Vibrāciju analīze ar Balanset-1A: iesācēja ceļvedis spektra diagnostikā

Ievads: No balansēšanas līdz diagnostikai — vibrācijas analizatora pilnā potenciāla atraisīšana

Balanset-1A ierīce galvenokārt ir pazīstama kā efektīvs instruments dinamiskajai balansēšanai. Tomēr tās iespējas sniedzas daudz tālāk, padarot to par jaudīgu un pieejamu vibrācijas analizatoru. Aprīkots ar jutīgiem sensoriem un programmatūru ātrās Furjē transformācijas (FFT) spektrālajai analīzei, Balanset-1A ir lielisks instruments visaptverošai vibrācijas analīzei. Šī rokasgrāmata aizpilda robu, ko atstāja oficiālā rokasgrāmata, paskaidrojot, ko vibrācijas dati atklāj par mašīnas stāvokli.

Šī rokasgrāmata ir secīgi strukturēta, lai jūs vadītu no pamatiem līdz praktiskai piemērošanai:

• 1. sadaļā tiks likts teorētiskais pamats, vienkārši un skaidri izskaidrojot, kas ir vibrācija, kā darbojas spektrālā analīze (FFT) un kādi spektrālie parametri ir galvenie diagnostikas speciālistam.
• 2. sadaļā tiks sniegti soli pa solim sniegti norādījumi par augstas kvalitātes un uzticamu vibrācijas spektru iegūšanu, izmantojot Balanset-1A ierīci dažādos režīmos, koncentrējoties uz praktiskām niansēm, kas nav aprakstītas standarta instrukcijā.
• 3. sadaļa ir raksta kodols. Šeit tiks rūpīgi analizēti "pirkstu nospiedumi" — visbiežāk sastopamo defektu raksturīgās spektrālās pazīmes: nelīdzsvarotība, nepareiza izlīdzināšana, mehāniska vaļīgums un gultņu defekti.
• 4. sadaļā iegūtās zināšanas tiks integrētas vienotā sistēmā, piedāvājot praktiskus ieteikumus uzraudzības ieviešanai un vienkāršu lēmumu pieņemšanas algoritmu.

Apgūstot šajā rakstā sniegto materiālu, jūs varēsiet izmantot Balanset-1A ne tikai kā balansēšanas ierīci, bet arī kā pilnvērtīgu sākuma līmeņa diagnostikas kompleksu, kas ļaus jums laikus identificēt problēmas, novērst dārgus negadījumus un ievērojami palielināt jūsu ekspluatācijas iekārtu uzticamību.

1. sadaļa: Vibrāciju un spektrālās analīzes (FFT) pamati

1.1. Kas ir vibrācija un kāpēc tā ir svarīga?

Jebkura rotējoša iekārta, neatkarīgi no tā, vai tas ir sūknis, ventilators vai elektromotors, darbības laikā rada vibrāciju. Vibrācija ir mašīnas vai tās atsevišķu daļu mehāniska svārstība attiecībā pret to līdzsvara stāvokli. Ideālā, pilnībā funkcionējošā stāvoklī mašīna rada zemu un stabilu vibrācijas līmeni — tas ir tās parastais "darbības troksnis". Tomēr, rodas un attīstās defekti, šis vibrācijas fons sāk mainīties.

Vibrācija ir mehānisma struktūras reakcija uz cikliskiem ierosinošiem spēkiem. Šo spēku avoti var būt ļoti dažādi:

• Centrbēdzes spēks rotora nelīdzsvarotības dēļ: Rodas no nevienmērīga masas sadalījuma attiecībā pret rotācijas asi. Šī ir tā sauktā "smagā vieta", kas rotācijas laikā rada spēku, kas tiek pārnests uz gultņiem un mašīnas korpusu.
• Ar ģeometriskām neprecizitātēm saistītie spēki: Savienoto vārpstu nepareiza novietošana, vārpstas līkums, kļūdas pārnesumkārbas zobratu profilos — tas viss rada cikliskus spēkus, kas izraisa vibrāciju.
• Aerodinamiskie un hidrodinamiskie spēki: Rodas ventilatoru, dūmu nosūcēju, sūkņu un turbīnu lāpstiņriteņu rotācijas laikā.
• Elektromagnētiskie spēki: Raksturīgs elektromotoriem un ģeneratoriem, un to var izraisīt, piemēram, tinumu asimetrija vai īsslēgtu vijumu klātbūtne.

Katrs no šiem avotiem rada vibrāciju ar unikālām īpašībām. Tāpēc vibrāciju analīze ir tik spēcīgs diagnostikas rīks. Mērot un analizējot vibrāciju, mēs varam ne tikai teikt, ka "mašīna vibrē spēcīgi", bet arī ar lielu varbūtības pakāpi noteikt galveno cēloni. Šī uzlabotā diagnostikas iespēja ir būtiska jebkurai mūsdienu apkopes programmai.

1.2. No laika signāla līdz spektram: vienkāršs FFT skaidrojums

Vibrācijas sensors (akselerometrs), kas uzstādīts uz gultņa korpusa, pārveido mehāniskās svārstības elektriskā signālā. Ja šis signāls tiek parādīts ekrānā kā laika funkcija, mēs iegūstam laika signālu jeb viļņu formu. Šis grafiks parāda, kā vibrācijas amplitūda mainās katrā laika momentā.

Vienkāršā gadījumā, piemēram, tīra disbalansa gadījumā, laika signāls izskatīsies kā gluda sinusoīda. Tomēr patiesībā uz mašīnu gandrīz vienmēr vienlaikus iedarbojas vairāki ierosinoši spēki. Tā rezultātā laika signāls ir sarežģīta, šķietami haotiska līkne, no kuras praktiski nav iespējams iegūt noderīgu diagnostikas informāciju.

Šeit talkā nāk matemātisks rīks — ātrā Furjē transformācija (FFT). To var iztēloties kā maģisku prizmu vibrācijas signāliem.

