Zrozumienie fazy w analizie drgań

Definicja: Czym jest faza wibracji?

Faza Faza to miara opisująca zależność czasową między dwoma sygnałami lub, częściej, czas sygnału wibracji względem określonego punktu odniesienia na obracającym się wale. Jest to miara „miejsca” występowania wibracji w odniesieniu do obrotu wału. Fazę zazwyczaj mierzy się w stopniach, od 0° do 360°, co odpowiada jednemu pełnemu obrotowi wału.

Podczas gdy amplituda informuje nas, „jak mocno” wibruje maszyna, a częstotliwość informuje nas, „jak szybko”, faza informuje nas, „jak się porusza”. Dzięki temu faza jest skutecznym narzędziem rozróżniania różnych usterek, które mogą występować przy tej samej częstotliwości.

Jak mierzy się fazę?

Do pomiaru fazy potrzebne są dwa sygnały:

1. Sygnał wibracyjny: Jest to główny sygnał z akcelerometru lub sondy zbliżeniowej mierzącej drgania maszyny.
2. Sygnał referencyjny: Jest to impuls czasowy podawany raz na obrót, dostarczany przez tachometrTachometr jest skierowany na odblaskowy kawałek taśmy lub rowek wpustowy na wale, generując precyzyjny impuls za każdym razem, gdy znak odniesienia przechodzi przez czujnik.

Analizator drgań mierzy następnie opóźnienie czasowe między impulsem tachometru a pierwszym dodatnim szczytem sygnału drgań przy określonej częstotliwości (zwykle 1x prędkości biegu). Przelicza to opóźnienie na kąt, który jest odczytem fazy. Odczyt fazy 90° oznacza, że szczyt drgań występuje po ćwierć obrotu od znacznika odniesienia tachometru.

Moc diagnostyczna analizy fazowej

Faza to nie tylko liczba; dostarcza ona kluczowych informacji o charakterze ruchu. Poprzez odczyty fazy w różnych miejscach maszyny, analityk może potwierdzić lub wykluczyć konkretne diagnozy.

Potwierdzenie braku równowagi

Klasyczny przypadek prostego niewyważenia wykazuje podobne odczyty fazy (zwykle w zakresie ±30°) mierzone w tym samym kierunku promieniowym (np. w poziomie) na obu łożyskach wirnika. Oznacza to, że cały wirnik porusza się razem, „ciągnięty” w tym samym kierunku w tym samym czasie przez punkt ciężkości.

Diagnozowanie nieprawidłowego ustawienia

Faza to jeden z najpewniejszych sposobów diagnozowania niewspółosiowości wałów. Podczas pomiarów fazy osiowej po obu stronach sprzęgła, Przesunięcie fazowe o 180° (±30°) to podręcznikowy wskaźnik niewspółosiowości kątowej. Odczyt ten pokazuje, że gdy jeden wałek porusza się do wewnątrz (dodatni ruch osiowy), drugi wałek porusza się na zewnątrz (ujemny ruch osiowy), co jest wyraźnym sygnałem ruchu obrotowego sprzęgła.

Rozróżnianie niewyważenia od wygiętego wału

Zarówno niewyważenie, jak i wygięty wał mogą powodować drgania o wysokiej częstotliwości (1x obr./min). Analiza fazowa pozwala je rozróżnić. Pomiar fazy osiowej na obu końcach tego samego wału silnika lub pompy, 180° różnicy faz wskazuje na wygięcie wału. Końce wału poruszają się w przeciwnych kierunkach podczas obrotu „dzioba”.

Identyfikacja luźności konstrukcyjnych lub pękniętych fundamentów

Gdy odczyty fazy są nieregularne, niestabilne lub niepowtarzalne, często sugeruje to luz mechaniczny. Jeśli odczyty fazy ulegają znacznej zmianie podczas porównywania podstawy maszyny z jej podstawą, wskazuje to na luźną śrubę kotwiącą lub pęknięty fundament.

Potwierdzenie rezonansu

Gdy prędkość maszyny przechodzi przez rezonans (prędkość krytyczną), faza drgań 1x ulegnie charakterystycznemu przesunięciu o 90° dokładnie w punkcie szczytowym rezonansu oraz o pełne 180°, gdy przejdzie przez cały obszar rezonansu. To definitywny sposób potwierdzenia stanu rezonansu.

Krytyczne narzędzie do równoważenia

Faza jest również niezbędna dla wyważanie wirnikaOdczyt fazy bezpośrednio wskazuje położenie kątowe „punktu ciężkości” na wirniku względem znaku odniesienia. Wskazuje to technikowi, gdzie dokładnie umieścić ciężarek korekcyjny, aby zniwelować niewyważenie.

Podsumowując, bez pomiaru fazy analityk drgań dysponuje jedynie fragmentem obrazu. Analiza fazy dostarcza kluczowego kontekstu dotyczącego ruchu maszyny, co pozwala na znacznie większą pewność diagnostyczną.

← Powrót do indeksu głównego