Разбирање на анализата на редови за машини со променлива брзина
Анализа на редови е специјализирана анализа на вибрации техника создадена за машини што не работат со единствена, постојана брзина. Наместо да ја прикажува амплитудата наспроти фиксна фреквентна оска во Hz или CPM, таа ја прикажува амплитудата наспроти редови — повеќекратници на моменталната брзина на вратилото работна брзина. Првиот ред е вибрацијата при точно 1× (работна брзина), вториот ред е 2× од таа брзина, и така натаму. Со врзување на анализата за самото вратило наместо за часовникот, анализата на редови ги задржува компонентите поврзани со брзината остри без оглед на тоа како машината забрзува или успорува.
1. Дефиниција: Што е ред?
Еден ред е хармоник на основната ротациона брзина. Бидејќи толку многу дефекти на машините предизвикуваат вибрации при целобројни повеќекратници на брзината на вратилото, изразувањето на спектарот во редови директно го поврзува секој врв со физичка причина. Првиот ред речиси секогаш носи дебаланс; вториот ред е класичен показател за неосовиненост и одредени состојби на разлабавеност; повисоките целобројни редови се однесуваат на запчесто спрегнување, лопаткови или поминување на сечила настани поврзани со бројот на елементи на роторот. Нецелобројните (фракциони) редови укажуваат на суб-синхрони феномени како маслен вител или дефекти на ремени. Накратко, оската на редови е дијагностичка карта што патува заедно со роторот.
2. Зошто стандардниот FFT потфрла кај машините со променлива брзина
Конвенционален Брза Фуриеова трансформација (FFT) зема примероци од вибрациите во фиксен прозорец на време и претпоставува дека брзината е постојана за тој прозорец. Кај машина со постојана брзина ова е совршено. Но ако вратилото забрза или успори додека се собираат податоците, секоја компонента поврзана со брзината се поместува низ спектарот за време на снимањето. Нејзината енергија се размачкува низ многу соседни фреквентни делчиња, создавајќи широка, ниска, нејасна грпка наместо чиста линија. Врв на дебаланс при 1× што треба да доминира над спектарот може да се сведе на шум — невозможен за точно читање и бескорисен за тренд. Ова размачкување е истиот механизам зад спектрално истекување, засилен со менувањето на вртежите (RPM). Анализата на редови е развиена специјално за да го совлада тоа.
3. Решението: следење на редови
Техниката што го овозможува ова е следење на редослед, и таа зависи од втор влезен сигнал: тахометар (или “тахо”) што испорачува импулс еднаш по вртеж од вратилото. Анализаторот ја третира оваа низа импулси — а не својот внатрешен кварцен часовник — како временска основа. Наместо да зема примероци во фиксни временски интервали (на пример, на секоја милисекунда), тој зема примероци во фиксни аголна интервали (на пример, на секој степен од вртењето). Ова е познато како повторно семплирање во аголниот домен.
Вообичаени се два методи. Хардверско (синхроно) земање примероци го управува аналогно-дигиталниот претворувач директно од фазно-заклучен повеќекратник на тахо-импулсот, така што секој вртеж секогаш дава ист број примероци. Пресметано (софтверско) следење на редови зема примероци со висока фиксна стапка, а потоа дигитално ја реинтерполира снимката на чекори со еднаков агол користејќи го снименото тахо-тајмирање. Во секој случај, добиената трансформација е изразена во редови, а не во Hz. Ако машината ја менува брзината, линијата 1× останува на место во делчето на првиот ред како висок, тесен врв — размачкувањето исчезнува. Тахометарот исто така обезбедува фаза референца, што му овозможува на анализаторот да гради Bode и Најквист дијаграми при пуштањето.
Клучна идеја: анализата на редови го заклучува собирањето на податоци за вратилниот агол наместо време, така што вибрациите синхронизирани со брзината остануваат остри при секој вртеж (RPM).
4. Клучни примени
Анализата на редови е неопходна секаде каде што брзината не е постојана:
- Тестирање на возила и мотори: разделување на вибрациите од моторот, менувачот и преносот низ целиот опсег на вртежи (RPM).
- Ветерни турбини: брзината на роторот постојано го следи ветрот, така што приказ со фиксна фреквенција е бесмислен — анализата на редови е неопходна.
- Анализа на пуштање и запирање: снимањето на вибрациите додека машината се пушта или запира е моќен начин за лоцирање на критични брзини и резонанции; следењето на редови ги задржува добиените успорување дијаграми чисти и читливи.
- Клипни машини: компресори и мотори чија моментална брзина осцилира во рамките на секој циклус.
- Тешка и мобилна механизација: машини за земјени работи, рударски возила и други погони со променлива брзина.
5. Како се прикажуваат податоците од анализата на редови
Резултатите се прегледуваат во неколку комплементарни формати:
- Спектар на редови: амплитуда наспроти редови — како стандарден FFT, но со редовите на x-оската.
- Водопад или каскаден дијаграм: наредена 3-D група спектри на редови што покажува како амплитудата на секој ред се менува со промената на брзината.
- Бодеов дијаграм: амплитуда и фаза на еден следен ред (обично 1× или 2×) прикажани наспроти брзината на машината, основата на тестирањето при забрзување/успорување.
- Кембелов дијаграм: линии на редови преклопени врз сопствените фреквенции на системот, така што резонанца се појавува секаде каде што линија на ред ја пресекува линијата на сопствена фреквенција.
A филтер за следење може да изолира еден ред во реално време за фина корекција, а Калкулатор за Кембелов дијаграм помага да се предвиди каде ќе се случат тие пресеци пред тестирањето.
6. Анализа на редови во практична теренска работа
Во производствениот погон, анализата на редови го поддржува балансирањето на машини што не одржуваат постојана брзина. Преносен двоканален инструмент како што е Balanset-1A го користи својот оптички ласерски тахометар за да ги поврзе податоците за вибрации со аголот на вратилото, така што компонентата на дебаланс 1× што ја мери за балансирање на терен останува чиста дури и на вентилатор или пумпа чиј број на вртежи се менува под оптоварување. Истиот пристап заснован на тахометар му овозможува на анализаторот да го одвои 1× врвот синхронизиран со брзината од шумот со фиксна фреквенција како што е фреквенции на дефекти на лежиштата, давајќи веродостојно читање на тешката точка. Всушност, анализата на редови е она што ги претвора податоците за вибрации од машина со променлива брзина во нешто на што инженерот може да реагира — точно дијагностицирајќи ја состојбата на секој ротор што работи во опсег на брзини.