Iedomājieties, ka sarežģīts laika signāls ir baltas gaismas stars. Mums tas šķiet vienots un neatšķirams. Bet, kad šis stars iziet cauri stikla prizmui, tas sadalās tā sastāvdaļās — sarkanā, oranžā, dzeltenā utt., veidojot varavīksni. FFT dara to pašu ar vibrācijas signālu: tas ņem sarežģītu līkni no laika domēna un sadala to vienkāršās sinusoidālās komponentēs, katrai no kurām ir sava frekvence un amplitūda.

Šīs transformācijas rezultāts tiek attēlots grafikā, ko sauc par vibrācijas spektru. Spektrs ir galvenais darba instruments ikvienam, kas veic vibrācijas analīzi. Tas ļauj redzēt, kas slēpjas laika signālā: kādas "tīras" vibrācijas veido iekārtas kopējo troksni.

1.3. Galvenie spektra parametri, kas jāsaprot

Vibrācijas spektram, ko redzēsiet Balanset-1A ekrānā režīmos "Vibrometrs" vai "Diagrammas", ir divas asis, kuru izpratne ir absolūti nepieciešama diagnostikai.

Horizontālā ass (X): Frekvence

Šī ass parāda svārstību biežumu un tiek mērīta hercos (Hz). 1 Hz ir viena pilna svārstība sekundē. Frekvence ir tieši saistīta ar vibrācijas avotu. Dažādas mašīnas mehāniskās un elektriskās sastāvdaļas rada vibrāciju to raksturīgajās, paredzamajās frekvencēs. Zinot frekvenci, kurā tiek novērota augsta vibrācijas virsotne, mēs varam noteikt vainīgo — konkrētu ierīci vai defektu.

Rotācijas frekvence (1x): Šī ir vissvarīgākā frekvence visā vibrācijas diagnostikā. Tā atbilst mašīnas vārpstas griešanās ātrumam. Piemēram, ja motora vārpsta griežas ar ātrumu 3000 apgriezieniem minūtē (apgr./min), tās griešanās frekvence būs: f = 3000 apgr./min / 60 s/min = 50 Hz. Šī frekvence ir apzīmēta ar 1x. Tā kalpo kā atskaites punkts daudzu citu defektu identificēšanai.

Vertikālā ass (Y): amplitūda

Šī ass parāda vibrācijas intensitāti vai stiprumu katrā konkrētajā frekvencē. Balanset-1A ierīcē amplitūda tiek mērīta milimetros sekundē (mm/s), kas atbilst vibrācijas ātruma vidējai kvadrātiskajai (RMS) vērtībai. Jo augstāks ir maksimums spektrā, jo vairāk vibrācijas enerģijas ir koncentrēta šajā frekvencē un, kā likums, jo nopietnāks ir saistītais defekts.

Harmonikas

Harmonikas ir frekvences, kas ir pamatfrekvences veselu skaitļu daudzkārtņi. Visbiežāk pamatfrekvence ir rotācijas frekvence 1x. Tādējādi tās harmonikas būs: 2x (otrā harmonika) = 2×1x, 3x (trešā harmonika) = 3×1x, 4x (ceturtā harmonika) = 4×1x utt. Harmoniku klātbūtne un relatīvais augstums sniedz svarīgu diagnostikas informāciju. Piemēram, tīrs disbalanss galvenokārt izpaužas pie 1x ar ļoti zemām harmonikām. Tomēr mehāniska vaļība vai vārpstas nobīde rada veselu "mežu" ar augstām harmonikām (2x, 3x, 4x,...). Analizējot amplitūdu attiecību starp 1x un tās harmonikām, var atšķirt dažāda veida defektus.

2. sadaļa: Vibrācijas spektra iegūšana, izmantojot Balanset-1A

Diagnostikas kvalitāte ir tieši atkarīga no sākotnējo datu kvalitātes. Nepareizi mērījumi var novest pie kļūdainiem secinājumiem, nevajadzīga remonta vai, gluži pretēji, pie tā, ka netiek pamanīts attīstošs defekts. Šajā sadaļā sniegti praktiski norādījumi par precīzu un atkārtojamu datu vākšanu, izmantojot jūsu ierīci.

2.1. Sagatavošanās mērījumiem: precīzu datu atslēga

Pirms kabeļu pievienošanas un programmas palaišanas īpaša uzmanība jāpievērš sensoru pareizai uzstādīšanai. Šis ir vissvarīgākais posms, kas nosaka visu turpmāko analīžu ticamību.

Montāžas metode: Balanset-1A komplektā ietilpst magnētiskas sensoru pamatnes. Šī ir ērta un ātra montāžas metode, taču tās efektivitātei jāievēro vairāki noteikumi. Mērīšanas punkta virsmai jābūt:

• Tīrs: Noņemiet netīrumus, rūsu un lobīšanos.
• Dzīvoklis: Sensoram jāatrodas vienā līmenī ar visu magnēta virsmu. Neuzstādiet to uz noapaļotām virsmām vai skrūvju galvām.
• Masīvs: Mērīšanas punktam jābūt daļai no mašīnas nesošās konstrukcijas (piemēram, gultņa korpusa), nevis plānam aizsargapvalkam vai dzesēšanas ribai.

Stacionārai uzraudzībai vai maksimālas precizitātes sasniegšanai augstās frekvencēs ieteicams izmantot vītņotu savienojumu (tapas), ja to atļauj mašīnas konstrukcija.

Atrašanās vieta: Spēki, kas rodas rotora darbības laikā, tiek pārnesti uz mašīnas korpusu caur gultņiem. Tāpēc labākā vieta sensoru uzstādīšanai ir gultņu korpusi. Centieties novietot sensoru pēc iespējas tuvāk gultnim, lai vibrācijas mērījumi būtu minimāli deformēti.

Mērīšanas virziens: Vibrācija ir trīsdimensiju process. Lai iegūtu pilnīgu priekšstatu par mašīnas stāvokli, mērījumi jāveic trīs virzienos:

• Radiāli horizontāli (H): Perpendikulāri vārpstas asij, horizontālajā plaknē.
• Radiālā vertikālā (V): Perpendikulāri vārpstas asij, vertikālajā plaknē.
• Aksiālais (A): Paralēli vārpstas asij.

