Vārpstas orbītas diagrammas izpratne vibrācijas analīzē
A vārpstas orbīta ir grafiks, kas attēlo trajektoriju, ko vienā vai vairākos apgriezienos iezīmē rotējošas vārpstas ģeometriskais centrs. Tas ir divdimensionāls attēlojums vārpstas kustībai tās gultņa klīrenss, it kā jūs skatītos tieši uz vārpstas galu. Šo spēcīgo diagnostikas rīku iegūst, uzstādot pāri bezkontakta tuvuma zondes 90 grādu leņķī — parasti X-Y konfigurācijā — un attēlojot to vienlaicīgos pārvietojuma signālus attiecībā viens pret otru, nevis pret laiku.
1. Kāpēc orbītas diagramma ir tik noderīga
Standarta laika viļņa forma vai FFT spektrs rāda tādu lielumu kā vibrācija vienā virzienā. Orbītas diagramma apvieno divus perpendikulārus virzienus, sniedzot pilnīgu priekšstatu par vārpstas dinamisko kustību, ļaujot analītiķiem vizualizēt kustības faktisko formu un virzienu, nevis to tikai secināt. Šis papildu dimensijas elements sniedz nenovērtējamas norādes dažādu defektu diagnosticēšanai, tāpēc orbīta ir rotora dinamika analīze — jo īpaši attiecībā uz ātrgaitas, kritiskām iekārtām, kas aprīkotas ar šķidruma plēvi slīdgultņi, piemēram, turbīnas, kompresori un lieljaudas ģeneratori.
Tā kā devēji mēra nobīdi tieši pret gultni, orbīta parāda ne tikai to, cik tālu vārpsta pārvietojas, bet arī to, kur tā atrodas savā klīrensa diapazonā — informācija, ko uz korpusa uzstādītais akselerometrs vienkārši nevar nodrošināt. Pievienojot tādu ierīci kā tahometrs vai Keyphasor marķējums iezīmē katru apgriezienu orbītā, fiksējot tā fāze un padarot precesijas virzienu nepārprotamu.
2. Kā interpretēt orbītu formas
Orbītas forma, izmērs un orientācija ir tiešie rādītāji spēkiem, kas iedarbojas uz rotoru. Prasmīgs analītiķis var diagnosticēt mašīnas stāvokli, vienkārši aplūkojot orbītas formu.
Apļveida vai elipsveida orbīta
Vienkārša apļveida vai eliptiska orbīta, kuras centrs atrodas gultnī, parasti liecina par stabilu rotora darbību, kurā dominē viena frekvence — visbiežāk nelīdzsvarotība. Orbīta būs apļveida, ja gultņu balsta stingrība abos virzienos ir vienāda (izotropiska), un eliptiska, ja stingrība horizontālā un vertikālā virzienā atšķiras (anizotropiska), kas praksē ir ļoti izplatīts gadījums, jo lielākā daļa mašīnu vertikālā virzienā ir stingrāka nekā horizontālā.
Izkropļota, 8. attēla vai banāna formas orbīta
Ja orbīta atšķiras no vienkāršas elipses, vārpstas kustību ietekmē vairāki frekvences faktori:
- A "Banāna" vai pusmēness formas orbīta bieži vien ir saistīts ar vārpstu nesakritība, kurā ir gan 1×, gan 2× frekvences.
- A astoņnieka formas ir klasiskas pazīmes, kas liecina par izteiktu 2× komponenti, – tipisks vārpstu nesakritības rādītājs. 8-veida līnija ar iekšējo cilpu bieži norāda uz nopietnāku stāvokli vai berzes klātbūtni.
Orbītas ar līkumiem vai asiem stūriem
Asas virziena izmaiņas, plakani plankumi vai "locījumi" orbītā ir spēcīgi pierādījumi par rotora un statora berze. Tie liecina, ka vārpstas kustība uz brīdi tiek ierobežota, kad tā saskaras ar nekustīgu detaļu, piemēram, gultni, blīve, vai iekārtas korpuss.
Ļoti neregulāras orbītas
Orbīta, kas ir nepastāvīga, nestabila vai šķiet pārpildīta ar „trokšņiem“, var liecināt par tādām problēmām kā nopietns mehānisks vaļīgums, šķidruma izraisīta nestabilitāte, piemēram, eļļas virpulis vai oil whip, vai arī turbulentu plūsmu apstākļi sūkņā vai kompresorā.
3. Precesijas virziens: uz priekšu vai atpakaļ
Virziens, kādā tiek izsekota orbīta, attiecībā pret vārpstas rotācijas virzienu, pats par sevi ir galvenais diagnostiskais faktors:
- Priekšējā precesija: Orbītas līnijas virzās tajā pašā virzienā kā vārpstas rotācija. Tas ir normāls rādītājs tādiem spēkiem kā nelīdzsvarotība.
