Rotējošas mašīnas sānu vibrācijas izpratne
Definīcija: Kas ir sānu vibrācija?
Sānu vibrācija (saukta arī par radiālo vibrāciju vai šķērsvirziena vibrāciju) attiecas uz rotējošas vārpstas kustību perpendikulāri tās rotācijas asij. Vienkārši sakot, tā ir vārpstas kustība no vienas puses uz otru vai uz augšu un uz leju, tai griežoties. Sānu vibrācija ir visizplatītākais vibrācijas veids. vibrācija rotējošās mašīnās, un to parasti izraisa radiālie spēki, piemēram, nelīdzsvarotība, neatbilstība, saliektas vārpstas vai gultņu defekti.
Sānu vibrācijas izpratne ir būtiska rotora dinamika jo tas ir galvenais vibrācijas veids lielākajai daļai rotējošu iekārtu un ir lielākās daļas vibrācijas uzraudzības un līdzsvarošana aktivitātes.
Virziens un mērīšana
Sānu vibrāciju mēra plaknē, kas ir perpendikulāra vārpstas asij:
Koordinātu sistēma
- Horizontālais virziens: Kustība no vienas puses uz otru paralēli zemei
- Vertikālais virziens: Kustība augšup un lejup perpendikulāri zemei
- Radiālais virziens: Jebkurš virziens, kas ir perpendikulārs vārpstas asij (horizontālā un vertikālā kombinācija)
Mērījumu vietas
Sānu vibrāciju parasti mēra pie:
- Gultņu korpusi: Izmantojot akselerometrus vai ātruma devējus, kas uzstādīti uz gultņu vāciņiem vai pamatnēm
- Vārpstas virsma: Izmantojot bezkontakta tuvuma zondes tiešai vārpstas kustības mērīšanai
- Vairākas orientācijas: Mērījumi gan horizontālā, gan vertikālā virzienā sniedz pilnīgu priekšstatu par sānu kustību
Sānu vibrācijas galvenie cēloņi
Sānu vibrācijas var rasties no daudziem avotiem, katrs no tiem rada raksturīgas vibrācijas pazīmes:
1. Nelīdzsvarotība (visbiežāk sastopamā)
Nelīdzsvarotība ir visbiežākais sānu vibrācijas cēlonis. Asimetrisks masas sadalījums rada rotējošu centrbēdzes spēku, kas rada:
- 1X (vienu reizi apgriezienā) vibrācijas frekvence
- Relatīvi stabils fāze attiecības
- Amplitūda proporcionāla ātruma kvadrātam
- Apļveida vai elipsveida vārpstas orbīta
2. Neatbilstība
Vārpstas nobīde starp savienotām mašīnām rada sānu spēkus:
- Galvenokārt 2x vibrācija (divas reizes apgriezienā)
- Var arī ierosināt 1X un augstākas harmonikas
- Bieži vien uzrāda arī augstu aksiālo komponenti
- Fāžu attiecības atšķiras no nelīdzsvarotības
3. Izliekta vai izliekta vārpsta
Pastāvīgi saliekta vai izliekta vārpsta rada ģeometrisku ekscentricitāti:
- 1X vibrācija, kas var šķist līdzīga nelīdzsvarotībai
- Augsta vibrācija pat pie maza ripošanas ātruma
- Grūti labot, balansējot vien
4. Gultņu defekti
Ritošā elementa gultnis Defekti rada raksturīgu sānu vibrāciju:
- Augstas frekvences komponenti (gultņu defektu frekvences)
- Modulācija ar zemākām frekvencēm, radot sānu joslas
- Bieži vien nepieciešams aploksnes analīze noteikšanai
5. Mehāniskā vaļīgums
Vaļīgi gultņi, pamati vai montāžas skrūves rada:
- Vairākas harmonikas (1X, 2X, 3X utt.)