Parasti konstrukcijas stingrība horizontālā virzienā ir zemāka nekā vertikālā virzienā, tāpēc vibrācijas amplitūda horizontālā virzienā bieži vien ir visaugstākā. Tāpēc sākotnējam novērtējumam bieži tiek izvēlēts horizontālais virziens. Tomēr aksiālā vibrācija satur unikālu informāciju, kas ir kritiski svarīga tādu defektu kā vārpstas nobīdes diagnosticēšanai.

Balanset-1A ir divkanālu ierīce, kas rokasgrāmatā galvenokārt tiek aplūkota no divu plakņu balansēšanas viedokļa. Tomēr diagnostikai tas paver daudz plašākas iespējas. Tā vietā, lai mērītu vibrāciju uz diviem dažādiem gultņiem, abus sensorus var pieslēgt vienam un tam pašam gultņa blokam, bet dažādos virzienos. Piemēram, 1. sensora kanālu var uzstādīt radiāli (horizontāli), bet 2. sensora kanālu - aksiāli. Vienlaicīga spektru iegūšana divos virzienos ļauj nekavējoties salīdzināt aksiālo un radiālo vibrāciju, kas ir standarta metode profesionālajā diagnostikā uzticamai nobīdes noteikšanai. Šī metode ievērojami paplašina ierīces diagnostikas iespējas, pārsniedzot rokasgrāmatā aprakstīto.

2.2. Soli pa solim: Vibrometra režīma (F5) izmantošana ātrai novērtēšanai

Šis režīms ir paredzēts galveno vibrācijas parametru operatīvai kontrolei un ir ideāli piemērots ātrai iekārtas stāvokļa novērtēšanai "uz vietas". Spektra iegūšanas procedūra šajā režīmā ir šāda:

1. Pievienojiet sensorus: Uzstādiet vibrācijas sensorus izvēlētajos punktos un pievienojiet tos mērīšanas ierīces X1 un X2 ieejām. Pievienojiet lāzera tahometru X3 ieejai un piestipriniet atstarojošu marķieri pie vārpstas.
2. Programmas palaišana: Galvenajā Balanset-1A programmas logā noklikšķiniet uz pogas "F5 - vibrācijas mērītājs".
3. Atvērsies darba logs (7.4. attēls rokasgrāmatā). Tā augšdaļā tiks parādītas digitālās vērtības: kopējā vibrācija (V1s), vibrācija pie rotācijas frekvences (V1o), fāze (F1) un rotācijas ātrums (N apgr./min).
4. Sākt mērīšanu: Noklikšķiniet uz pogas "F9 - Palaist". Programma sāks apkopot un attēlot datus reāllaikā.
5. Analizējiet spektru: Loga apakšdaļā ir grafiks "Vibrācijas spektrs — 1. un 2. kanāls (mm/s)". Šis ir vibrācijas spektrs. Horizontālā ass rāda frekvenci Hz, bet vertikālā ass — amplitūdu mm/s.

Šis režīms ļauj veikt pirmo, vissvarīgāko diagnostikas pārbaudi, kas ieteikta pat balansēšanas rokasgrāmatā. Salīdziniet V1s (kopējā vibrācija) un V1o (vibrācija pie rotācijas frekvences 1x) vērtības.

• Ja V1s≈V1o, tas nozīmē, ka lielākā daļa vibrācijas enerģijas ir koncentrēta rotācijas frekvencē. Galvenais vibrācijas cēlonis, visticamāk, ir disbalanss.
• Ja V1s≫V1o, tas norāda, ka ievērojamu vibrācijas daļu rada citi avoti (nepareiza izlīdzināšana, vaļīgums, gultņu defekti utt.). Šajā gadījumā vienkārša balansēšana problēmu neatrisinās, un ir nepieciešama dziļāka spektra analīze.

2.3. Soli pa solim: detalizētas analīzes veikšana, izmantojot režīmu “Diagrammas” (F8)

Nopietnai diagnostikai, kas prasa detalizētāku spektra izpēti, ievērojami labāks ir režīms "Charts" (diagrammas). Tas nodrošina lielāku un informatīvāku grafiku, kas atvieglo maksimumu identificēšanu un to struktūras analīzi. Spektra iegūšanas procedūra šajā režīmā:

1. Pievienojiet sensorus tāpat kā režīmā "Vibrometrs".
2. Sākuma režīms: Programmas galvenajā logā noklikšķiniet uz pogas "F8 - Diagrammas".
3. Atlasiet diagrammas veidu: Atvērtajā logā (7.19. attēls rokasgrāmatā) augšpusē būs pogu rinda. Noklikšķiniet uz "F5-Spectrum (Hz)".
4. Atvērsies spektra analīzes logs (7.23. attēls rokasgrāmatā). Augšējā daļā tiks parādīts laika signāls, bet apakšējā, galvenajā daļā — vibrācijas spektrs.
5. Sākt mērīšanu: Noklikšķiniet uz pogas "F9-Palaist". Ierīce veiks mērījumu un izveidos detalizētus grafikus.

Šajā režīmā iegūtais spektrs ir daudz ērtāks analīzei. Var skaidrāk redzēt dažādu frekvenču maksimumus, novērtēt to augstumu un identificēt harmonisko sēriju. Šis režīms ir ieteicams nākamajā sadaļā aprakstīto defektu diagnosticēšanai.

3. sadaļa: Tipisku defektu diagnostika, izmantojot vibrācijas spektru (līdz 1000 Hz)

Šī sadaļa ir rokasgrāmatas praktiskā daļa. Šeit mēs iemācīsimies lasīt spektrus un korelēt tos ar konkrētām mehāniskām problēmām. Ērtības un ātras orientēšanās labad galvenie diagnostikas indikatori ir apkopoti konsolidētā tabulā. Tā kalpos kā ātra uzziņa, analizējot reālus datus.

