Forstå interferensdiagrammer

Bærbar balanseringsenhet, vibrasjonsanalysator

Enheter

Bærbart balanse- og vibrasjonsanalyseapparat Balanset-1A

Deler

Optisk sensor (lasertakometer)

Komplett vibrasjonsdiagnostikk- og balanseringssett fra Vibromera, inkludert fire vibrasjonssensorer med kabler, en signalgrensesnittmodul, laserturteller med magnetisk stativ, digital vekt, USB-kabel og en bæreveske. Systemet er designet for feltrotorbalansering og tilstandsovervåking på industrielt utstyr.

Enheter

Magnetisk stativ Insize-60-kgf.

Deler

Dynamisk balanseringsenhet "Balanset-1A" OEM

Definisjon: Hva er et interferensdiagram?

En interferensdiagram er et grafisk verktøy som brukes i rotordynamikk å identifisere rotasjonshastighetsområder der eksitasjonsfrekvenser “forstyrrer” (samsvarer med) systemets naturlige frekvenser, og skaper forhold for resonans. Begrepet “interferens” refererer til den problematiske interaksjonen mellom en påtvingende frekvens (fra ubalanse, bladpassering eller andre kilder) og en naturlig frekvens som kan forårsake overdreven vibrasjon.

Selv om det er nært knyttet til Campbell-diagrammet, fokuserer et interferensdiagram ofte spesifikt på å fremheve skjæringspunktene (interferenser) og tilhørende fartssoner som bør unngås eller passeres raskt under drift.

Forholdet til Campbell-diagrammer

I praksis brukes ofte begrepene “interferensdiagram” og “Campbell-diagram” om hverandre, ettersom de viser lignende informasjon. Det finnes imidlertid subtile forskjeller:

Campbell-diagrammets vektlegging

Viser det komplette bildet av hvordan naturlige frekvenser varierer med hastighet
Viser naturlige frekvenskurver som kontinuerlige funksjoner av hastighet
Brukes primært for omfattende rotordynamisk analyse og design

Interferensdiagram Vektlegging

Fokuserer oppmerksomheten på de spesifikke problemområdene – skjæringspunktene
Inkluderer ofte skyggelagte “forbudte soner” rundt kritiske hastigheter
Mer operasjonelt fokus, med vekt på hastighetsområder for å unngå
Kan inkludere flere eksitasjonskilder utover bare ubalanse

Konstruksjon av et interferensdiagram

Et interferensdiagram er konstruert på samme måte som et Campbell-diagram, men med ytterligere operasjonell kontekst:

Grunnleggende elementer

Horisontal akse: Rotasjonshastighet (RPM eller Hz)
Vertikal akse: Eksitasjon eller naturlig frekvens (Hz eller CPM)
Naturfrekvenslinjer: Viser hvordan systemets naturlige frekvenser endres med hastighet
Eksitasjonsordrelinjer: Diagonale linjer for 1X, 2X, 3X og andre eksitasjonskilder

Tilleggsfunksjoner

Uthevede skjæringspunkter: Kritiske hastigheter tydelig merket med symboler eller merknader
Forbudte fartssoner: Skyggelagte bånd rundt hver kritiske hastighet som viser områder som skal unngås
Driftshastighetsområde: Tydelig angitt, ofte som et vertikalt bånd eller et uthevet område
Raskt gjennomkjøringssoner: Hastighetsområder som skal passeres raskt under oppstart/avstengning
Flere eksitasjonskilder: Linjer for bladpasseringsfrekvens, girinngrepsfrekvens, lagerfeilfrekvenser

Typer av interferenser

Et interferensdiagram kan identifisere ulike typer problematiske interaksjoner:

1. Synkron interferens (1X)

Den vanligste typen, hvor ubalansekrefter én gang per omdreining sammenfaller med en naturlig frekvens. Dette er den klassiske kritisk hastighet betingelse.

2. Harmonisk interferens (2X, 3X, osv.)

Høyere harmoniske svingninger i løpehastigheten kan også eksitere resonanser. Vanlige kilder inkluderer:

2X: Fra feiljustering, mekanisk løshet eller asymmetrisk stivhet
3 ganger, 4 ganger: Fra tannhjulskontakter, flerlagslagre eller strukturelle asymmetrier

3. Forstyrrelse av blad-/vingepassering

For turbomaskineri kan bladpasseringsfrekvensen (antall blader × o/min) eksitere strukturelle moduser. Interferensdiagrammet viser hvor bladpasseringsfrekvenslinjer krysser naturlige frekvenser.

4. Subsynkron interferens

Fenomener som oljevirvel (vanligvis ved 0,43X–0,48X) kan skape subsynkrone interferenser som må identifiseres og håndteres.

5. Beatfrekvensinterferens

I koblede systemer eller systemer med flere roterende elementer kan slagfrekvenser fra små hastighetsforskjeller skape interferenser.

