BPFO – išorinio guolio žiedo defektų dažnis, BPFI – vidinio žiedo žiedas, BSF – riedėjimo elementas, FTF – narvas) priklauso nuo guolio geometrijos ir sukimosi greičio. Pradedančiajam diagnostikui nebūtina skaičiuoti tikslių jų verčių. Svarbiausia išmokti atpažinti jų buvimą spektre.

Išorinės rasės defektas

Spektro aprašymas: Vibracijos spektre matoma eilė pikų, atitinkančių išorinio riedėjimo žiedo defekto dažnį ir jo harmonikas. Šie pikai paprastai būna aukštesniuose dažniuose (ne veleno sukimosi kartotiniuose) ir rodo kiekvieną kartą, kai riedėjimo elementas praeina virš išorinio riedėjimo žiedo defekto.

Trumpas spektrinių komponentų aprašymas: Yra kelios išorinio guolio rato rutulinio praleidimo dažnio (BPFO) harmonikos. Paprastai spektre galima stebėti 8–10 BPFO harmonikų, kai išorinio rato lūžis yra ryškus. Atstumas tarp šių viršūnių yra lygus BPFO (būdingam dažniui, kurį lemia guolio geometrija ir greitis).

Pagrindinė savybė: Ryškus BPFO ir jo nuoseklių harmonikų pikų rinkinys yra būdingas charakteristika. Daugybė tolygiai išdėstytų aukšto dažnio pikų (BPFO, 2xBPFO, 3xBPFO ir kt.) aiškiai rodo išorinio žiedo guolio defektą.

Vidinis rasės defektas

Spektro aprašymas: Vidinio bėgio lūžio spektre matomi keli ryškūs vidinio bėgio lūžio dažnio ir jo harmonikų pikai. Be to, kiekvieną iš šių lūžio dažnio pikų paprastai lydi šoninių juostų pikai, išsidėstę važiavimo greičio (1x) dažniu.

Trumpas spektrinių komponentų aprašymas: Apima kelias vidinio žiedo rutulinio praleidimo dažnio (BPFI) harmonikas, dažnai 8–10 harmonikų eilės. Būdinga, kad šie BPFI pikai yra moduliuojami šoninėmis juostomis, kurių dažnis yra ±1x RPM – tai reiškia, kad šalia kiekvienos BPFI harmonikos atsiranda mažesni šoniniai pikai, atskirti nuo pagrindinio piko dydžiu, lygiu veleno sukimosi dažniui.

Pagrindinė savybė: Signalinis ženklas yra vidinio žiedo defekto dažnio (BPFI) harmonikų su šoninės juostos modeliu buvimas. Šoninės juostos, išdėstytos veleno greičiu aplink BPFI harmonikas, rodo, kad vidinio žiedo defektas yra apkraunamas vieną kartą per apsisukimą, o tai patvirtina vidinio, o ne išorinio žiedo problemą.

Riedėjimo elemento defektas (rutulys / volelis)

Spektro aprašymas: Riedėjimo elemento (rutulio arba volelio) defektas sukelia vibraciją esant riedėjimo elemento sukimosi dažniui ir jo harmonikoms. Spektre bus rodoma pikų serija, kurios nėra sveikųjų skaičių veleno greičio kartotiniai, o rutulio/volelio sukimosi dažnio (BSF) kartotiniai. Viena iš šių harmoninių pikų dažnai yra žymiai didesnė už kitas, o tai rodo, kiek riedėjimo elementų yra pažeista.

Trumpas spektrinių komponentų aprašymas: Pagrindinio riedėjimo elemento defektų dažnio (BSF) ir jo harmonikų pikai. Pavyzdžiui, atsiras BSF, 2xBSF, 3xBSF ir kt. Pažymėtina, kad šių pikų amplitudės modelis gali rodyti pažeistų elementų skaičių, pvz., jei antroji harmonika yra didžiausia, tai gali reikšti, kad du rutuliai/ritinėliai turi nuskilimų. Dažnai tai lydi tam tikra vibracija riedėjimo greičių defektų dažniuose, nes riedėjimo elemento pažeidimas dažnai sukelia ir riedėjimo greičių pažeidimus.

Pagrindinė savybė: Viršūnių serijos, nutolusios pagal guolio elemento sukimosi dažnį (BSF), o ne pagal veleno sukimosi dažnį, buvimas rodo riedėjimo elemento defektą. Ypač didelė BSF N-osios harmonikos amplitudė dažnai reiškia, kad pažeisti N elementai (pvz., labai didelė 2xBSF viršūnė gali rodyti du rutulius su defektais).

