Nelineāri objekti rotora balansēšanā
Kāpēc balansēšana "nedarbojas", kāpēc mainās ietekmes koeficienti un kā rīkoties reālos lauka apstākļos
Pārskats
Praksē rotora balansēšana gandrīz nekad neaprobežojas tikai ar korekcijas atsvara aprēķināšanu un uzstādīšanu. Formāli algoritms ir labi zināms, un instruments visus aprēķinus veic automātiski, taču gala rezultāts ir daudz vairāk atkarīgs no paša objekta uzvedības nekā no balansēšanas ierīces. Tāpēc reālajā darbā pastāvīgi rodas situācijas, kad balansēšana "nedarbojas", mainās ietekmes koeficienti, vibrācija kļūst nestabila un rezultāts nav atkārtojams no viena reizē uz otru.
Lineārās un nelineārās vibrācijas, to īpašības un balansēšanas metodes
Veiksmīgai līdzsvarošanai ir jāsaprot, kā objekts reaģē uz masas pievienošanu vai noņemšanu. Šajā kontekstā lineāro un nelineāro objektu jēdzieniem ir galvenā loma. Izpratne par to, vai objekts ir lineārs vai nelineārs, ļauj izvēlēties pareizo balansēšanas stratēģiju un palīdz sasniegt vēlamo rezultātu.
Lineārie objekti šajā jomā ieņem īpašu vietu to paredzamības un stabilitātes dēļ. Tie ļauj izmantot vienkāršas un uzticamas diagnostikas un balansēšanas metodes, padarot to izpēti par svarīgu soli vibrācijas diagnostikā.
Lineāri un nelineāri objekti
Lielākā daļa šo problēmu sakņojas fundamentālā, bet bieži vien nepietiekami novērtētā atšķirībā starp lineāriem un nelineāriem objektiem. Lineārs objekts no balansēšanas viedokļa ir sistēma, kurā pie nemainīga rotācijas ātruma vibrācijas amplitūda ir proporcionāla disbalansa lielumam, un vibrācijas fāze stingri paredzamā veidā seko nelīdzsvarotās masas leņķiskajam stāvoklim. Šādos apstākļos ietekmes koeficients ir nemainīga vērtība. Visi standarta dinamiskās balansēšanas algoritmi, tostarp tie, kas ieviesti Balanset-1A, ir izstrādāti tieši šādiem objektiem.
Lineāram objektam balansēšanas process ir paredzams un stabils. Izmēģinājuma svara uzstādīšana rada proporcionālas vibrācijas amplitūdas un fāzes izmaiņas. Atkārtota palaišana dod vienu un to pašu vibrācijas vektoru, un aprēķinātais korekcijas svars paliek spēkā. Šādi objekti ir labi piemēroti gan vienreizējai balansēšanai, gan secīgai balansēšanai, izmantojot saglabātus ietekmes koeficientus.
Nelineārs objekts uzvedas principiāli citādi. Tiek pārkāpts pats balansēšanas aprēķina pamatprincips. Vibrācijas amplitūda vairs nav proporcionāla disbalansam, fāze kļūst nestabila, un ietekmes koeficients mainās atkarībā no testa atsvara masas, darbības režīma vai pat laika. Praksē tas izpaužas kā vibrācijas vektora haotiska uzvedība: pēc testa atsvara uzstādīšanas vibrācijas izmaiņas var būt pārāk mazas, pārmērīgas vai vienkārši neatkārtojamas.
Kas ir lineāri objekti?
Lineārs objekts ir sistēma, kurā vibrācija ir tieši proporcionāla nelīdzsvarotības lielumam.
Lineārs objekts balansēšanas kontekstā ir idealizēts modelis, ko raksturo tieša proporcionāla saistība starp nelīdzsvarotības (nesabalansētas masas) lielumu un vibrācijas amplitūdu. Tas nozīmē, ka, ja nelīdzsvarotība tiek dubultota, vibrācijas amplitūda arī dubultosies, ja rotora rotācijas ātrums paliek nemainīgs. Un otrādi, samazinot nelīdzsvarotību, vibrācijas tiks proporcionāli samazinātas.
Atšķirībā no nelineārām sistēmām, kur objekta uzvedība var atšķirties atkarībā no daudziem faktoriem, lineārie objekti nodrošina augstu precizitātes līmeni ar minimālu piepūli.
Turklāt tie kalpo par pamatu balansētāju apmācībai un praksei. Lineāro objektu principu izpratne palīdz attīstīt prasmes, kuras vēlāk var pielietot sarežģītākām sistēmām.
Linearitātes grafiskais attēlojums
Iedomājieties grafiku, kur horizontālā ass attēlo nelīdzsvarotās masas (nelīdzsvarotības) lielumu, bet vertikālā ass – vibrācijas amplitūdu. Lineāram objektam šis grafiks būs taisna līnija, kas iet caur sākumpunktu (punktu, kur gan nelīdzsvarotības lielums, gan vibrācijas amplitūda ir nulle). Šīs līnijas slīpums raksturo objekta jutību pret nelīdzsvarotību: jo stāvāks slīpums, jo lielākas vibrācijas pie tā paša nelīdzsvarotības.