- Nelineāra reakcija uz piespiešanu
- Neregulāra vai nestabila vibrācija
6. Rotora-statora berzēšana
Rotējošo un nekustīgo daļu saskare rada:
- Subsinhronās komponentes
- Pēkšņas vibrācijas amplitūdas un fāzes izmaiņas
- Iespējama termiskā izliekšanās
Sānu vibrācija salīdzinājumā ar citiem vibrācijas veidiem
Rotējošas mašīnas var vibrēt trīs galvenajos virzienos:
Sānu (radiālā) vibrācija
- Virziens: Perpendikulāri vārpstas asij
- Tipiski cēloņi: Nelīdzsvarotība, nobīde, saliekta vārpsta, gultņu defekti
- Mērījums: Akselerometri vai ātruma sensori uz gultņu korpusiem; tuvuma zondes uz vārpstas
- Dominēšana: Parasti lielākā amplitūdas vibrācijas komponente
Aksiālā vibrācija
- Virziens: Paralēli vārpstas asij
- Tipiski cēloņi: Nepareiza izlīdzināšana, vilces gultņu problēmas, procesa plūsmas problēmas
- Mērījums: Aksiāli uzstādīti akselerometri
- Dominēšana: Parasti zemāka amplitūda nekā laterālajiem, bet diagnosticē noteiktus defektus
Vērpes vibrācija
- Virziens: Griešanās kustība ap vārpstas asi
- Tipiski cēloņi: Zobratu sazobes problēmas, motora elektriskās problēmas, savienojuma problēmas
- Mērījums: Nepieciešami specializēti vērpes vibrācijas sensori vai deformācijas mērinstrumenti
- Dominēšana: Parasti mazi, bet var izraisīt noguruma bojājumus
Sānu vibrācijas režīmi un kritiskie ātrumi
In rotora dinamika, sānu vibrācijas režīmi apraksta vārpstas raksturīgos novirzes modeļus:
Pirmais sānu režīms
- Vienkārša lieces forma (viena loka vai loka)
- Zemākā dabiskā frekvence
- Visvieglāk uzbudināmi nelīdzsvarotības dēļ
- Pirmais kritiskais ātrums atbilst šim režīmam
Otrais sānu režīms
- S veida novirze ar vienu mezgla punktu
- Augstāka dabiskā frekvence
- Otrais kritiskais ātrums
- Svarīgi priekš elastīgi rotori
Augstāki sānu režīmi
- Arvien sarežģītākas formas ar vairākiem mezgliem
- Attiecas tikai uz ļoti ātrgaitas vai ļoti elastīgiem rotoriem
- Var ierosināt lāpstiņas pāreja vai citi augstfrekvences ierosinājumi
Mērīšana un uzraudzība
Mērīšanas parametri
Sānu vibrāciju raksturo vairāki parametri:
- Amplitūda: Kustības lielums, mērīts pārvietojumā (µm, mils), ātrumā (mm/s, in/s) vai paātrinājumā (g, m/s²)
- Biežums: Parasti 1X darbības ātrums vibrācijām, kurās dominē nelīdzsvarotība, bet var ietvert harmonikas un citas frekvences
- Fāze: Maksimālās nobīdes laiks attiecībā pret atskaites atzīmi uz vārpstas
- Orbīta: Faktiskais ceļš, ko iezīmē vārpstas centrs, skatoties no gala
Mērījumu standarti
Starptautiskie standarti sniedz norādījumus par pieņemamiem sānu vibrācijas līmeņiem:
- ISO 20816 sērija: Vibrācijas ierobežojumi dažādiem mašīnu tipiem, pamatojoties uz vidējo kvadrātisko ātrumu
- API 610, 617, 684: Nozares specifiskie standarti sūkņiem, kompresoriem un rotoru dinamikai
- Smaguma zonas: Definējiet pieņemamos, piesardzības un trauksmes līmeņus, pamatojoties uz aprīkojuma veidu un izmēru
Kontrole un mazināšana
Līdzsvars
Līdzsvars ir galvenā metode sānu vibrācijas samazināšanai, ko rada nelīdzsvarotība:
- Vienplaknes balansēšana diska tipa rotoriem
- Divu plakņu balansēšana lielākajai daļai rūpniecisko rotoru
- Modālā līdzsvarošana elastīgiem rotoriem, kas darbojas virs kritiskā ātruma
Izlīdzināšana
Precīza vārpstas izlīdzināšana samazina sānu spēkus, kas rodas nobīdes dēļ:
- Lāzera izlīdzināšanas instrumenti precīzai vārpstas pozicionēšanai
- Termiskās izplešanās ņemšana vērā izlīdzināšanas procedūrās
- Mīksta pēdas korekcija pirms izlīdzināšanas
Slāpēšana
Slāpēšana kontrolē sānu vibrācijas amplitūdas, īpaši kritiskos ātrumos:
- Šķidrumplēves gultņi nodrošina ievērojamu slāpēšanu
- Saspiežamas plēves amortizatori papildu kontrolei
- Atbalsta konstrukciju slāpēšanas apstrāde
Stingrības modifikācija
Mainot sistēmas stingrību, tiek sasniegti kritiskie ātrumi:
- Vārpstas diametra palielināšanās palielina kritiskos ātrumus
- Gultņu laiduma samazināšana palielina pirmo kritisko ātrumu
- Pamatnes nostiprināšana ietekmē kopējo sistēmas reakciju
Diagnostiskā nozīme
Sānu vibrāciju analīze ir mašīnu diagnostikas stūrakmens:
- Tendences: Sānu vibrācijas uzraudzība laika gaitā atklāj attīstošās problēmas
- Kļūmes identificēšana: Vibrācijas frekvence un modelis identificē specifiskus defektu veidus
- Smaguma novērtējums: Amplitūda salīdzinājumā ar standartiem norāda problēmas nopietnību
- Līdzsvarošanas pārbaude: Sānu vibrācijas samazināšana apstiprina veiksmīgu balansēšanu
- Uz stāvokli balstīta apkope: Vibrācijas līmeņi izraisa apkopes darbības
Efektīva sānu vibrāciju pārvaldība ir būtiska rotējošu iekārtu uzticamai un ilgstošai darbībai, padarot to par galveno uzmanības objektu vibrāciju uzraudzības programmās, paredzamās apkopes stratēģijās un rotoru dinamiskās konstrukcijas apsvērumos.
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 