Zrozumienie przemieszczenia wibracyjnego

Definicja: Czym jest przemieszczenie w drganiach?

Przemieszczenie Jest miarą całkowitej odległości, jaką drgający obiekt pokonuje od położenia spoczynkowego (równowagi). Określa ona „jak daleko” dany element porusza się tam i z powrotem. Jako najprostsza reprezentacja ruchu drgającego, przemieszczenie jest podstawowym parametrem w analizie drgań, szczególnie w zastosowaniach o niskiej częstotliwości i do oceny luzów mechanicznych.

Dlaczego i kiedy mierzyć przemieszczenie

Chociaż prędkość jest najczęściej spotykanym parametrem określającym ogólny stan maszyny, w kilku określonych, krytycznych scenariuszach preferowaną miarą jest przemieszczenie:

• Analiza niskiej częstotliwości: Energia drgań jest proporcjonalna do przemieszczenia przy bardzo niskich częstotliwościach. W przypadku maszyn wolnoobrotowych (zwykle poniżej 600 obr./min lub 10 Hz), takich jak duże wentylatory, chłodnie kominowe i maszyny papiernicze, przemieszczenie jest najbardziej czułym i reprezentatywnym wskaźnikiem intensywności drgań.
• Ocena prześwitów: Przemieszczenie zapewnia bezpośredni pomiar fizycznego ruchu części. Jest to kluczowe dla określenia, czy obracający się wał ma wystarczający luz, aby uniknąć ocierania się o nieruchome elementy, takie jak łożyska lub uszczelnienia.
• Ugięcie konstrukcyjne: Podczas analizy ruchu konstrukcji, takich jak podstawy, ramy czy rurociągi, przemieszczenia służą do zrozumienia kształtów drgań i zapewnienia, że ugięcia mieszczą się w granicach projektowych.
• Wyważanie wirników wolnoobrotowych: Podczas wyważania dużych, wolno obracających się wirników, w celu określenia stopnia niewyważenia często stosuje się pomiary przemieszczenia.

Jednostki i miary

Jednostki wspólne

Przemieszczenie wibracyjne jest zazwyczaj wyrażane w jednej z dwóch jednostek:

• Mils: Standard branżowy w Stanach Zjednoczonych, w którym 1 mila równa się jednej tysięcznej cala (0,001 cala).
• Mikrometry (µm): Standardowa jednostka SI, w której 1 mikrometr odpowiada jednej milionowej metra. (1 mil ≈ 25,4 µm).

Przemieszczenie jest prawie zawsze mierzone w Szczyt-szczyt (Pk-Pk) jednostek, ponieważ wartość ta przedstawia całkowity przesuw elementu, co jest najważniejszym czynnikiem przy analizie luzu.

Jak się to mierzy?

Przemieszczenie można mierzyć na kilka sposobów:

1. Sondy zbliżeniowe: Jest to najpopularniejsza metoda pomiaru drgań wału. Bezkontaktowa sonda wiroprądowa jest zamontowana na nieruchomym elemencie i mierzy zmienną szczelinę między jej końcówką a obracającym się wałem. W ten sposób bezpośrednio mierzy się względne przemieszczenie wału.
2. Integracja z akcelerometrów: Standardowy akcelerometr mierzy przyspieszenie. Jego sygnał można raz elektronicznie zintegrować, aby uzyskać prędkość, a drugi raz, aby uzyskać przemieszczenie. Jest to powszechna cecha nowoczesnych kolektorów danych, ale może być podatny na szumy i błędy przy bardzo niskich częstotliwościach.
3. Czujniki przemieszczenia laserowego: Te bezkontaktowe czujniki wykorzystują wiązkę laserową w celu zapewnienia niezwykle dokładnych pomiarów przemieszczenia.

Rola przemieszczenia w diagnostyce

Chociaż wysokie przemieszczenie przy częstotliwości obrotowej wału (1x obr./min) w maszynie wolnoobrotowej często wskazuje na niewyważenie, jego podstawowa wartość diagnostyczna wynika z jego związku z prędkością i przyspieszeniem. Dla danej energii drgań:

• Na niskie częstotliwości, przemieszczenie będzie miało największą amplitudę.
• Na częstotliwości średnie, prędkość będzie miała największą amplitudę.
• Na wysokie częstotliwości, przyspieszenie będzie miało największą amplitudę.

Z tego powodu analitycy wykorzystują przemieszczenie, aby skupić się na zjawiskach o niskiej częstotliwości, które mogą być całkowicie niewidoczne w widmie przyspieszenia. Maszyna może być poddawana silnym, szkodliwym ruchom o niskiej częstotliwości, generującym bardzo małe przyspieszenie, co sprawia, że przemieszczenie staje się kluczowym elementem kompletnego zestawu narzędzi diagnostycznych.

← Powrót do indeksu głównego