1. grafiks. Attiecība starp vibrācijas amplitūdu (µm) un nelīdzsvarotu masu (g)
1. diagramma ilustrē saistību starp lineārās balansēšanas objekta vibrācijas amplitūdu (µm) un rotora nesabalansēto masu (g). Proporcionalitātes koeficients ir 0,5 µm/g. Vienkārši dalot 300 ar 600, iegūst 0,5 µm/g. Nesabalansētai masai 800 g (UM=800 g) vibrācija būs 800 g * 0,5 µm/g = 400 µm. Ņemiet vērā, ka tas attiecas uz nemainīgu rotora ātrumu. Pie cita rotācijas ātruma koeficients būs atšķirīgs.
Šo proporcionalitātes koeficientu sauc par ietekmes koeficientu (jutīguma koeficientu), un tā izmērs ir µm/g vai, ja tas ir saistīts ar nelīdzsvarotību, µm/(g*mm), kur (g*mm) ir nelīdzsvarotības vienība. Zinot ietekmes koeficientu (IC), iespējams atrisināt arī apgriezto uzdevumu, proti, noteikt nelīdzsvarotu masu (UM), pamatojoties uz vibrācijas lielumu. Lai to izdarītu, sadaliet vibrācijas amplitūdu ar IC.
Piemēram, ja izmērītā vibrācija ir 300 µm un zināmais koeficients ir IC=0,5 µm/g, daliet 300 ar 0,5, lai iegūtu 600 g (UM=600 g).
Ietekmes koeficients (IC): Lineāro objektu galvenais parametrs
Lineāra objekta kritiska īpašība ir ietekmes koeficients (IC). Tas skaitliski ir vienāds ar līnijas slīpuma leņķa pieskari vibrācijas un disbalansa grafikā un norāda, cik lielā mērā mainās vibrācijas amplitūda (mikronos, µm), kad noteiktā korekcijas plaknē pie noteikta rotora ātruma tiek pievienota masas vienība (gramos, g). Citiem vārdiem sakot, IC ir objekta jutības pret disbalansu mērs. Tā mērvienība ir µm/g vai, ja disbalansu izsaka kā masas un rādiusa reizinājumu, µm/(g*mm).
IC būtībā ir lineāra objekta "pases" īpašība, kas ļauj prognozēt tā uzvedību, pievienojot vai noņemot masu. IC pārzināšana ļauj atrisināt gan tiešo problēmu — vibrācijas lieluma noteikšanu dotajam nelīdzsvarotības līmenim —, gan apgriezto problēmu — nelīdzsvarotības lieluma aprēķināšanu no izmērītās vibrācijas.
Tieša problēma:
Apgrieztā problēma:
Vibrācijas fāze lineāros objektos
Papildus amplitūdai vibrāciju raksturo arī tās fāze, kas norāda rotora pozīciju maksimālās novirzes brīdī no tā līdzsvara stāvokļa. Lineāram objektam vibrācijas fāze ir arī paredzama. Tā ir divu leņķu summa:
- Leņķis, kas nosaka rotora kopējās nelīdzsvarotās masas pozīciju. Šis leņķis norāda virzienu, kurā koncentrējas primārais nelīdzsvarotības līmenis.
- Ietekmes koeficienta arguments. Tas ir nemainīgs leņķis, kas raksturo objekta dinamiskās īpašības un nav atkarīgs no nesabalansētas masas uzstādīšanas lieluma vai leņķa.
Tādējādi, zinot IC argumentu un izmērot vibrācijas fāzi, ir iespējams noteikt nelīdzsvarotās masas instalācijas leņķi. Tas ļauj ne tikai aprēķināt koriģējošās masas lielumu, bet arī precīzi novietot to uz rotora, lai sasniegtu optimālu līdzsvaru.
Lineāro objektu līdzsvarošana
Svarīgi atzīmēt, ka lineāram objektam šādi noteiktais ietekmes koeficients (IK) nav atkarīgs no izmēģinājuma masas uzstādīšanas lieluma vai leņķa, ne arī no sākotnējās vibrācijas. Šī ir galvenā linearitātes īpašība. Ja IC paliek nemainīga, kad tiek mainīti izmēģinājuma masas parametri vai sākotnējā vibrācija, var droši apgalvot, ka objekts darbojas lineāri aplūkotajā nelīdzsvarotības diapazonā.
Lineāra objekta līdzsvarošanas soļi
- Sākotnējās vibrācijas mērīšana: Pirmais solis ir izmērīt vibrāciju tās sākotnējā stāvoklī. Tiek noteikta amplitūda un vibrācijas leņķis, kas norāda disbalansa virzienu.
- Izmēģinājuma masas instalēšana: Uz rotora ir uzstādīta zināma svara masa. Tas palīdz saprast, kā objekts reaģē uz papildu slodzēm, un ļauj aprēķināt vibrācijas parametrus.