3.1. tabula: Diagnostikas indikatoru kopsavilkums

Kļūme	Primārais spektrālais paraksts	Tipiskās harmonikas	Piezīmes
Nelīdzsvarotība	Augsta amplitūda pie 1× rotācijas frekvences	Zems	Dominē radiālā vibrācija. Amplitūda palielinās kvadrātiski līdz ar ātrumu.
Neatbilstība	Augsta amplitūda pie 2× rotācijas frekvences	1×, 3×, 4×	Bieži vien to pavada aksiāla vibrācija.
Mehāniskā vaļīgums	Vairākas harmonikas 1× ("harmoniku mežs")	1×, 2×, 3×, 4×, 5×...	Plaisu dēļ pie 1/2x, 3/2x utt. var parādīties subharmonikas (0,5×, 1,5×).
Gultņa defekts	Pīķi nesinhronās frekvencēs (BPFO, BPFI utt.)	Defektu frekvenču vairākas harmonikas	Bieži redzamas kā sānu joslas ap maksimumiem. Izklausās pēc "trokšņa" augstfrekvences diapazonā.
Zobratu tīklojuma defekts	Zobratu sazobes augsta frekvence (GMF) un tās harmonikas	Sānu joslas ap GMF pie 1x	Norāda uz nodilumu, zobu bojājumu vai ekscentricitāti.

Tālāk mēs detalizēti aplūkosim katru no šiem defektiem.

3.1. Nelīdzsvarotība: visbiežāk sastopamā problēma

Fizisks iemesls: Disbalanss rodas, ja rotējošas detaļas (rotora) masas centrs nesakrīt ar tā ģeometrisko rotācijas asi. Tas rada "smago punktu", kas rotācijas laikā rada centrbēdzes spēku, kas darbojas radiālā virzienā un tiek pārnests uz gultņiem un pamatni.

Spektrālie paraksti: Galvenā pazīme ir augstas amplitūdas pīķis stingri pie rotācijas frekvences (1x). Vibrācija pārsvarā ir radiāla. Pastāv divi galvenie disbalansa veidi:

Statiskā nelīdzsvarotība (vienplakne)

Spektra apraksts: Spektru pilnībā dominē viens maksimums pie pamata rotācijas frekvences (1x). Vibrācija ir sinusoidāla, ar minimālu enerģiju citās frekvencēs.

Spektrālo komponentu īss apraksts: Galvenokārt spēcīga 1x rotācijas frekvences komponente. Maz vai nav augstāku harmoniku (tīrs 1x tonis).

Galvenā iezīme: Liela 1x amplitūda visos radiālajos virzienos. Vibrācija abos gultņos ir fāzē (nav fāzes starpības starp abiem galiem). Starp horizontālajiem un vertikālajiem mērījumiem vienā un tajā pašā gultnī bieži tiek novērota aptuveni 90° fāzes nobīde.

Dinamiskais disbalanss (divplakņu/pāru)

Spektra apraksts: Spektrā ir redzams arī dominējošs frekvences maksimums reizi apgriezienā (1x), kas ir līdzīgs statiskajam disbalansam. Vibrācija ir rotācijas ātrumā, bez būtiskas augstākas frekvences ietekmes, ja vienīgā problēma ir disbalanss.

Spektrālo komponentu īss apraksts: Dominējošais 1x RPM komponents (bieži vien ar rotora "šūpošanos" vai ļodzīšanos). Augstākas harmonikas parasti nav, ja vien nav citu defektu.

Galvenā iezīme: 1x vibrācija katrā gultnī ir ārpus fāzes — starp vibrācijām rotora abos galos ir aptuveni 180° fāzes atšķirība (kas norāda uz pāris disbalansu). Spēcīgā 1x virsotne šajā fāzes attiecībā ir dinamiskā disbalansa pazīme.

Ko darīt: Ja spektrs norāda uz disbalansu, jāveic balansēšanas procedūra. Statiskajam disbalansam pietiek ar vienas plaknes balansēšanu (manuālā sadaļa 7.4), dinamiskajam disbalansam — divu plakņu balansēšanu (manuālā sadaļa 7.5).

3.2. Vārpstas nobīde: slēpts drauds

Fizisks iemesls: Nobīde rodas, ja divu savienotu vārpstu (piemēram, motora vārpstas un sūkņa vārpstas) rotācijas asis nesakrīt. Kad nepareizi novietotas vārpstas griežas, savienojumā un gultņos rodas cikliski spēki, kas izraisa vibrāciju.

Paralēlā nobīde (nobīdītas vārpstas)

Spektra apraksts: Vibrāciju spektrā ir novērojama paaugstināta enerģija pamatfrekvencē (1x) un tās harmonikās 2x un 3x, īpaši radiālajā virzienā. Parasti dominējošā ir 1x komponente ar nobīdi, ko pavada ievērojama 2x komponente.

Spektrālo komponentu īss apraksts: Satur ievērojamus maksimumus pie 1x, 2x un 3x vārpstas rotācijas frekvencēm. Tie galvenokārt parādās radiālo vibrāciju mērījumos (perpendikulāri vārpstai).

Galvenā iezīme: Augsta 1x un 2x vibrācija radiālajā virzienā ir indikatīva. Bieži tiek novērota 180° fāzes atšķirība starp radiālās vibrācijas mērījumiem savienojuma pretējās pusēs, kas to atšķir no tīra disbalansa.

Leņķiskā nobīde (slīpas vārpstas)

Spektra apraksts: Frekvenču spektrā ir redzamas spēcīgas vārpstas ātruma harmonikas, īpaši izteikta 2x darba ātruma komponente papildus 1x komponentei. Parādās vibrācija pie 1x, 2x (un bieži vien 3x), un aksiālā (gar vārpstu) vibrācija ir ievērojama.

