Mainīga ātruma mašīnu pasūtījumu analīzes izpratne
Pasūtījumu analīze ir specializēts vibrācijas analīze metode, kas izstrādāta iekārtām, kuras nedarbojas ar vienu nemainīgu ātrumu. Tā vietā, lai attēlotu amplitūdu pret fiksētu frekvences asi Hz vai CPM, tā attēlo amplitūdu pret pasūtījumi — vārpstas momentāno darba ātrums. 1. kārtas svārstības atbilst tieši 1× (darba ātrumam), 2. kārtas svārstības — 2× šim ātrumam un tā tālāk. Tā kā analīze tiek attiecināta uz pašu vārpstu, nevis uz pulksteni, kārtas analīze ļauj precīzi noteikt ar ātrumu saistītos komponentus neatkarīgi no tā, kā mašīna paātrinās vai brauc ar inerci.
1. Definīcija: Kas ir pasūtījums?
An pasūtījums ir pamatrotācijas ātruma harmoniskais. Tā kā daudzas iekārtas kļūdas izraisa vibrācijas, kuru frekvences ir vārpstas ātruma veseli daudzkārtņi, spektra attēlošana pēc kārtām ļauj katru maksimumu tieši saistīt ar fizisku cēloni. 1. kārtā gandrīz vienmēr ir nelīdzsvarotība; 2. kārtas ir klasisks rādītājs neatbilstība un noteiktiem neprecizitātes apstākļiem; augstākas veselo skaitļu kārtas attiecas uz zobratu režģis, vane or blade-pass notikumi, kas saistīti ar elementu skaitu rotorā. Karodziņš, kas norāda uz neveselo (fraktīvo) kārtu subsinhronā tādas parādības kā eļļas virpuļi vai siksnas defekti. Īsumā, pasūtījuma ass ir diagnostiska karte, kas pārvietojas kopā ar rotoru.
2. Kāpēc standarta FFT nedarbojas mašīnās ar mainīgu apgriezienu skaitu
Tradicionāls Ātrā Furjē transformācija (FFT) vibrācijas paraugi noteiktā laika intervālā laiks un pieņem, ka ātrums šajā intervālā ir nemainīgs. Mašīnā ar nemainīgu ātrumu tas ir ideāli. Bet, ja vārpsta paātrinās vai palēninās datu vākšanas laikā, katrs ar ātrumu saistītais komponents novirzās pa spektru uzņemšanas laikā. Tā enerģija izplūst pa daudziem blakus esošiem frekvenču intervāliem, radot plašu, zemu, neskaidru izliekumu, nevis skaidru līniju. 1× nelīdzsvarotības maksimums, kam vajadzētu pacelties virs spektra, var izlīdzināties līdz troksnim — to nav iespējams precīzi nolasīt, un tas ir bezjēdzīgs tendences. Šī apmelošana ir tas pats mehānisms, kas slēpjas aiz spektrālā noplūde, ko pastiprina apgriezienu skaita izmaiņas. Pasūtījumu analīze tika izstrādāta tieši, lai to novērstu.
3. Risinājums: pasūtījuma izsekošana
Šī tehnika ir pasūtījumu izsekošana, un tas ir atkarīgs no otrā ievades: a tahometrs (jeb „tacho“), kas no vārpstas raida vienu impulsu katrā apgriezienā. Analizators kā laika bāzi izmanto šo impulsu virkni, nevis savu iekšējo kristāla pulksteni. Tā vietā, lai veiktu paraugu ņemšanu fiksētos laika intervālos (piemēram, ik milisekundi), tas veic paraugu ņemšanu fiksētos angular intervāli (piemēram, katrs pagrieziena leņķis). To sauc par atkārtota paraugu ņemšana leņķa domēnā.