- Atkārtota vibrācijas mērīšana: Pēc izmēģinājuma masas uzstādīšanas tiek mērīti jauni vibrācijas parametri. Salīdzinot tās ar sākotnējām vērtībām, ir iespējams noteikt, kā masa ietekmē sistēmu.
- Koriģējošās masas aprēķināšana: Pamatojoties uz mērījumu datiem, tiek noteikta koriģējošā svara masa un uzstādīšanas leņķis. Šis svars tiek novietots uz rotora, lai novērstu nelīdzsvarotību.
- Galīgā verifikācija: Pēc koriģējošā svara uzstādīšanas vibrācija ir ievērojami jāsamazina. Ja atlikušā vibrācija joprojām pārsniedz pieļaujamo līmeni, procedūru var atkārtot.
Piezīme: Lineārie objekti kalpo kā ideāli modeļi balansēšanas metožu izpētei un praktiskai pielietošanai. To īpašības ļauj inženieriem un diagnostikas speciālistiem koncentrēties uz pamatprasmju attīstīšanu un izpratni par pamatprincipiem darbā ar rotoru sistēmām. Lai gan to pielietojums reālajā praksē ir ierobežots, lineāro objektu izpēte joprojām ir svarīgs solis vibrāciju diagnostikas un balansēšanas virzībā.
Seriālā balansēšana un saglabātie koeficienti
Īpaša uzmanība ir jāpievērš secīgajai balansēšanai. Tā var ievērojami palielināt produktivitāti, bet tikai tad, ja to piemēro lineāriem, vibrācijas stabiliem objektiem. Šādos gadījumos ietekmes koeficientus, kas iegūti uz pirmā rotora, var atkārtoti izmantot nākamajiem identiskajiem rotoriem. Tomēr, tiklīdz mainās balsta stingrība, griešanās ātrums vai gultņu stāvoklis, atkārtojamība zūd un secīgā pieeja pārstāj darboties.
Nelineāri objekti: kad teorija atšķiras no prakses
Kas ir nelineārs objekts?
Nelineārs objekts ir sistēma, kurā vibrācijas amplitūda nav proporcionāla nelīdzsvarotības lielumam. Atšķirībā no lineāriem objektiem, kur attiecības starp vibrāciju un nelīdzsvarotības masu attēlo ar taisnu līniju, nelineārās sistēmās šī saistība var sekot sarežģītām trajektorijām.
Reālajā pasaulē ne visi objekti uzvedas lineāri. Nelineāri objekti uzrāda saistību starp nelīdzsvarotību un vibrāciju, kas nav tieši proporcionāla. Tas nozīmē, ka ietekmes koeficients nav nemainīgs un var mainīties atkarībā no vairākiem faktoriem, piemēram:
- Nelīdzsvarotības lielums: Palielinot nelīdzsvarotību, var mainīties rotora balstu stingrība, izraisot nelineāras vibrācijas izmaiņas.
- Rotācijas ātrums: Dažādas rezonanses parādības var tikt ierosinātas pie dažādiem rotācijas ātrumiem, kā rezultātā rodas arī nelineāra uzvedība.
- Atstarpju un spraugu klātbūtne: Atstarpes un spraugas gultņos un citos savienojumos noteiktos apstākļos var izraisīt pēkšņas vibrācijas izmaiņas.
- Temperatūra: Temperatūras izmaiņas var ietekmēt materiāla īpašības un līdz ar to arī objekta vibrācijas raksturlielumus.
- Ārējās slodzes: Ārējās slodzes, kas iedarbojas uz rotoru, var mainīt tā dinamiskās īpašības un izraisīt nelineāru uzvedību.
Kāpēc nelineāri objekti ir izaicinoši?
Nelinearitāte balansēšanas procesā ievieš daudzus mainīgos. Veiksmīgam darbam ar nelineāriem objektiem ir nepieciešami vairāk mērījumu un sarežģītāka analīze. Piemēram, standarta metodes, kas piemērojamas lineāriem objektiem, ne vienmēr dod precīzus rezultātus nelineārām sistēmām. Tas prasa dziļāku izpratni par procesa fiziku un specializētu diagnostikas metožu izmantošanu.
Nelinearitātes pazīmes
Nelineāru objektu var identificēt pēc šādām zīmēm:
- Neproporcionālas vibrācijas izmaiņas: Palielinoties nelīdzsvarotībai, vibrācija var pieaugt ātrāk vai lēnāk, nekā paredzēts lineāram objektam.
- Vibrācijas fāzes maiņa: Vibrācijas fāze var mainīties neparedzami, mainoties nelīdzsvarotībai vai rotācijas ātrumam.
- Harmoniku un subharmoniku klātbūtne: Vibrāciju spektrā var būt augstākas harmonikas (rotācijas frekvences daudzkārtēji) un subharmonikas (rotācijas frekvences daļas), kas norāda uz nelineāriem efektiem.
- Histerēze: Vibrācijas amplitūda var būt atkarīga ne tikai no pašreizējās nelīdzsvarotības vērtības, bet arī no tās vēstures. Piemēram, ja nelīdzsvarotība tiek palielināta un pēc tam samazināta atpakaļ līdz sākotnējai vērtībai, vibrācijas amplitūda var neatgriezties sākotnējā līmenī.