Spektrālo komponentu īss apraksts: Ievērojami maksimumi pie 1x un 2x (un dažreiz 3x) darba ātruma. 2x komponente bieži vien ir tikpat liela vai lielāka par 1x. Šīs frekvences ir izteiktas aksiālajā vibrāciju spektrā (gar mašīnas asi).

Galvenā iezīme: Salīdzinoši augsta otrās harmonikas (2x) amplitūda salīdzinājumā ar 1x, apvienojumā ar spēcīgu aksiālo vibrāciju. Aksiālie mērījumi abās sakabes pusēs ir par 180° nobīdīti no fāzes, kas ir leņķiskās nobīdes pazīme.

Ko darīt: Balansēšana šeit nepalīdzēs. Apturiet ierīci un veiciet vārpstas izlīdzināšanas procedūru, izmantojot specializētus instrumentus.

3.3. Mehāniska vaļīgums: "Grabēšana" mašīnā

Fizisks iemesls: Šis defekts ir saistīts ar konstrukcijas savienojumu stingrības zudumu: vaļīgām skrūvēm, plaisām pamatnē, palielinātām atstarpēm gultņu ligzdās. Atstarpju dēļ rodas triecieni, veidojot raksturīgu vibrācijas modeli.

Mehāniskā vaļīgums (komponentu vaļīgums)

Apraksts: Spektrs ir bagāts ar rotācijas ātruma frekvenču komponentēm. Parādās plašs 1x veselu skaitļu daudzkārtņu diapazons (no 1x līdz augstām kārtām, piemēram, ~10x) ar ievērojamām amplitūdām. Dažos gadījumos var parādīties arī subharmoniskas frekvences (piemēram, 0,5x).

Spektrālie komponenti: Dominējošās ir vairākas rotācijas ātruma frekvences komponentes (1x, 2x, 3x... līdz ~10x). Dažreiz atkārtotu triecienu dēļ pie 1/2x, 3/2x utt. var būt arī daļējas (pusskaitļa) frekvences komponentes.

Galvenā iezīme: Spektrā ir raksturīga "virsotņu sērija" — daudzi vienmērīgi izvietoti pīķi frekvencēs, kas ir veselu skaitļu rotācijas ātruma daudzkārtņi. Tas norāda uz stingrības zudumu vai nepareizu detaļu salikšanu, kas izraisa atkārtotus triecienus. Daudzu harmoniku (un, iespējams, pusskaitļa subharmoniku) klātbūtne ir galvenais indikators.

Konstrukcijas vaļīgums (pamatnes/stiprinājuma vaļīgums)

Apraksts: Vibrāciju spektrā bieži dominē vibrācija pamatfrekvencē vai dubultajā rotācijas frekvencē. Parasti maksimums parādās pie 1x un/vai 2x. Augstākām harmonikām (virs 2x) parasti ir daudz mazākas amplitūdas salīdzinājumā ar šīm galvenajām harmonikām.

Spektrālie komponenti: Pārsvarā frekvences komponentes parādās pie vārpstas ātrumiem 1x un 2x. Citas harmonikas (3x, 4x utt.) parasti nav vai ir nenozīmīgas. Komponente 1x vai 2x var dominēt atkarībā no vaļīguma veida (piemēram, viens trieciens uz apgriezienu vai divi triecieni uz apgriezienu).

Galvenā iezīme: Ievērojami augsti pīķi pie 1x vai 2x (vai abiem) attiecībā pret pārējo spektru, kas norāda uz gultņu vai konstrukcijas vaļīgumu. Vibrācija ir spēcīgāka vertikālā virzienā, ja mašīna ir vaļīgi uzstādīta. Viens vai divi zemas kārtas dominējošie pīķi ar nelielu skaitu augstas kārtas harmoniku ir raksturīgi konstrukcijas vai pamatu vaļīgumam.

Ko darīt: Nepieciešama rūpīga iekārtas pārbaude. Pārbaudiet visas pieejamās stiprinājuma skrūves (gultņus, korpusu). Pārbaudiet rāmi un pamatni, vai nav plaisu. Ja ir iekšēja vaļīguma pazīmes (piemēram, gultņa ligzdā), var būt nepieciešama iekārtas demontāža.

3.4. Ritgultņu defekti: agrīna brīdināšana

Fizisks iemesls: Defektu (bedru, šķembu, nodiluma) rašanās uz ritošajām virsmām (iekšējais gredzens, ārējais gredzens, ritošie elementi) vai uz korpusa. Katru reizi, kad ritošais elements pārgriežas pāri defektam, rodas īss trieciena impulss. Šie impulsi atkārtojas ar noteiktu frekvenci, kas raksturīga katram gultņa elementam.

Spektrālie paraksti: Gultņu defekti parādās kā maksimumi nesinhronās frekvencēs, t. i., frekvencēs, kas nav rotācijas frekvences veselu skaitļu daudzkārtņi (1x). Šīs frekvences (BPFO — ārējās gredzena defekta frekvence, BPFI — iekšējā gredzena defekta frekvence, BSF — ritošais elements, FTF — būris) ir atkarīgas no gultņa ģeometrijas un rotācijas ātruma. Iesācējam diagnostikai nav nepieciešams aprēķināt to precīzas vērtības. Galvenais ir iemācīties atpazīt to klātbūtni spektrā.

Ārējās rases defekts

Spektra apraksts: Vibrāciju spektrā ir redzama virkne maksimumu, kas atbilst ārējās riņķa defekta frekvencei un tās harmonikām. Šie maksimumi parasti ir augstākās frekvencēs (nevis vārpstas rotācijas veselu skaitļu daudzkārtņos) un norāda katru reizi, kad ritošais elements šķērso ārējās riņķa defektu.

Spektrālo komponentu īss apraksts: Ir novērojamas vairākas ārējās gredītes lodveida caurlaides frekvences (BPFO) harmonikas. Parasti izteiktam ārējās gredītes defektam spektrā var novērot 8–10 BPFO harmonikas. Attālums starp šiem maksimumiem ir vienāds ar BPFO (raksturīgā frekvence, ko nosaka gultņa ģeometrija un ātrums).