Narvelio defektas (guolio narvas / FTF)

Spektro aprašymas: Riedėjimo guolio narvelio (separatoriaus) defektas sukelia vibraciją narvelio sukimosi dažniu – pagrindiniu traukos dažniu (FTF) – ir jo harmonikomis. Šie dažniai paprastai yra nesinchroniški (žemiau veleno greičio). Spektre bus matomi pikai ties FTF, 2xFTF, 3xFTF ir kt., o dėl moduliacijos dažnai bus sąveika su kitais guolio dažniais.

Trumpas spektrinių komponentų aprašymas: Žemo dažnio pikai, atitinkantys narvelio sukimosi dažnį (FTF) ir jo sveikųjų skaičių kartotinius. Pavyzdžiui, jei FTF ≈ 0,4x veleno greitis, pikai gali būti ties ~0,4x, ~0,8x, ~1,2x ir t. t. Daugeliu atvejų narvelio defektas egzistuoja kartu su lenktynių defektais, todėl FTF gali moduliuoti lenktynių defektų signalus, sukurdamas sumos / skirtumo dažnius (šonines juostas aplink lenktynių dažnius).

Pagrindinė savybė: Vienas ar keli subharmoniniai pikai (mažesni nei 1x), kurie sutampa su guolio narvelio sukimosi greičiu (FTF), rodo narvelio problemą. Tai dažnai pasireiškia kartu su kitais guolio gedimo požymiais. Pagrindinis požymis yra FTF ir jo harmonikų buvimas spektre, kuris kitaip nėra retas, nebent genda narvelis.

Ką daryti: Guolių dažnių atsiradimas yra raginimas veikti. Būtina atidžiau stebėti šį mazgą, patikrinti tepimo būklę ir kuo greičiau pradėti planuoti guolių keitimą.

3.5. Pavarų gedimai

Pavaros ekscentriškumas / išlenktas velenas

Spektro aprašymas: Šis gedimas sukelia krumpliaračių vibracijos moduliaciją. Spektre krumpliaračių dažnio (GMF) piką supa šoninių juostų pikai, išsidėstę ties krumpliaračio veleno sukimosi dažniu (1x krumpliaračio aps./min.). Dažnai pačios krumpliaračio 1x darbinio greičio vibracija taip pat padidėja dėl ekscentriciteto disbalanso efekto.

Trumpas spektrinių komponentų aprašymas: Pastebimas amplitudės padidėjimas ties krumpliaračio sujungimo dažniu ir jo apatinėmis harmonikomis (pvz., 1x, 2x, 3x GMF). Aplink GMF (o kartais ir aplink jo harmonikas) atsiranda aiškios šoninės juostos intervalais, lygiais 1x paveikto krumpliaračio sukimosi greičiui. Šių šoninių juostų buvimas rodo sujungimo dažnio amplitudės moduliaciją dėl krumpliaračio sukimosi.

Pagrindinė savybė: Krumpliaračių sujungimo dažnis su ryškiomis šoninėmis juostomis ties 1x krumpliaračio dažniu yra skiriamasis bruožas. Šis šoninių juostų modelis (pikai, vienodai išdėstyti aplink GMF pagal važiavimo greitį) aiškiai rodo krumpliaračio ekscentriškumą arba sulenktą krumpliaračio veleną. Be to, krumpliaračio pagrindinė (1x) vibracija gali būti didesnė nei įprastai.

Krumpliaračio dantų susidėvėjimas ar pažeidimas

Spektro aprašymas: Krumpliaračių dantų defektai (pvz., susidėvėję ar nulūžę dantys) sukelia vibracijos padidėjimą ties krumpliaračių sujungimo dažniu ir jo harmonikomis. Spektre dažnai matomi keli didelės amplitudės GMF pikai (1xGMF, 2xGMF ir kt.). Be to, aplink šiuos GMF pikus atsiranda daugybė šoninių juostų dažnių, atskirtų veleno sukimosi dažniu. Kai kuriais atvejais taip pat galima stebėti krumpliaračių natūraliųjų dažnių (rezonansų) sužadinimą šoninėmis juostomis.

Trumpas spektrinių komponentų aprašymas: Padidėję pikai ties krumpliaračio sujungimo dažniu (dantų sujungimo dažniu) ir jo harmonikomis (pavyzdžiui, 2xGMF). Aplink kiekvieną pagrindinę GMF harmoniką yra šoninių juostų pikai, atskirti 1x veikimo greičiu. Šoninių juostų skaičius ir dydis aplink 1x, 2x, 3x GMF komponentus linkęs didėti didėjant dantų pažeidimo sunkumui. Sunkiais atvejais gali atsirasti papildomų pikų, atitinkančių krumpliaračio rezonansinius dažnius (su savo šoninėmis juostomis).