Nelinearitāte balansēšanas procesā ievieš daudzus mainīgos. Veiksmīgai darbībai ir nepieciešams vairāk mērījumu un sarežģītas analīzes. Piemēram, standarta metodes, kas piemērojamas lineāriem objektiem, ne vienmēr dod precīzus rezultātus nelineārām sistēmām. Tam nepieciešama dziļāka procesa fizikas izpratne un specializētu diagnostikas metožu izmantošana.
Nelinearitātes grafiskais attēlojums
Vibrāciju un nelīdzsvarotības diagrammā nelinearitāte ir acīmredzama novirzēs no taisnas līnijas. Diagrammā var būt līkumi, izliekumi, histerēzes cilpas un citi raksturlielumi, kas norāda uz sarežģītu saistību starp nelīdzsvarotību un vibrāciju.
2. grafiks. Nelineārs objekts
50 g; 40 μm (dzeltens), 100 g; 54,7 μm (zils).
Šim objektam ir divi segmenti, divas taisnas līnijas. Ja nelīdzsvarotība ir mazāka par 50 gramiem, grafiks atspoguļo lineāra objekta īpašības, saglabājot proporcionalitāti starp nelīdzsvarotību gramos un vibrācijas amplitūdu mikronos. Ja nelīdzsvarotība ir lielāka par 50 gramiem, vibrācijas amplitūdas pieaugums palēninās.
Nelineāru objektu piemēri
Nelineāru objektu piemēri balansēšanas kontekstā ietver:
- Rotori ar plaisām: Rotora plaisas var izraisīt nelineāras stinguma izmaiņas un rezultātā nelineāras attiecības starp vibrāciju un nelīdzsvarotību.
- Rotori ar gultņu atstarpēm: Atstarpes gultņos noteiktos apstākļos var izraisīt pēkšņas vibrācijas izmaiņas.
- Rotori ar nelineāriem elastīgiem elementiem: Dažiem elastīgiem elementiem, piemēram, gumijas amortizatoriem, var būt nelineāras īpašības, kas ietekmē rotora dinamiku.
Nelinearitātes veidi
1. Soft-Stiff Nelinearitāte
Šādās sistēmās tiek novēroti divi segmenti: mīksts un stīvs. Mīkstajā segmentā uzvedība atgādina linearitāti, kur vibrācijas amplitūda palielinās proporcionāli nelīdzsvarotības masai. Taču pēc noteikta sliekšņa (pārtraukuma punkta) sistēma pāriet uz stīvu režīmu, kur amplitūdas pieaugums palēninās.
2. Elastīgā nelinearitāte
Izmaiņas balstu vai kontaktu stingrībā sistēmā padara vibrācijas un nelīdzsvarotības attiecības sarežģītas. Piemēram, vibrācija var pēkšņi palielināties vai samazināties, šķērsojot noteiktus slodzes sliekšņus.
3. Berzes izraisītā nelinearitāte
Sistēmās ar ievērojamu berzi (piemēram, gultņos) vibrācijas amplitūda var būt neparedzama. Berze var samazināt vibrāciju vienā ātruma diapazonā un pastiprināt to citā.
Bieži sastopamie nelinearitātes cēloņi
Visbiežākie nelinearitātes cēloņi ir palielināta gultņu klīrenss, gultņu nodilums, sausā berze, atslābināti balsti, plaisas konstrukcijā un darbība rezonanses frekvenču tuvumā. Bieži vien objektam piemīt tā sauktā mīksti cietā nelinearitāte. Pie nelieliem disbalansa līmeņiem sistēma uzvedas gandrīz lineāri, bet, palielinoties vibrācijai, tiek iesaistīti stingrāki balstu vai korpusa elementi. Šādos gadījumos balansēšana ir iespējama tikai šaurā darbības diapazonā un nenodrošina stabilus ilgtermiņa rezultātus.
Vibrācijas nestabilitāte
Vēl viena nopietna problēma ir vibrācijas nestabilitāte. Pat formāli lineārs objekts laika gaitā var mainīt amplitūdu un fāzi. To izraisa termiskie efekti, smērvielas viskozitātes izmaiņas, termiskā izplešanās un nestabila berze balstos. Tā rezultātā mērījumi, kas veikti tikai dažu minūšu intervālā, var radīt dažādus vibrācijas vektorus. Šādos apstākļos jēgpilna mērījumu salīdzināšana kļūst neiespējama, un balansēšanas aprēķins zaudē uzticamību.
Balansēšana rezonanses tuvumā
Īpaši problemātiska ir balansēšana rezonanses tuvumā. Kad rotācijas frekvence sakrīt ar sistēmas dabisko frekvenci vai ir tuvu tai, pat neliels disbalanss izraisa strauju vibrācijas pieaugumu. Vibrācijas fāze kļūst ārkārtīgi jutīga pret nelielām ātruma izmaiņām. Objekts faktiski nonāk nelineārā režīmā, un balansēšana šajā zonā zaudē fizisko nozīmi. Šādos gadījumos pirms balansēšanas apsvēršanas ir jāmaina darbības ātrums vai mehāniskā struktūra.