- Apgriezta precesija: Orbītas trajektorija ir pretēja vārpstas rotācijas virzienam. Tas ir neparasts stāvoklis un var liecināt par vārpstas plaisa, spēcīga berze vai noteikti šķidruma izraisītas nestabilitātes veidi.
Lai atšķirtu šos divus, ir nepieciešams fāzes marķējums, kas atrodas vienu reizi apgriezienā; bez tā orbīta parāda formu, bet ne virzienu, kurā tā tiek izieta, un tādējādi zūd diagnostiskā atšķirība.
4. Orbīta lauka diagnostikā
Pastāvīgi uzstādīti tuvinājuma devēji, kas sniedz datus uzraudzības sistēmai, ir klasisks risinājums, lai noteiktu rotācijas trajektoriju lielām kritiskām iekārtām, taču pamatprincips — divi perpendikulāri pārvietojuma signāli, kas attēloti viens pret otru ar fāzes atsauci — ir vienlīdz pieejams arī lauka inženierim. Pārnēsājams divkanālu mērinstruments, piemēram, Balanset-1A vienlaikus mēra sinhrono amplitūdu un fāzi divās plaknēs, tāpēc, tiklīdz orbīta vai spektrs to ir apstiprinājis, nelīdzsvarotība ir dominējošais spēks, un šī pati struktūra tiek saglabāta arī lauka balansēšana un izlabotā stāvokļa pārbaude. Ja orbīta liecina par nevienmērīgu līdzsvarošanu, berzi vai nestabilitāti, šis secinājums liek darbu virzīt uz līdzsvarošanu vai mehānisku labojumu, nevis uz balansēšanu.
Pārvietojuma orbīta salīdzinājumā ar ātruma orbītu
Šie divi mērījumi nav viens un tas pats, un atšķirība nosaka, ko jums vispār ir tiesības secināt no attēla. Divi tuvuma devēji nolasa vārpstas ( pārvietojums ) attiecībā pret gultni, tāpēc grafiks ir patiesa karte tam, kur tapa atrodas sava brīvlaiduma robežās, un tā paša signāla līdzstrāvas (DC) daļa dod vārpstas centra līnija. Pārnēsājams divkanālu analizators ar akselerometriem, kas nostiprināti pie gultņu korpusiem, zīmē divus kanālus ( ātrums ) pret otru, mm/s: tas, ko redzat, ir korpusa kustība, nevis vārpstas atrašanās vieta.
Tas, kas pārdzīvo devēja maiņu, ir ģeometrija. Formu, orientāciju un precesijas virzienu nosaka uz rotoru iedarbojošos spēku raksts, nevis sensors, tāpēc joprojām parādās pazīstamās formu saimes — gluda elipse, kad dominē 1×, pusmēness vai astotnieks, kad ir izteikta 2× sastāvdaļa, saplacinātas malas un lūzumi, kad kaut kas berzējas. Tas, kas nepārdzīvo, ir absolūtā pozīcija: ātruma orbīta nepasaka, cik daudz brīvlaiduma vēl atlicis, un to nevar pārrēķināt vārpstas kustības mikrometros. Izmantojiet to laukā, lai noteiktu defekta saimi; pēc tuvuma devējiem sniedzieties tad, kad jautājums ir, kur vārpsta faktiski griežas.
Kur orbīta atrodas Balanset programmatūrā
Ierīcē Balanset-1A orbīta ir viena no vibrācijas mērītāja loga cilnēm, ko atver ar taustiņu F5 no galvenā loga; logam nepieciešama ierīces aparātprogrammatūra 5.5.0 vai jaunāka. Cilne “X-Y Orbit” zīmē 1. kanālu vienā asī pret 2. kanālu otrā, ar asu mērogu 1:1, tāpēc riņķis ekrānā ir patiešām riņķis, nevis nevienlīdzīgu asu artefakts. Četrkanālu ierīcē Balanset-4A zem pirmās tiek zīmēta otra orbīta 3. un 4. kanālam.
Pārslēgs virs grafika nosaka, kas tiek zīmēts:
| Režīms | Kas tiek attēlots | Kad tas ir pareizais skats |
|---|---|---|
| Unsynced | Neapstrādāta trajektorija, bez apgrieziena atsauces | Tahometrs nav pieejams vai vēlaties redzēt visu, ko signāls satur |
| Sync (raw) | Jaunākie apgriezieni pārklāti attēloti, saskaņoti ar tahometra atzīmi | Atkārtojamības novērtēšana — stabila, slēgta figūra nozīmē, ka kustība atkārtojas apgriezienu pēc apgrieziena |
| 1× | Tikai rotācijas komponente: tīra elipse, kas atbilst V·o un F rādījumiem | Nelīdzsvarotības vektora apstiprināšana pirms balansēšanas |
Bez tahometra atzīmes abiem sinhronizētajiem režīmiem nav ar ko sinhronizēties, programma to norāda grafika nosaukumā, un “Unsynced” kļūst par vienīgo godīgo skatu. Tā ir 3. sadaļā minētā apgalvojuma praktiskā izpausme: bez atsauces reizi apgriezienā nav precesijas virziena.