Pagrindinė savybė: Skiriamasis bruožas yra daugybinės didelės amplitudės krumpliaračių sujungimo dažnio harmonikos, lydimos tankių šoninių juostų raštų. Tai rodo netolygų dantų slinkimą dėl susidėvėjimo arba lūžusio danties. Labai susidėvėjęs arba pažeistas krumpliaratis aplink sujungimo dažnio pikus turės plačias šonines juostas (1 karto didesnio nei krumpliaračio greičio intervalais), kurios ją skirs nuo sveikos krumpliaračio (kurios spektras būtų švaresnis ir koncentruotas ties GMF).

Ką daryti: Dažnių, susijusių su krumpliaračiais, atsiradimui reikia skirti daugiau dėmesio. Rekomenduojama patikrinti reduktoriuje esančios alyvos būklę, ar nėra metalo dalelių, ir suplanuoti reduktorių apžiūrą, kad būtų įvertintas dantų susidėvėjimas ar pažeidimai.

Svarbu suprasti, kad realiomis sąlygomis mašinos retai kada kenčia nuo vieno gedimo. Labai dažnai spektras yra kelių defektų, tokių kaip disbalansas ir nesuderinamumas, požymių derinys. Pradedančiajam diagnostikui tai gali būti painu. Tokiais atvejais galioja paprasta taisyklė: pirmiausia spręsti problemą, atitinkančią didžiausią amplitudę turintį piką. Dažnai vienas rimtas gedimas (pvz., didelis nesuderinamumas) sukelia antrines problemas, tokias kaip padidėjęs guolių susidėvėjimas ar tvirtinimo detalių atsipalaidavimas. Pašalinus pagrindinę priežastį, galima žymiai sumažinti antrinių defektų pasireiškimą.

4 skyrius: Praktinės rekomendacijos ir tolesni žingsniai

Įvaldę spektro interpretavimo pagrindus, žengėte pirmąjį ir svarbiausią žingsnį. Dabar būtina integruoti šias žinias į kasdienę priežiūros praktiką. Šis skyrius skirtas tam, kaip pereiti nuo vienkartinių matavimų prie sistemingo požiūrio ir kaip panaudoti gautus duomenis priimant pagrįstus sprendimus.

4.1. Nuo pavienio matavimo iki stebėsenos: tendencijų galia

Vienas spektras yra tik mašinos būklės „momentinė nuotrauka“ tam tikru laiko momentu. Jis gali būti labai informatyvus, tačiau tikroji jo vertė atsiskleidžia palyginus jį su ankstesniais matavimais. Šis procesas vadinamas būklės stebėjimu arba tendencijų analize.

Idėja labai paprasta: užuot vertinus mašinos būklę pagal absoliučias vibracijos vertes („gera“ arba „bloga“), stebite, kaip šios vertės keičiasi laikui bėgant. Lėtas, laipsniškas amplitudės padidėjimas tam tikru dažniu rodo sistemingą nusidėvėjimą, o staigus šuolis yra pavojaus signalas, rodantis greitą defekto vystymąsi.

Praktinis patarimas:

• Sukurkite bazinį spektrą: Atlikite išsamius naujos, neseniai suremontuotos arba žinomos kaip geros įrangos matavimus. Išsaugokite šiuos duomenis (spektrus ir skaitines vertes) „Balanset-1A“ programos archyve. Tai yra jūsų šio įrenginio „būklės etalonas“.
• Nustatyti periodiškumą: Nustatykite, kaip dažnai atliksite kontrolinius matavimus. Kritiškai svarbiai įrangai tai gali būti kartą per dvi savaites; pagalbinei įrangai – kartą per mėnesį arba ketvirtį.
• Užtikrinkite pakartojamumą: Kiekvieną kartą matavimus atlikite tuose pačiuose taškuose, tomis pačiomis kryptimis ir, jei įmanoma, tomis pačiomis mašinos darbo sąlygomis (apkrova, temperatūra).
• Palyginkite ir analizuokite: Po kiekvieno naujo matavimo gautą spektrą palyginkite su baziniu ir ankstesniais. Atkreipkite dėmesį ne tik į naujų pikų atsiradimą, bet ir į esamų amplitudės padidėjimą. Staigus bet kurio piko amplitudės padidėjimas (pvz., dvigubai, palyginti su ankstesniu matavimu) yra patikimas besivystančio defekto signalas, net jei absoliuti vibracijos vertė vis dar yra priimtinose ribose pagal ISO standartus.

4.2. Kada reikia ieškoti pusiausvyros, o kada ieškoti kitos priežasties?

Galutinis diagnostikos tikslas yra ne tik rasti defektą, bet ir priimti teisingą sprendimą dėl būtinų veiksmų. Remiantis spektro analize, galima sukurti paprastą ir efektyvų sprendimų priėmimo algoritmą.