Augsta vibrācija pēc “veiksmīgas” balansēšanas
Praksē bieži sastopamas situācijas, kad pēc formāli veiksmīgas balansēšanas procedūras kopējais vibrācijas līmenis joprojām ir augsts. Tas nenorāda uz instrumenta vai operatora kļūdu. Balansēšana novērš tikai masas nelīdzsvarotību. Ja vibrāciju izraisa pamatnes defekti, vaļīgi stiprinājumi, nepareiza izlīdzināšana vai rezonanse, korekcijas atsvari problēmu neatrisinās. Šādos gadījumos vibrācijas telpiskā sadalījuma analīze visā mašīnā un tās pamatnē palīdz noteikt patieso cēloni.
Nelineāru objektu līdzsvarošana: sarežģīts uzdevums ar netradicionāliem risinājumiem
Nelineāru objektu līdzsvarošana ir sarežģīts uzdevums, kam nepieciešamas specializētas metodes un pieejas. Standarta izmēģinājuma masas metode, kas izstrādāta lineāriem objektiem, var dot kļūdainus rezultātus vai būt pilnīgi nepiemērojama.
Līdzsvarošanas metodes nelineāriem objektiem
- Soli pa solim līdzsvarošana: Šī metode ietver pakāpenisku nelīdzsvarotības samazināšanu, katrā posmā uzstādot korektīvus atsvarus. Pēc katra posma tiek veikti vibrācijas mērījumi, un, pamatojoties uz objekta pašreizējo stāvokli, tiek noteikts jauns korektīvs atsvars. Šī pieeja ņem vērā ietekmes koeficienta izmaiņas balansēšanas procesa laikā.
- Balansēšana dažādos ātrumos: Šī metode pievēršas rezonanses parādību ietekmei dažādos rotācijas ātrumos. Balansēšana tiek veikta ar vairākiem ātrumiem tuvu rezonansei, nodrošinot vienmērīgāku vibrāciju samazināšanu visā darbības ātruma diapazonā.
- Izmantojot matemātiskos modeļus: Sarežģītiem nelineāriem objektiem var izmantot matemātiskos modeļus, kas apraksta rotora dinamiku, vienlaikus ņemot vērā nelineāros efektus. Šie modeļi palīdz paredzēt objekta uzvedību dažādos apstākļos un noteikt optimālos balansēšanas parametrus.
Speciālista pieredzei un intuīcijai ir izšķiroša nozīme nelineāru objektu balansēšanā. Pieredzējis balansētājs spēj atpazīt nelinearitātes pazīmes, izvēlēties atbilstošu metodi un pielāgot to konkrētajai situācijai. Vibrāciju spektru analīze, vibrāciju izmaiņu novērošana, mainoties objekta darbības parametriem, un rotora konstrukcijas īpatnību ņemšana vērā palīdz pieņemt pareizos lēmumus un sasniegt vēlamos rezultātus.
Kā līdzsvarot nelineārus objektus, izmantojot rīku, kas paredzēts lineāriem objektiem
Tas ir labs jautājums. Mana personīgā metode šādu objektu balansēšanai sākas ar mehānisma remontu: gultņu nomaiņu, plaisu metināšanu, skrūvju pievilkšanu, enkuru vai vibrācijas izolatoru pārbaudi un pārbaudi, vai rotors neberzē pret stacionāriem konstrukcijas elementiem.
Tālāk es identificēju rezonanses frekvences, jo nav iespējams līdzsvarot rotoru ar ātrumu, kas ir tuvu rezonansei. Lai to izdarītu, es izmantoju trieciena metodi rezonanses noteikšanai vai rotora ripināšanas grafiku.
Tad es nosaku sensora pozīciju uz mehānisma: vertikāli, horizontāli vai leņķī.
Pēc izmēģinājuma braucieniem ierīce parāda koriģējošās slodzes leņķi un svaru. Es uz pusi mazāku koriģējošo slodzes svaru, bet rotora novietošanai izmantoju ierīces ieteiktos leņķus. Ja atlikušā vibrācija pēc korekcijas joprojām pārsniedz pieļaujamo līmeni, veicu vēl vienu rotora darbību. Protams, tas aizņem vairāk laika, taču rezultāti dažreiz ir iedvesmojoši.
Rotējošā aprīkojuma līdzsvarošanas māksla un zinātne
Rotējošā aprīkojuma balansēšana ir sarežģīts process, kas apvieno zinātnes un mākslas elementus. Lineāriem objektiem balansēšana ietver salīdzinoši vienkāršus aprēķinus un standarta metodes. Tomēr, lai strādātu ar nelineāriem objektiem, ir nepieciešama dziļa izpratne par rotora dinamiku, spēja analizēt vibrācijas signālus un prasme izvēlēties visefektīvākās balansēšanas stratēģijas.