Skaitļu lasīšana blakus orbītai
Lodziņi blakus grafikam rāda trīs vērtības katrai mērīšanas plaknei, un kopā tā ir ātrākā pieejamā pamatpārbaude, pirms sākat formu interpretēšanu:
- V·s — platjoslas RMS ātrums visā darba joslā, mm/s.
- V·o — tikai 1× komponente, rotācijas frekvencē, mm/s.
- F — tas fāze šīs 1× komponentes, grādos.
Rotācijas komponente pēc definīcijas ir daļa no kopsummas, tāpēc V·o nekad nevar pārsniegt V·s, un to attiecība paredz orbītas formu, pirms vēl esat to apskatījuši. Kad V·o ir tuvu V·s, gandrīz visa enerģija ir pie 1×, orbīta saplok par tīru elipsi, un nelīdzsvarotība ir dominējošais spēks. Kad V·o ir ievērojami mazāks, atšķirība ir harmonikas un platjoslas troksnis — un tieši šis atlikums izliec elipsi par 2. sadaļā aprakstītajiem pusmēnešiem, astotniekiem un lūzumiem. Stipri deformēta orbīta kopā ar V·o ≈ V·s ir pretruna, un pirmais, kas jāpārbauda, ir mērinstrumenti.
Zem katras plaknes atrodas stabilitātes josla: pelēka, kamēr rādījums vēl dreifē, zaļa, kad pēdējo divpadsmit plūsmas vērtību variācijas koeficients nokrītas zem 10 %, oranža, kad izkliede pārsniedz 20 %. Orbīta, kas uzņemta, kamēr josla ir oranža, nav diagnoze — tā ir fotogrāfija no mašīnas, kas vēl nav nomierinājusies.
Formas apstiprināšana pēc spektra
Orbīta pasaka, ka kaut kas deformē elipsi; spektrs pasaka, kura kārta ir atbildīga. Tā paša loga cilne “Wave Spectrum” rāda augšā viļņa formu un apakšā ātruma spektru, ar pārtrauktām vadlīnijām, kas novietotas tieši izmērītā rotācijas ātruma daudzkārtņos, nevis pie tuvākā augstā stabiņa — tāpēc pīķis, kas nesakrīt ar savu marķieri, vispār nav vārpstas ātruma harmonika un pieder gultņiem, zobratu ieejai vai lāpstiņu pārejas vietai. Dominējošs 2× blakus pusmēness vai astotnieka formas orbītai ir pazīme: vārpstu nesakritība; pīķis starp 0,43× un 0,48× zem dreifējošas, nestabilas orbītas ir pazīme: eļļas virpulis; platjoslas saturs ar saplacinātām orbītas malām ir pazīme: berzēt.
Selektors zem grafika pārslēdz spektru starp ātrumu un paātrinājumu. Spriežot par orbītu, jāizmanto ātruma ass, jo pati orbīta ir zīmēta no ātruma kanāliem.
Orbītas vērošana rezonanses laikā
Orbīta ir momentuzņēmums vienā ātrumā, un forma var pilnībā mainīties dažus simtus apgriezienu tālāk. Cilne “Run-down” tā vietā ieraksta visu izskrējienu: amplitūda un fāze 1× tiek reģistrētas attiecībā pret krītošo ātrumu, viena neapstrādāta vērtība uz apgriezienu bez izlīdzināšanas, līdz apstāšanās slieksnim, ko var iestatīt jebkur no 100 līdz 2000 apgr./min, pēc noklusējuma 300. Rezonanse pieteicas kā amplitūdas pīķis, kam pievienojas fāzes pagrieziens par aptuveni 180° — tas pats kritiskais ātrums, ko Kempbela diagramma paredz vietā, kur ierosmes līnija krusto pašfrekvences līkni. Pilnais izskrējiena pārskats saglabā darba ātrumā uzņemto X-Y orbītu kopā ar šīm līknēm, tāpēc forma un rezonanšu karte nonāk vienā dokumentā.
5. Ko parāda orbītas grafiks
Kopumā vienā orbītas diagrammā uzreiz var iegūt plašu informāciju:
- Vārpstas vibrācijas kopējā amplitūda.
- – Vārpstas kustības forma, kas palīdz noteikt defekta veidu.
- Precesijas virziens — uz priekšu vai atpakaļ.
- Vārpstas vidējā atrašanās vieta gultņa spēles robežās — tās vārpstas centra līnija.
Analizējot kopā ar FFT spektru un laika signāla formu, orbīta ļauj analītiķim iegūt ļoti ticamus un detalizētus diagnoze par mašīnas dinamisko uzvedību — apvienojot „cik daudz“, „kāda forma“ un „kādā virzienā“ vienā izšķirošā kopainā.