Galvenā iezīme: Raksturīga iezīme ir atšķirīga pīķu virkne pie BPFO un tā secīgajām harmonikām. Daudzu vienmērīgi izvietotu augstfrekvences pīķu (BPFO, 2xBPFO, 3xBPFO, ...) klātbūtne nepārprotami norāda uz ārējās riņķa gultņa defektu.

Iekšējās rases defekts

Spektra apraksts: Iekšējās rases lūzuma spektrā ir redzami vairāki izteikti pīķi iekšējās rases defekta frekvencē un tās harmonikās. Turklāt katru no šiem lūzuma frekvences pīķiem parasti pavada sānu joslu pīķi, kas izvietoti darba ātruma (1x) frekvencē.

Spektrālo komponentu īss apraksts: Satur vairākas iekšējās gredzenveida riteņa lodveida caurlaides frekvences (BPFI) harmonikas, bieži vien 8–10 harmoniku apmērā. Raksturīgi, ka šīs BPFI harmonikas tiek modulētas ar sānu joslām pie ±1x RPM, kas nozīmē, ka blakus katrai BPFI harmonikai parādās mazākas sānu virsotnes, kas no galvenās virsotnes ir atdalītas par daudzumu, kas vienāds ar vārpstas rotācijas frekvenci.

Galvenā iezīme: Signālzīme ir iekšējās gredzena defekta frekvences (BPFI) harmoniku klātbūtne ar sānu joslu rakstu. Sānu joslas, kas izvietotas vārpstas ātrumā ap BPFI harmonikām, norāda, ka iekšējās gredzena defekts tiek noslogots vienu reizi katrā apgriezienā, apstiprinot iekšējās gredzena, nevis ārējās gredzena problēmu.

Ritošā elementa defekts (lodīte/rullītis)

Spektra apraksts: Ritošā elementa (lodītes vai veltņa) defekts rada vibrāciju pie ritošā elementa griešanās frekvences un tā harmonikām. Spektrā būs redzama virkne maksimumu, kas nav vārpstas ātruma veselu skaitļu daudzkārtņi, bet gan lodītes/veltņa griešanās frekvences (BSF) daudzkārtņi. Viens no šiem harmonikas maksimumiem bieži vien ir ievērojami lielāks nekā pārējie, atspoguļojot, cik daudz ritošo elementu ir bojāti.

Spektrālo komponentu īss apraksts: Pamata ritošā elementa defekta frekvences (BSF) un tās harmoniku maksimumi. Piemēram, parādīsies BSF, 2xBSF, 3xBSF utt. Jāatzīmē, ka šo maksimumu amplitūdas modelis var norādīt uz bojāto elementu skaitu — piemēram, ja otrā harmonika ir lielākā, tas var liecināt, ka divām lodītēm/rullīšiem ir šķembas. Bieži vien to pavada zināma vibrācija pie ripojošās vārpstas defekta frekvencēm, jo ripojošā elementa bojājumi parasti noved pie arī ripojošās vārpstas bojājumiem.

Galvenā iezīme: Virkņu sērijas klātbūtne, kas atdalītas ar gultņa elementa griešanās frekvenci (BSF), nevis vārpstas rotācijas frekvenci, norāda uz ritošā elementa defektu. Īpaši augsta BSF N-tās harmonikas amplitūda bieži vien nozīmē, ka ir bojāti N elementi (piemēram, ļoti augsts 2xBSF maksimums var norādīt uz divām lodītēm ar defektiem).

Būra defekts (gultņa būris / FTF)

Spektra apraksts: Ritošā gultņa būra (separatora) defekts rada vibrāciju būra rotācijas frekvencē – pamata slēguma frekvencē (FTF) – un tās harmonikās. Šīs frekvences parasti ir subsinhronas (zem vārpstas ātruma). Spektrā būs redzami maksimumi pie FTF, 2xFTF, 3xFTF utt., un bieži vien zināma mijiedarbība ar citām gultņu frekvencēm modulācijas dēļ.

Spektrālo komponentu īss apraksts: Zemfrekvences maksimumi, kas atbilst būra rotācijas frekvencei (FTF) un tās veselu skaitļu daudzkārtņiem. Piemēram, ja FTF ≈ 0,4x vārpstas ātrums, maksimumi var būt pie ~0,4x, ~0,8x, ~1,2x utt. Daudzos gadījumos būra defekts pastāv līdzās grupveida defektiem, tāpēc FTF var modulēt grupveida defektu signālus, radot summas/diferences frekvences (sānu joslas ap grupveida frekvencēm).

Galvenā iezīme: Viens vai vairāki subharmoniski pīķi (zem 1x), kas sakrīt ar gultņa korpusa rotācijas ātrumu (FTF), norāda uz korpusa problēmu. Tas bieži parādās līdzās citām gultņa defekta pazīmēm. Galvenā pazīme ir FTF un tā harmoniku klātbūtne spektrā, kas citādi nav reti sastopama, ja vien korpuss nebojājas.

Ko darīt: Gultņu frekvenču parādīšanās ir aicinājums rīkoties. Ir nepieciešams pastiprināt šīs vienības uzraudzību, pārbaudīt eļļošanas stāvokli un pēc iespējas ātrāk sākt plānot gultņu nomaiņu.

3.5. Pārnesumu kļūmes

Zobrata ekscentriskums / saliekta vārpsta

Spektra apraksts: Šis defekts izraisa zobratu tīklojuma vibrācijas modulāciju. Spektrā zobratu tīklojuma frekvences (GMF) maksimumu ieskauj sānu joslu maksimumi, kas izvietoti zobrata vārpstas rotācijas frekvencē (1x zobrata apgr./min). Bieži vien arī paša zobrata 1x darba ātruma vibrācija ir paaugstināta ekscentricitātes nelīdzsvarotības efekta dēļ.