Pieredze, intuīcija un nepārtraukta prasmju uzlabošana padara balansētāju par īstu sava amata meistaru. Galu galā balansēšanas kvalitāte ne tikai nosaka iekārtu darbības efektivitāti un uzticamību, bet arī nodrošina cilvēku drošību.
Mērījumu atkārtojamība
Svarīgu lomu spēlē arī mērījumu jautājumi. Nepareiza vibrācijas sensoru uzstādīšana, izmaiņas mērījumu punktos vai nepareiza sensoru orientācija tieši ietekmē gan amplitūdu, gan fāzi. Balansēšanai nepietiek tikai ar vibrācijas mērīšanu; kritiski svarīga ir mērījumu atkārtojamība un stabilitāte. Tāpēc praktiskajā darbā sensoru montāžas vietas un orientācija ir stingri jākontrolē.
Praktiska pieeja nelineāriem objektiem
Nelineāra objekta balansēšana vienmēr sākas nevis ar izmēģinājuma svara uzstādīšanu, bet gan ar vibrācijas uzvedības novērtēšanu. Ja amplitūda un fāze laika gaitā ir skaidri mainīga, mainās no viena sākuma uz otru vai strauji reaģē uz nelielām ātruma izmaiņām, pirmais uzdevums ir panākt pēc iespējas stabilāku darbības režīmu. Bez tā jebkuri aprēķini būs nejauši.
Pirmais praktiskais solis ir pareizā ātruma izvēle. Nelineāri objekti ir ārkārtīgi jutīgi pret rezonansi, tāpēc balansēšana jāveic ar ātrumu, kas ir pēc iespējas tālāk no dabiskajām frekvencēm. Tas bieži nozīmē pārvietošanos zem vai virs parastā darbības diapazona. Pat ja vibrācija šajā ātrumā ir augstāka, bet stabila, ir vēlamāka nekā balansēšana rezonanses zonā.
Tālāk ir svarīgi samazināt visus papildu nelinearitātes avotus. Pirms balansēšanas jāpārbauda un jāpievelk visi stiprinājumi, pēc iespējas jānovērš atstarpes, kā arī jāpārbauda balstu un gultņu mezglu vaļīgums. Balansēšana nekompensē atstarpes vai berzi, bet tas var būt iespējams, ja šie faktori tiek stabilizēti.
Strādājot ar nelineāru objektu, mazus izmēģinājuma svarus nevajadzētu izmantot ieraduma dēļ. Pārāk mazs izmēģinājuma svars bieži vien nepārvieto sistēmu atkārtojamā reģionā, un vibrācijas izmaiņas kļūst salīdzināmas ar nestabilitātes troksni. Izmēģinājuma svaram jābūt pietiekami lielam, lai izraisītu skaidras un reproducējamas vibrācijas vektora izmaiņas, bet ne tik lielam, lai tas pārvietotu objektu uz citu darbības režīmu.
Mērījumi jāveic ātri un identiskos apstākļos. Jo mazāk laika paiet starp mērījumiem, jo lielāka iespēja, ka sistēmas dinamiskie parametri paliks nemainīgi. Ieteicams veikt vairākus kontroles izmēģinājumus, nemainot konfigurāciju, lai pārliecinātos, ka objekts uzvedas konsekventi.
Ir ļoti svarīgi fiksēt vibrācijas sensoru stiprinājuma punktus un to orientāciju. Nelineāriem objektiem pat neliela sensora nobīde var izraisīt ievērojamas fāzes un amplitūdas izmaiņas, ko var kļūdaini interpretēt kā testa svara ietekmi.
Aprēķinos uzmanība jāpievērš nevis precīzai skaitliskai atbilstībai, bet gan tendencēm. Ja vibrācija konsekventi samazinās ar secīgām korekcijām, tas norāda, ka līdzsvarošana virzās pareizajā virzienā, pat ja ietekmes koeficienti formāli nesaplūst.
Nav ieteicams uzglabāt un atkārtoti izmantot ietekmes koeficientus nelineāriem objektiem. Pat ja viens balansēšanas cikls ir veiksmīgs, nākamās palaišanas laikā objekts var pāriet citā režīmā, un iepriekšējie koeficienti vairs nebūs derīgi.
Jāatceras, ka nelineāra objekta balansēšana bieži vien ir kompromiss. Mērķis nav panākt pēc iespējas zemāku vibrāciju, bet gan panākt, lai mašīna nonāktu stabilā un atkārtojamā stāvoklī ar pieņemamu vibrācijas līmeni. Daudzos gadījumos tas ir pagaidu risinājums, līdz tiek salaboti gultņi, atjaunoti balsti vai modificēta konstrukcija.
Galvenais praktiskais princips ir vispirms stabilizēt objektu, pēc tam to līdzsvarot un tikai pēc tam novērtēt rezultātu. Ja stabilizāciju nevar panākt, balansēšana jāuzskata par palīgpasākumu, nevis galīgo risinājumu.
Samazināta korekcijas svara tehnika
Praksē, balansējot nelineārus objektus, bieži vien efektīva izrādās vēl viena svarīga metode. Ja instruments aprēķina korekcijas svaru, izmantojot standarta algoritmu, tad pilna aprēķinātā svara uzstādīšana bieži vien situāciju pasliktina: var palielināties vibrācija, var mainīties fāze un objekts var pārslēgties uz citu darbības režīmu.
