Rotora vibrācijas mezglu punktu izpratne
Definīcija: Kas ir mezglpunkts?
A mezgla punkts (saukts arī par mezglu vai mezglu līniju, apsverot trīsdimensiju kustību) ir noteikta vieta gar vibrējošu rotors kur pārvietojums vai novirze vibrācijas laikā noteiktā punktā paliek nulle dabiskā frekvence. Pat ja pārējā vārpstas daļa vibrē un novirzās, mezgla punkts paliek nekustīgs attiecībā pret vārpstas neitrālo pozīciju.
Mezglpunkti ir pamatiezīmes režīma formas, un to atrašanās vietas sniedz kritisku informāciju rotora dinamika analīze, līdzsvarošana procedūras un sensoru izvietošanas stratēģijas.
Mezglu punkti dažādos vibrācijas režīmos
Pirmais lieces režīms
Pirmajam (pamata) lieces režīmam parasti ir:
- Nulle iekšējo mezglu: Nav nulles novirzes punktu visā vārpstas garumā
- Gultņu atrašanās vietas kā aptuvenie mezgli: Vienkārši balstītās konfigurācijās gultņi darbojas kā gandrīz mezglu punkti
- Maksimālā novirze: Parasti tuvu gultņu laiduma vidum
- Vienkārša loka forma: Vārpstas līkumi vienā gludā līknē
Otrais lieces režīms
Otrajam režīmam ir sarežģītāks modelis:
- Viens iekšējais mezgls: Viens punkts gar vārpstu (parasti tuvu laiduma vidusdaļai), kur novirze ir nulle
- S-līknes forma: Vārpsta liecas pretējos virzienos abās mezgla pusēs
- Divi antinodi: Maksimālās novirzes rodas abās mezgla punkta pusēs
- Augstāka frekvence: Dabiskā frekvence ir ievērojami augstāka nekā pirmajā režīmā
Trešais režīms un augstāks
- Trešais režīms: Divi iekšējie mezglu punkti, trīs antinodi
- Ceturtais režīms: Trīs mezglu punkti, četri antinodi
- Vispārīgais noteikums: N režīmam ir (N-1) iekšējie mezglu punkti
- Pieaugoša sarežģītība: Augstāki režīmi parāda pakāpeniski sarežģītākus viļņu modeļus
Mezglpunktu fiziskā nozīme
Nulles novirze
Mezgla punktā vibrācijas laikā šī režīma dabiskajā frekvencē:
- Sānu nobīde ir nulle
- Vārpsta iet caur savu neitrālo asi
- Tomēr lieces spriegums parasti ir maksimāls (novirzes līknes slīpums ir maksimāls).
- Bīdes spēki mezglos ir maksimāli
Nulles jutība
Spēkiem vai masām, kas pieliktas mezglu punktiem, ir minimāla ietekme uz šo konkrēto režīmu:
- Pievienošana korekcijas svari mezglos efektīvi nelīdzsvaro šo režīmu
- Mezglos novietotie sensori šajā režīmā nosaka minimālu vibrāciju
- Atbalsti vai ierobežojumi mezglos minimāli ietekmē režīma dabisko frekvenci
Praktiskas sekas balansēšanai
Korekcijas plaknes izvēle
Izpratne par mezglu punktu atrašanās vietām nosaka balansēšanas stratēģiju:
Stingriem rotoriem
- Darbojas zem pirmā kritiskā ātruma
- Pirmais režīms nav ievērojami satraukts
- Standarta divu plakņu balansēšana rotora galu tuvumā ir efektīva
- Mezglpunkti nav galvenā problēma
Elastīgiem rotoriem
- Darbojas kritiskā ātrumā vai virs tā
- Jāņem vērā režīma formas un mezglu punkti
- Efektīvas korekcijas plaknes: Jāatrodas antinodu vietās (maksimālie novirzes punkti) vai to tuvumā.
- Neefektīvas atrašanās vietas: Korekcijas plaknēm mezglos vai to tuvumā ir minimāla ietekme uz šo režīmu.
- Modālā līdzsvarošana: Sadalot korekcijas svarus, skaidri ņem vērā mezglu punktu atrašanās vietas
Piemērs: Otrā režīma balansēšana
Apsveriet garu, elastīgu vārpstu, kas darbojas virs pirmā kritiskā ātruma, ierosinot otro režīmu:
- Otrajam režīmam ir viens mezgla punkts laiduma vidusdaļā.
- Visu korekcijas svaru novietošana vidusposma (mezgla) tuvumā būtu neefektīva.
- Optimāla stratēģija: Veiciet korekcijas divās antinodu vietās (abās mezgla pusēs).