Spektrālo komponentu īss apraksts: Ievērojams amplitūdas pieaugums pie zobrata sazobes frekvences un tās apakšējām harmonikām (piemēram, 1x, 2x, 3x GMF). Ap GMF (un dažreiz ap tā harmonikām) parādās skaidras sānu joslas intervālos, kas vienādi ar 1x ietekmētā zobrata rotācijas ātrumu. Šo sānu joslu klātbūtne norāda uz sazobes frekvences amplitūdas modulāciju ar zobrata rotāciju.

Galvenā iezīme: Zobratu sazobes frekvence ar izteiktām sānu joslām pie 1x zobrata frekvences ir raksturīgākā iezīme. Šis sānu joslu raksts (pīķi, kas vienmērīgi izvietoti ap GMF atkarībā no darbības ātruma) spēcīgi norāda uz zobrata ekscentricitāti vai saliektu zobrata vārpstu. Turklāt zobrata pamata (1x) vibrācija var būt augstāka nekā parasti.

Zobratu zobu nodilums vai bojājumi

Spektra apraksts: Zobratu zobu defekti (piemēram, nodiluši vai salauzti zobi) rada vibrācijas pieaugumu zobratu sazvēršanās frekvencē un tās harmonikās. Spektrā bieži redzami vairāki GMF pīķi (1xGMF, 2xGMF utt.) ar augstu amplitūdu. Turklāt ap šiem GMF pīķiem parādās daudzas sānu joslu frekvences, kas atrodas vārpstas rotācijas frekvences attālumā viena no otras. Dažos gadījumos var novērot arī zobratu pašsvārstību frekvenču (rezonanšu) ierosmi ar sānu joslām.

Spektrālo komponentu īss apraksts: Paaugstināti pīķi zobrata sazobes frekvencē (zobu sazobes frekvencē) un tās harmonikās (piemēram, 2xGMF). Ap katru galveno GMF harmoniku ir sānu joslu pīķi, kas atdalīti ar 1x darbības ātrumu. Sānu joslu skaits un lielums ap 1x, 2x, 3x GMF komponentiem mēdz palielināties līdz ar zobu bojājuma smagumu. Smagos gadījumos var parādīties papildu pīķi, kas atbilst zobrata rezonanses frekvencēm (ar savām sānu joslām).

Galvenā iezīme: Vairākas augstas amplitūdas zobratu režģa frekvences harmonikas, ko pavada blīvi sānu joslu raksti, ir raksturīgākā iezīme. Tas norāda uz nevienmērīgu zobu pāreju nodiluma vai lūzuma dēļ. Stipri nolietotam vai bojātam zobratam ap režģa frekvences virsotnēm būs plašas sānu joslas (1x pārnesuma ātruma intervālos), kas to atšķir no vesela zobrata (kuram būtu tīrāks spektrs, kas koncentrēts pie GMF).

Ko darīt: Ar zobratiem saistīto frekvenču parādīšanās prasa rūpīgāku uzmanību. Ieteicams pārbaudīt eļļas stāvokli pārnesumkārbā, vai tajā nav metāla daļiņu, un ieplānot pārnesumkārbas pārbaudi, lai novērtētu zobu nodilumu vai bojājumus.

Ir svarīgi saprast, ka reālos apstākļos mašīnām reti ir tikai viens defekts. Ļoti bieži spektrs ir vairāku defektu pazīmju kombinācija, piemēram, nelīdzsvarotība un nepareiza izlīdzināšana. Tas var radīt apjukumu iesācējam diagnostikas speciālistam. Šādos gadījumos ir spēkā vienkāršs noteikums: vispirms risināt problēmu, kas atbilst pīķim ar lielāko amplitūdu. Bieži vien viens nopietns defekts (piemēram, izteikta nepareiza izlīdzināšana) izraisa sekundāras problēmas, piemēram, palielinātu gultņu nodilumu vai stiprinājumu atskrūvēšanos. Novēršot pamatcēloni, var ievērojami samazināt sekundāro defektu izpausmi.

4. sadaļa: Praktiski ieteikumi un nākamie soļi

Apguvis spektra interpretācijas pamatus, esat spēris pirmo un vissvarīgāko soli. Tagad ir nepieciešams integrēt šīs zināšanas ikdienas apkopes praksē. Šī sadaļa ir veltīta tam, kā pāriet no vienreizējiem mērījumiem uz sistemātisku pieeju un kā izmantot iegūtos datus, lai pieņemtu pamatotus lēmumus.

4.1. No viena mērījuma līdz uzraudzībai: tendenču spēks

Viens spektrs ir tikai iekārtas stāvokļa "momentuzņēmums" noteiktā laika brīdī. Tas var būt ļoti informatīvs, taču tā patiesā vērtība atklājas, salīdzinot to ar iepriekšējiem mērījumiem. Šo procesu sauc par stāvokļa uzraudzību vai tendenču analīzi.

Ideja ir ļoti vienkārša: tā vietā, lai spriestu par mašīnas stāvokli pēc absolūtajām vibrācijas vērtībām ("labi" vai "slikti"), jūs izsekojat, kā šīs vērtības mainās laika gaitā. Lēna, pakāpeniska amplitūdas palielināšanās noteiktā frekvencē norāda uz sistemātisku nodilumu, savukārt pēkšņs lēciens ir trauksmes signāls, kas norāda uz strauju defekta attīstību.

Praktisks padoms:

• Izveidojiet bāzes spektru: Veiciet rūpīgu mērījumu jaunām, nesen remontētām vai zināmi labā stāvoklī esošām iekārtām. Saglabājiet šos datus (spektrus un skaitliskās vērtības) Balanset-1A programmas arhīvā. Šis ir jūsu "veselības etalons" šai iekārtai.
• Periodiskuma noteikšana: Nosakiet, cik bieži veiksiet kontroles mērījumus. Kritiski svarīgām iekārtām tas var būt reizi divās nedēļās; palīgiekārtām — reizi mēnesī vai ceturksnī.
• Nodrošiniet atkārtojamību: Katru reizi veiciet mērījumus vienādos punktos, vienādos virzienos un, ja iespējams, vienādos mašīnas darbības apstākļos (slodze, temperatūra).
• Salīdziniet un analizējiet: Pēc katra jauna mērījuma salīdziniet iegūto spektru ar bāzes līniju un iepriekšējiem mērījumiem. Pievērsiet uzmanību ne tikai jaunu maksimumu parādīšanās brīdim, bet arī esošo maksimumu amplitūdas pieaugumam. Straujš jebkura maksimuma amplitūdas pieaugums (piemēram, divas reizes salīdzinājumā ar iepriekšējo mērījumu) ir drošs signāls par attīstošu defektu, pat ja absolūtā vibrācijas vērtība joprojām ir pieļaujamajās robežās saskaņā ar ISO standartiem.