Šādos gadījumos labi darbojas samazināta korekcijas svara uzstādīšana — divas vai dažreiz pat trīs reizes mazāka par instrumenta aprēķināto vērtību. Tas palīdz izvairīties no sistēmas "izmešanas" no nosacīti lineārā apgabala citā nelineārā režīmā. Faktiski korekcija tiek pielietota maigi, ar nelielu soli, neizraisot straujas izmaiņas objekta dinamiskajos parametros.
Pēc samazinātā svara uzstādīšanas jāveic kontroles brauciens un jānovērtē vibrācijas tendence. Ja amplitūda pakāpeniski samazinās un fāze saglabājas relatīvi stabila, korekciju var atkārtot, izmantojot to pašu pieeju, pakāpeniski tuvojoties minimālajam sasniedzamajam vibrācijas līmenim. Šī pakāpeniskā metode bieži vien ir uzticamāka nekā pilna aprēķinātā korekcijas svara uzstādīšana uzreiz.
Šī metode ir īpaši efektīva objektiem ar atstarpēm, sausu berzi un mīkstiem-cietiem balstiem, kur pilnīga aprēķinātā korekcija nekavējoties izved sistēmu no nosacīti lineārās zonas. Samazinātu korekcijas masu izmantošana ļauj objektam palikt visstabilākajā darbības režīmā un ļauj sasniegt praktisku rezultātu pat tad, ja balansēšana formāli tiek uzskatīta par neiespējamu.
Ir svarīgi saprast, ka tā nav “instrumenta kļūda”, bet gan nelineāru sistēmu fizikas sekas. Instruments pareizi aprēķina lineāram modelim, savukārt inženieris pielāgo rezultātu praksē mehāniskās sistēmas reālajai uzvedībai.
Noslēguma princips
Galu galā veiksmīga balansēšana nav tikai svara un leņķa aprēķināšana. Tā prasa izpratni par objekta dinamisko uzvedību, tā linearitāti, vibrācijas stabilitāti un attālumu no rezonanses apstākļiem. Balanset-1A nodrošina visus nepieciešamos mērīšanas, analīzes un aprēķinu rīkus, taču galīgo rezultātu vienmēr nosaka pašas sistēmas mehāniskais stāvoklis. Tas ir tas, kas atšķir formālu pieeju no reālas inženierijas prakses vibrācijas diagnostikā un rotoru balansēšanā.
Jautājumi un atbildes
Tā ir nelineāra objekta pazīme. Lineārā objektā vibrācijas amplitūda ir proporcionāla disbalansa lielumam, un fāze mainās par tādu pašu leņķi kā svara leņķiskais pozīcija. Ja šie nosacījumi tiek pārkāpti, ietekmes koeficients vairs nav nemainīgs, un standarta balansēšanas algoritms sāk radīt kļūdas. Tipiski cēloņi ir gultņu brīvkustība, atslābināti balsti, berze un darbība rezonanses tuvumā.
Lineārs objekts ir rotora sistēma, kurā pie vienāda rotācijas ātruma vibrācijas amplitūda ir tieši proporcionāla disbalansa lielumam, un vibrācijas fāze stingri atbilst disbalansētās masas leņķiskajam stāvoklim. Šādiem objektiem ietekmes koeficients ir nemainīgs un nav atkarīgs no testa svara masas.
Nelineārs objekts ir sistēma, kurā tiek pārkāpta vibrācijas un disbalansa proporcionalitāte un/vai fāzes attiecības noturība. Vibrācijas amplitūda un fāze sāk būt atkarīga no izmēģinājuma svara masas. Visbiežāk tas ir saistīts ar gultņu brīvkustību, nodilumu, sauso berzi, mīkstiem-cietiem balstiem vai stingrāku konstrukcijas elementu saķeri.
Jā, bet rezultāts ir nestabils un atkarīgs no darbības režīma. Balansēšana ir iespējama tikai ierobežotā diapazonā, kur objekts uzvedas nosacīti lineāri. Ārpus šī diapazona ietekmes koeficienti mainās un rezultāta atkārtojamība tiek zaudēta.
Ietekmes koeficients ir vibrācijas jutības mērs pret nelīdzsvarotības izmaiņām. Tas parāda, cik lielā mērā mainīsies vibrācijas vektors, kad noteiktā plaknē ar noteiktu ātrumu tiks uzstādīts zināms izmēģinājuma svars.
Ietekmes koeficients ir nestabils, ja objekts ir nelineārs, ja vibrācija laika gaitā ir nestabila vai ja ir rezonanse, termiskā sasilšana, vaļīgi stiprinājumi vai mainīgi berzes apstākļi. Šādos gadījumos atkārtota palaišana rada dažādas amplitūdas un fāzes vērtības.