Parasti izmanto divas metodes. Aparatūras (sinhronā) paraugu ņemšana analogā-ciparu pārveidotāju baro tieši no tahometra impulsa fāzes sinhronizēta daudzkārtņa, tādējādi katrs apgrieziens vienmēr nodrošina vienādu paraugu skaitu. Elektroniska (programmatūras) pasūtījumu izsekošana paraugus ar augstu fiksētu frekvenci, pēc tam, izmantojot reģistrēto tahometra laiku, digitāli atkārtoti interpolē ierakstu vienāda leņķa soļos. Abos gadījumos iegūtais pārveidojums tiek izteikts kārtās, nevis Hz. Ja mašīnas ātrums mainās, 1× līnija paliek 1. kārtas joslā kā augsts, šaurs pīķis — izplūdušais signāls pazūd. Tahometrs nodrošina arī fāze atsauce, kas ļauj analizatoram izveidot Bode un Nīkvists līknes paātrinājuma laikā
Galvenā doma: secības analīze sasaista datu ieguvi ar vārpstu leņķis instead of laiks, tādējādi ātrumam sinhronizētās vibrācijas saglabājas precīzas jebkurā apgriezienu skaitā.
4. Galvenās lietošanas jomas
Plūsmas analīze ir neaizstājama visur, kur plūsmas ātrums nav nemainīgs:
- Transportlīdzekļu un dzinēju testēšana: novēršot dzinēja, pārnesumkārbas un piedziņas sistēmas vibrācijas visā apgriezienu diapazonā.
- Wind turbines: rotora ātrums nepārtraukti pielāgojas vējam, tāpēc skatīties uz fiksētu frekvenci nav jēgas — būtiska nozīme ir pasūtījumu analīzei.
- Paaugstināšanās un izlīdzināšanās analīze: vibrāciju reģistrēšana, kad iekārta sāk darboties vai apstājas, ir efektīvs veids, kā noteikt kritiskie ātrumi un rezonanses; pasūtījuma izsekošana nodrošina, ka rezultātā coast-down diagrammas ir skaidras un viegli saprotamas.
- Virzuļdzinēju iekārtas: kompresori un dzinēji, kuru momentānais apgriezienu skaits katrā ciklā svārstās.
- Smagā un pārvietojamā tehnika: zemes rakšanas tehnika, kalnrūpniecības transportlīdzekļi un citi mainīgas ātruma piedziņas mehānismi.
5. Kā tiek attēloti pasūtījumu analīzes dati
Rezultātus var apskatīt vairākos savstarpēji papildinošos formātos:
- Spektra secība: amplitūda pret kārtu skaitu — tāpat kā standarta FFT, bet ar kārtu skaitu uz x ass.
- Waterfall vai kaskādes plot: trīsdimensiju spektru kopums, kas parāda, kā katras kārtas amplitūda mainās atkarībā no ātruma.
- Bode plot: viena izsekotā signāla amplitūda un fāze (parasti 1× vai 2×), attēlota atkarībā no iekārtas apgriezieniem, kas ir paātrinājuma/palēninājuma testu pamatā.
- Kempbela diagramma: kārtas līnijas pārklājas ar sistēmas dabiskajām frekvencēm, tāpēc rezonanse rodas visur, kur kārtas līnija krustojas ar dabiskās frekvences līniju.
A izsekošanas filtrs var reāllaikā izdalīt atsevišķu pasūtījumu apdares darbiem, un Kempbela diagrammas kalkulators palīdz prognozēt, kur šie krustojumi atradīsies, pirms tiek veikti testi.
6. Pasūtījumu analīze praktiskajā darbā
Ražošanas telpās pasūtījumu analīze ir pamats ražošanas plūsmas sabalansēšanai uz iekārtām, kas nespēj uzturēt nemainīgu ātrumu. Pārnēsājams divkanālu mērinstruments, piemēram, Balanset-1A izmanto optisko lāzera tahometru, lai sasaistītu vibrācijas datus ar vārpstas leņķi, tādējādi nosakot 1× nelīdzsvarotības komponenti lauka balansēšana paliek precīzs pat tad, ja ventilatora vai sūkņa apgriezienu skaits slodzes ietekmē mainās. Šī pati tahometra signālu izmantojošā metode ļauj analizatoram atdalīt ar ātrumu sinhrono 1× maksimumu no fiksētas frekvences trokšņiem, piemēram, gultņu defektu frekvences, nodrošinot uzticamu datu nolasīšanu par slodzes punktu. Faktiski tieši kārtības analīze pārvērš mainīgas ātruma mašīnas vibrācijas datus informācijā, uz kuras pamata inženieris var rīkoties — precīzi diagnosticējot jebkura rotora stāvokli, kas darbojas dažādos ātrumos.