Veiksmo algoritmas, pagrįstas spektro analize:

1. Naudodami „Balanset-1A“, geriausia „Charts“ režimu (F8), gaukite aukštos kokybės spektrą, atlikdami matavimus tiek radialine, tiek ašine kryptimis.
2. Nustatykite didžiausios amplitudės piką. Tai rodo dominuojančią problemą, kurią reikėtų spręsti pirmiausia.
3. Nustatykite gedimo tipą pagal šio piko dažnį:
   • Jei dominuoja 1x pikas: Labiausiai tikėtina priežastis yra disbalansas.
     Veiksmas: Atlikite dinaminio balansavimo procedūrą naudodami „Balanset-1A“ įrenginio funkcijas.
   • Jei dominuoja 2x pikas (ypač jei jis yra aukštas ašine kryptimi): Labiausiai tikėtina priežastis yra veleno neteisingas sulygiavimas.
     Veiksmas: Balansavimas neefektyvus. Būtina sustabdyti įrenginį ir atlikti veleno suvedimą.
   • Jei stebimas daugelio harmonikų (1x, 2x, 3x,...) „miškas“: Labiausiai tikėtina priežastis yra mechaninis laisvumas.
     Veiksmas: Atlikite vizualinį patikrinimą. Patikrinkite ir priveržkite visus tvirtinimo varžtus. Apžiūrėkite, ar rėme ir pamate nėra įtrūkimų.
   • Jei vidutinio arba aukšto dažnio diapazone dominuoja nesinchroniniai pikai: Labiausiai tikėtina priežastis yra riedėjimo guolio defektas.
     Veiksmas: Patikrinkite guolio mazgo tepimą. Pradėkite planuoti guolio keitimą. Padidinkite šio mazgo stebėjimo dažnumą, kad galėtumėte sekti defektų atsiradimo greitį.
   • Jei dominuoja krumpliaračių sujungimo dažnis (GMF) su šoninėmis juostomis: Labiausiai tikėtina priežastis yra pavarų dėžės gedimas.
     Veiksmas: Patikrinkite pavarų dėžės alyvos būklę. Suplanuokite pavarų dėžės patikrinimą, kad įvertintumėte dantų susidėvėjimą ar pažeidimus.

Šis paprastas algoritmas leidžia pereiti nuo abstrakčios analizės prie konkrečių, tikslinių priežiūros veiksmų, o tai yra pagrindinis visų diagnostinių darbų tikslas.

Išvada

„Balanset-1A“ įrenginys, iš pradžių sukurtas kaip specializuotas balansavimo įrankis, turi žymiai didesnį potencialą. Galimybė gauti ir rodyti vibracijos spektrus paverčia jį galingu pradinio lygio vibracijos analizatoriumi. Šis straipsnis buvo skirtas sujungti vadove aprašyto įrenginio veikimo galimybes ir pagrindines žinias, reikalingas interpretuojant duomenis, gautus iš vibracijos analizės sesijų.

Įvaldyti pagrindinius spektro analizės įgūdžius – tai ne tik teorijos studijos, bet ir praktinio įrankio, skirto padidinti darbo efektyvumą, įgijimas. Supratimas, kaip įvairūs gedimai – disbalansas, nesuderinamumas, laisvumas ir guolių defektai – pasireiškia kaip unikalūs „pirštų atspaudai“ vibracijos spektre, leidžia pažvelgti į veikiančios mašinos vidų jos neišardant.

Svarbiausios šio vadovo išvados:

• Vibracija yra informacija. Kiekvienas spektro pikas neša informaciją apie konkretų mechanizme vykstantį procesą.
• FFT yra jūsų vertėjas. Greitoji Furjė transformacija sudėtingą ir chaotišką vibracijos kalbą paverčia paprasta ir suprantama dažnių ir amplitudžių kalba.
• Diagnostika yra šablonų atpažinimas. Išmokę atpažinti būdingus pagrindinių defektų spektrinius modelius, galite greitai ir tiksliai nustatyti padidėjusios vibracijos priežastį.
• Tendencijos yra svarbesnės nei absoliučios vertės. Reguliarus dabartinių duomenų stebėjimas ir palyginimas su pradiniais duomenimis yra prognozuojamojo požiūrio pagrindas, leidžiantis nustatyti problemas ankstyviausiame etape.

Kelias į pasitikintį savimi ir kompetentingą vibracijos analitiką reikalauja laiko ir praktikos. Nebijokite eksperimentuoti, rinkti duomenis iš įvairios įrangos ir susikurkite savo „sveikatos spektrų“ ir „ligos spektrų“ biblioteką. Šis vadovas jums pateikė žemėlapį ir kompasą. Naudokite „Balanset-1A“ ne tik simptomams „gydyti“ balansuojant, bet ir tiksliai „diagnozei“ nustatyti. Šis metodas leis jums žymiai padidinti įrangos patikimumą, sumažinti avarinių išjungimų skaičių ir pereiti prie kokybiškai naujo priežiūros lygio.