Saglabātos ietekmes koeficientus drīkst izmantot tikai identiskiem rotoriem, kas darbojas ar vienādu ātrumu, vienādos uzstādīšanas apstākļos un ar vienādu atbalsta stingrību. Objektam jābūt lineāram un vibrācijas ziņā stabilam. Pat nelielas apstākļu izmaiņas padara vecos koeficientus neuzticamus.
Uzsilšanas laikā mainās gultņu brīvkustība, balsta stingrība, smērvielas viskozitāte un berzes līmenis. Tas maina sistēmas dinamiskos parametrus un rezultātā mainās vibrācijas amplitūda un fāze.
Vibrācijas nestabilitāte ir amplitūdas un/vai fāzes izmaiņas laika gaitā pie nemainīga rotācijas ātruma. Balansēšana balstās uz vibrācijas vektoru salīdzināšanu, tāpēc, ja vibrācija ir nestabila, salīdzināšana zaudē jēgu un aprēķins kļūst neuzticams.
Pastāv raksturīga strukturāla nestabilitāte, lēna "ložņājoša" nestabilitāte, svārstības no sākuma līdz sākumam, ar iesilšanu saistīta nestabilitāte un ar rezonansi saistīta nestabilitāte, darbojoties tuvu dabiskajām frekvencēm.
Rezonanses zonā pat neliels disbalanss izraisa strauju vibrācijas pieaugumu, un fāze kļūst ārkārtīgi jutīga pret nelielām izmaiņām. Šādos apstākļos objekts kļūst nelineārs, un balansēšanas rezultāti zaudē fizisko nozīmi.
Tipiskas pazīmes ir straujš vibrācijas pieaugums ar nelielām ātruma izmaiņām, nestabila fāze, plati spektra izciļņi un augsta vibrācijas jutība pret nelielām apgriezienu skaita izmaiņām. Vibrācijas maksimums bieži tiek novērots ieskrējiena vai ripošanas laikā.
Augstu vibrāciju var izraisīt rezonanse, vaļīgas konstrukcijas, pamatu defekti vai gultņu problēmas. Šādos gadījumos balansēšana nenovērsīs vibrācijas cēloni.
Vibrācijas nobīde raksturo kustības amplitūdu, vibrācijas ātrums raksturo šīs kustības ātrumu, un vibrācijas paātrinājums raksturo paātrinājumu. Šie lielumi ir saistīti, taču katrs no tiem ir labāk piemērots noteiktu veidu defektu un frekvenču diapazonu noteikšanai.
Vibrācijas ātrums atspoguļo vibrācijas enerģijas līmeni plašā frekvenču diapazonā un ir ērts mašīnu vispārējā stāvokļa novērtēšanai saskaņā ar ISO standartiem.
Pareiza pārveidošana ir iespējama tikai vienas frekvences harmoniskām vibrācijām. Sarežģītu vibrāciju spektru gadījumā šāda pārveidošana sniedz tikai aptuvenus rezultātus.
Iespējamie iemesli ir rezonanse, pamatu defekti, vaļīgi stiprinājumi, gultņu nodilums, nepareiza izlīdzināšana vai objekta nelinearitāte. Balansēšana novērš tikai disbalansu, nevis citus defektus.
Ja mehāniski defekti netiek konstatēti un vibrācija pēc balansēšanas nemazinās, jāanalizē vibrācijas sadalījums pa mašīnu un pamatni. Tipiskas pazīmes ir augsta korpusa un pamatnes vibrācija, kā arī fāzes nobīdes starp mērīšanas punktiem.
Nepareiza sensora uzstādīšana kropļo amplitūdu un fāzi, samazina mērījumu atkārtojamību un var izraisīt nepareizus diagnostikas secinājumus un kļūdainus balansēšanas rezultātus.
Vibrācija visā struktūrā ir sadalīta nevienmērīgi. Stingrība, masas un režīmu formas atšķiras, tāpēc amplitūda un fāze var ievērojami atšķirties no punkta uz punktu.
Parasti nē. Nodilums un palielinātas atstarpes padara objektu nelineāru. Balansēšana kļūst nestabila un nenodrošina ilgtermiņa rezultātu. Izņēmumi ir iespējami tikai ar projektētām atstarpēm un stabiliem apstākļiem.
Iedarbināšana rada lielas dinamiskās slodzes. Ja konstrukcija tiek atslābināta, elementu relatīvās pozīcijas mainās pēc katras iedarbināšanas, kā rezultātā mainās vibrācijas parametri.
Sērijveida balansēšana ir iespējama identiskiem rotoriem, kas uzstādīti identiskos apstākļos ar vibrācijas stabilitāti un rezonanses neesamību. Šajā gadījumā pirmā rotora ietekmes koeficientus var piemērot nākamajiem rotoriem.
Tas parasti ir saistīts ar atbalsta stingrības izmaiņām, montāžas atšķirībām, rotācijas ātruma izmaiņām vai objekta pāreju nelineārā darbības režīmā.
Vibrācijas samazināšana līdz stabilam līmenim, vienlaikus saglabājot amplitūdas un fāzes atkārtojamību no sākuma līdz sākumam, kā arī rezonanses vai nelinearitātes pazīmju neesamību.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 
0 komentāri