Praktisk bruk i maskindesign

Applikasjoner i designfasen

Kritisk hastighetsunngåelse: Sørg for at driftshastighetsområdet ikke overlapper med interferenssoner
Verifisering av separasjonsmargin: Bekreft tilstrekkelige marginer (vanligvis ±15% til ±30%) rundt alle kritiske hastigheter
Styring av eksitasjonskilde: Hvis en interferens ikke kan unngås, reduser amplituden til eksitasjonskilden (forbedre balansen, reduser feiljustering osv.)
Krav til demping: Identifiser hvor det er forbedret demping er nødvendig for å kontrollere resonansvibrasjoner

Modifisering og feilsøking

Når eksisterende maskiner opplever vibrasjonsproblemer, hjelper interferensdiagrammer:

Identifiser om problemet skyldes at man kjører for nær en kritisk hastighet
Evaluer foreslåtte modifikasjoner (lagerendringer, økt masse, stivhetsmodifikasjoner)
Forutsi effektene av hastighetsendringer eller drift med variabel hastighet
Finn ut om problemet kommer fra en uventet eksitasjonskilde

Etablering av forbudte fartssoner

Et sentralt trekk ved interferensdiagrammer er å definere forbudte eller begrensede fartssoner:

Bestemmelse av sonebredde

Bredden på hver forbudte sone avhenger av flere faktorer:

Systemdemping: Lav demping krever bredere soner; høy demping tillater smalere soner
Eksitasjonsamplitude: Sterke eksitasjonskilder krever bredere unngåelsessoner
Operasjonelle konsekvenser: Kritisk utstyr kan kreve mer konservative (bredere) soner
Typiske verdier: ±15% for godt dempede systemer, ±20–30% for dårlig dempede systemer

Driftsprosedyrer

Basert på interferensdiagrammet etableres driftsprosedyrer:

Kontinuerlig drift tillatt: Hastighetsområder uten forstyrrelser
Hurtig traversering kreves: Forbudte soner som må passeres raskt under oppstart/avstengning
Absolutt forbudt: Alvorlige resonanssoner der drift aldri er tillatt

Eksempel: Diagram over turbininterferens

Tenk deg en dampturbin med følgende egenskaper:

Driftshastighet: 3000 o/min (50 Hz)
Første kritiske hastighet: 2400 o/min (40 Hz)
Andre kritiske hastighet: 4200 o/min (70 Hz)
Antall kniver: 60
Bladpasseringsfrekvens ved 3000 o/min: 60 × 50 Hz = 3000 Hz

Interferensdiagrammet viser:

1X Linje krysser første naturlige frekvens: Kritisk hastighet ved 2400 o/min – Forbudt sone: 2040–2760 o/min (±15%)
1X Linje krysser andre naturlige frekvens: Kritisk hastighet ved 4200 o/min – Ikke noe problem, da driftshastigheten er godt under
Driftshastighet (3000 o/min): Trygt mellom to kritiske hastigheter med gode separasjonsmarginer
Bladpasseringsfrekvens: Ved 3000 Hz, ingen interferens med strukturelle moduser i driftsområdet

Operasjonell veiledning:

Under oppstart, akselerer gjennom 2040–2760 o/min-området på under 30 sekunder
Kontinuerlig drift mellom 2800-3200 o/min er akseptabelt
Ikke forsøk å bruke kontinuerlig mellom 2040–2760 o/min.

Avanserte hensyn

Temperatureffekter

Noen interferensdiagrammer inkluderer flere kurver som viser hvordan naturlige frekvenser endres med temperaturendringer (termisk vekst påvirker stivhet og lageregenskaper). Kritiske hastigheter kan endres når maskinen varmes opp.

Last inn effekter

For maskiner der prosessbelastningen påvirker lagerstivhet eller rotoravbøyning betydelig, kan interferensdiagrammer vise kurvefamilier for forskjellige belastningsforhold.

Koblede systemer

Når flere rotorer er koblet sammen (motor-pumpesett, turbin-generatorsett), må interferensdiagrammet ta hensyn til koblede torsjons- og sideveis moduser som kan skape ytterligere kritiske hastigheter.

Lage et interferensdiagram

Fra analytiske modeller

Utvikle endelig elementmodell av rotorlagersystem
Beregn naturlige frekvenser ved flere hastigheter
Plott naturlige frekvenskurver kontra hastighet
Overlegg av eksitasjonsordrelinjer (1X, 2X, bladpassering osv.)
Merk krysspunkter og opprett forbudte soner
Kommenter med driftshastighetsområde og prosedyrer

Fra eksperimentelle data

Utfør oppstarts- og rulleavviklingstester med vibrasjonsovervåking
Generere fossefalltomter eller Bode-plott
Identifiser kritiske hastighetspunkter fra amplitudetopper og faseforskyvninger
Lag interferensdiagram som markerer observerte kritiske hastigheter
Etablere empiriske forbudte soner basert på målte vibrasjonsnivåer

Fordeler for drift og vedlikehold

Interferensdiagrammer gir verdifull veiledning for maskinoperatører og vedlikeholdspersonell:

Tydelige driftsgrenser: Visuell indikasjon av trygge og utrygge hastighetsområder
Oppstarts-/avstengningsprosedyrer: Identifiserer hastigheter for å krysse raskt
Variabel hastighetsdrift: Definerer akseptable hastighetsområder for justerbare hastighetsdrev
Feilsøkingsverktøy: Hjelper med å diagnostisere om vibrasjonsproblemer er hastighetsrelaterte
Planlegging av modifikasjoner: Viser effekten av foreslåtte endringer før implementering
Treningshjelpemiddel: Pedagogisk verktøy for å forstå maskiners dynamiske oppførsel

For kritisk roterende maskineri er interferensdiagrammet et viktig dokument som bør være tilgjengelig for operatører, vedlikeholdsteknikere og teknisk personell, slik at alle forstår maskinens dynamiske egenskaper og bruker den innenfor trygge hastighetsområder.

← Tilbake til hovedindeksen

Hva er et interferensdiagram? Kartlegging av kritisk hastighet

Publisert av admin på oktober 31, 2025 oktober 31, 2025