- Svara sadalījuma modelim jāatbilst otrā režīma formai, lai nodrošinātu efektīvu līdzsvaru
Sensora novietojuma apsvērumi
Vibrācijas mērīšanas stratēģija
Mezglpunkti kritiski ietekmē vibrācijas monitoringu:
Izvairieties no mezglu atrašanās vietām
- Sensori mezglos šajā režīmā nosaka minimālu vibrāciju
- Var nepamanīt būtiskas vibrācijas problēmas, ja mērījumi tiek veikti tikai mezglos
- Var radīt maldīgu iespaidu par pieņemamu vibrācijas līmeni
Mērķa antinodu atrašanās vietas
- Maksimālā vibrācijas amplitūda antinodos
- Visjutīgākie pret attīstības problēmām
- Parasti gultņu vietās pirmajam režīmam
- Augstākiem režīmiem var būt nepieciešami starpposma mērījumu punkti
Vairāki mērīšanas punkti
- Elastīgiem rotoriem izmēriet vairākās aksiālās vietās
- Nodrošina, ka mezglu pozicionēšanas dēļ netiek palaists garām neviens režīms
- Ļauj eksperimentāli noteikt režīma formas
- Kritiskām iekārtām bieži vien ir sensori katrā gultnī, kā arī vidusposmā
Mezglpunktu atrašanās vietu noteikšana
Analītiskā prognozēšana
- Galīgo elementu analīze: Aprēķina režīma formas un identificē mezglpunktus
- Staru teorija: Vienkāršām konfigurācijām analītiskie risinājumi paredz mezglu atrašanās vietas
- Dizaina rīki: Rotora dinamikas programmatūra nodrošina vizuālu režīma formas attēlošanu ar atzīmētiem mezgliem
Eksperimentāla identifikācija
1. Trieciena (izciļņa) pārbaude
- Ar instrumentētu āmuru sitiet vārpstu vairākās vietās
- Izmēriet reakciju vairākos punktos
- Vietas, kurās noteiktā frekvencē nav reakcijas, ir šī režīma mezglpunkti.
2. Novirzes formas mērīšana darbībā
- Darbības laikā, tuvojot kritiskajam ātrumam, izmēriet vibrāciju daudzās aksiālās vietās
- Attēlojiet novirzes amplitūdu atkarībā no pozīcijas
- Nulles šķērsošanas punkti ir mezglu atrašanās vietas
3. Tuvuma zondes masīvi
- Vairāki bezkontakta sensori visā vārpstas garumā
- Tieši mērīt vārpstas novirzi iedarbināšanas/indēšanas laikā
- Visprecīzākā eksperimentālā metode mezglu identificēšanai
Mezglu punkti pret antinodiem
Mezglu punkti un antinodi ir savstarpēji papildinoši jēdzieni:
Mezglu punkti
- Nulles novirze
- Maksimālais lieces slīpums un spriegums
- Zema efektivitāte spēka pielietošanā vai mērījumos
- Ideāli piemērots atbalsta vietām (samazina pārnesto spēku)
Antinodi
- Maksimālā novirze
- Nulles lieces slīpums
- Korekcijas atsvaru maksimālā efektivitāte
- Optimālas sensoru izvietošanas vietas
- Vislielākās slodzes vietas (kombinētai slodzei)
Praktiski pielietojumi un gadījumu izpēte
Korpuss: Papīra mašīnas rullis
- Situācija: Garš (6 metru) rullis, kas darbojas ar ātrumu 1200 apgr./min, augsta vibrācija
- Analīze: Darbojas virs pirmā kritiskā, ierosinošā otrā režīma ar mezglu vidusposmā
- Sākotnējais līdzsvarošanas mēģinājums: Svaru pievienošana laiduma vidū (ērta piekļuve) ar sliktiem rezultātiem
- Risinājums: Atziņa, ka vidusposms ir mezgla punkts; svari pārdalīti ceturtdaļpunktos (antinodos)
- Rezultāts: Vibrācijas samazināšana ar 85%, veiksmīga modālā balansēšana
Gadījums: Tvaika turbīnu uzraudzība
- Situācija: Jauna vibrācijas uzraudzības sistēma uzrāda zemu vibrāciju, neskatoties uz zināmu nelīdzsvarotību
- Izmeklēšana: Sensors nejauši novietots dominējošā režīma mezglpunkta tuvumā
- Risinājums: Papildu sensori antinodu vietās atklāja faktiskos vibrācijas līmeņus
- Nodarbība: Projektējot uzraudzības sistēmas, vienmēr ņemiet vērā režīma formas
Papildu apsvērumi
Kustīgie mezgli
Dažās sistēmās mezglu punkti mainās atkarībā no darbības apstākļiem:
- Ātruma atkarīga gultņa stingrība maina mezglu atrašanās vietas
- Temperatūras ietekme uz vārpstas stingrību
- No slodzes atkarīga reakcija
- Asimetriskām sistēmām var būt dažādi mezgli horizontālai un vertikālai kustībai
Aptuvenie un patiesie mezgli
- Patiesie mezgli: Precīzi nulles novirzes punkti ideālās sistēmās
- Aptuvenie mezgli: Ļoti mazas (bet ne nulles) novirzes vietas reālās sistēmās ar slāpēšanu un citiem neideāliem efektiem
- Praktiski apsvērumi: Reālie mezgli ir zemas novirzes apgabali, nevis precīzi matemātiski punkti
Izpratne par mezglu punktiem sniedz būtisku ieskatu rotora vibrācijas uzvedībā un ir būtiska elastīgu rotoru efektīvai balansēšanai, optimālai sensoru izvietošanai un pareizai vibrācijas datu interpretācijai rotējošās mašīnās.
Kategorijas:
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 