4.2. Kad jālīdzsvaro un kad jāmeklē cits cēlonis?

Diagnostikas galvenais mērķis nav tikai atrast defektu, bet gan pieņemt pareizo lēmumu par nepieciešamajām darbībām. Pamatojoties uz spektra analīzi, var izveidot vienkāršu un efektīvu lēmumu pieņemšanas algoritmu.

Darbības algoritms, kas balstīts uz spektra analīzi:

1. Iegūstiet augstas kvalitātes spektru, izmantojot Balanset-1A, vēlams "Charts" režīmā (F8), veicot mērījumus gan radiālā, gan aksiālā virzienā.
2. Identificējiet maksimumu ar lielāko amplitūdu. Tas norāda uz dominējošo problēmu, kas jārisina vispirms.
3. Nosakiet kļūmes veidu pēc šī maksimuma frekvences:
   • Ja dominē 1x maksimums: Visticamākais iemesls ir nelīdzsvarotība.
     Darbība: Veiciet dinamisko balansēšanas procedūru, izmantojot Balanset-1A ierīces funkcionalitāti.
   • Ja dominē 2x maksimums (īpaši, ja tas ir augsts aksiālajā virzienā): Visticamākais iemesls ir vārpstas nepareiza izlīdzināšana.
     Darbība: Balansēšana nav efektīva. Ir nepieciešams apturēt iekārtu un veikt vārpstas izlīdzināšanu.
   • Ja tiek novērots daudzu harmoniku "mežs" (1x, 2x, 3x,...): Visticamākais iemesls ir mehāniska vaļīgums.
     Darbība: Veiciet vizuālu pārbaudi. Pārbaudiet un pievelciet visas stiprinājuma skrūves. Pārbaudiet rāmi un pamatni, vai nav plaisu.
   • Ja vidējo vai augsto frekvenču diapazonā dominē nesinhronas virsotnes: Visticamākais iemesls ir ritošā gultņa defekts.
     Darbība: Pārbaudiet gultņa bloka eļļošanu. Sāciet plānot gultņa nomaiņu. Palieliniet šī bloka uzraudzības biežumu, lai izsekotu defektu attīstības ātrumu.
   • Ja dominē zobratu sazobes frekvence (GMF) ar sānu joslām: Visticamākais iemesls ir pārnesumkārbas defekts.
     Darbība: Pārbaudiet eļļas stāvokli pārnesumkārbā. Ieplānojiet pārnesumkārbas pārbaudi, lai novērtētu zobu nodilumu vai bojājumus.

Šis vienkāršais algoritms ļauj pāriet no abstraktas analīzes uz konkrētām, mērķtiecīgām apkopes darbībām, kas ir visu diagnostikas darbu galvenais mērķis.

Secinājums

Balanset-1A ierīcei, kas sākotnēji bija paredzēta kā specializēts balansēšanas instruments, ir ievērojami lielāks potenciāls. Spēja iegūt un attēlot vibrācijas spektrus pārveido to par jaudīgu sākuma līmeņa vibrācijas analizatoru. Šis raksts bija paredzēts kā tilts starp rokasgrāmatā aprakstītās ierīces darbības iespējām un pamatzināšanām, kas nepieciešamas, lai interpretētu iegūtos datus no vibrācijas analīzes sesijām.

Spektra analīzes pamatprasmju apgūšana nav tikai teorijas apguve, bet gan praktiska rīka iegūšana, lai palielinātu darba efektivitāti. Izpratne par to, kā dažādi defekti — nelīdzsvarotība, nepareiza izlīdzināšana, vaļīgums un gultņu defekti — izpaužas kā unikāli "pirkstu nospiedumi" vibrācijas spektrā, ļauj ieskatīties darbojošās mašīnas iekšpusē, to neizjaucot.

Galvenie secinājumi no šīs rokasgrāmatas:

• Vibrācija ir informācija. Katrs spektra maksimums satur informāciju par konkrētu procesu, kas notiek mehānismā.
• FFT ir jūsu tulks. Ātrā Furjē transformācija pārvērš sarežģīto un haotisko vibrāciju valodu vienkāršā un saprotamā frekvenču un amplitūdu valodā.
• Diagnostika ir modeļu atpazīšana. Apgūstot galveno defektu raksturīgos spektra modeļus, jūs varat ātri un precīzi noteikt paaugstinātas vibrācijas pamatcēloni.
• Tendences ir svarīgākas par absolūtajām vērtībām. Regulāra pašreizējo datu uzraudzība un salīdzināšana ar sākotnējiem datiem ir prognozējošas pieejas pamatā, kas ļauj problēmas identificēt agrīnākajā stadijā.

Ceļš uz pārliecināta un kompetenta vibrācijas analītiķa kļūšanu prasa laiku un praksi. Nebaidieties eksperimentēt, apkopot datus no dažādām iekārtām un izveidot savu "veselības spektru" un "slimību spektru" bibliotēku. Šī rokasgrāmata ir sniegusi jums karti un kompasu. Izmantojiet Balanset-1A ne tikai simptomu "ārstēšanai", veicot balansēšanu, bet arī precīzas "diagnozes" noteikšanai. Šī pieeja ļaus jums ievērojami palielināt iekārtu uzticamību, samazināt avārijas izslēgšanu skaitu un pāriet uz kvalitatīvi jaunu apkopes līmeni.