Zrozumienie holospektrum
Definicja: Czym jest Holospectrum?
Holospektrum (nazywana również pełnym spektrum) jest zaawansowaną techniką analizy częstotliwości w dynamika wirnika przetwarza jednocześnie X i Y (poziomo i pionowo) wibracja pomiary umożliwiające rozdzielenie ruchu wału na składowe precesji do przodu (krążące w tym samym kierunku co obrót) i składowe precesji do tyłu (krążące w kierunku przeciwnym do obrotu). W przeciwieństwie do konwencjonalnych widma holospektrum, które pokazuje jedynie wielkość drgań, wyświetla zarówno częstotliwości dodatnie (do przodu), jak i ujemne (do tyłu), dostarczając kompletnych informacji o kierunku ruchu orbitalnego wirnika, co jest istotne przy diagnozowaniu niestabilności, identyfikowaniu drgań wymuszonych i samowzbudnych oraz charakteryzowaniu dynamicznego zachowania wirnika.
Holospectrum jest używane głównie z sonda zbliżeniowa Pomiary (pary XY) w krytycznych turbosprężarkach, ujawniające zjawiska niewidoczne w standardowych widmach jednoosiowych. To narzędzie diagnostyczne na poziomie eksperckim dla specjalistów dynamiki wirników, rozwiązujących złożone problemy związane z drganiami w turbinach, sprężarkach i generatorach.
Podstawy teoretyczne
Precesja do przodu i do tyłu
- Precesja do przodu: Środek wału obraca się w tym samym kierunku, co obrót wału (najczęściej spotykane)
- Precesja wsteczna: Orbita wału przeciwna do kierunku obrotu (wskazuje na specyficzne problemy)
- Znaczenie: Kierunek wskazuje mechanizm wzbudzenia i rodzaj błędu
Standardowe ograniczenie widma
- Jednoosiowa FFT nie rozróżnia ruchu do przodu od ruchu do tyłu
- Oba pojawiają się jako ten sam składnik częstotliwości
- Utracono informacje o kierunku
- Niejednoznaczność interpretacji
Rozwiązanie Holospectrum
- Przetwarza pomiary XY razem
- Matematycznie oddziela składowe kierunkowe
- Do przodu: częstotliwości dodatnie
- Wstecz: częstotliwości ujemne
- Pełna charakterystyka ruchu wirnika
Aplikacje i diagnostyka
Diagnostyka niestabilności
- Wir olejowy/bicz: Pojawia się przy częstotliwościach ujemnych (początkowa precesja wsteczna)
- Wir pary: Składowa wsteczna subsynchroniczna
- Identyfikacja: Holospectrum natychmiast identyfikuje niestabilność lub brak równowagi
Wibracje wymuszone i samowzbudne
- Brak równowagi (wymuszony): Silny składnik do przodu przy 1×, minimalny składnik do tyłu
- Niestabilność (samowzbudzenie): Znaczny składnik wsteczny
- Wyróżnienie: Wyraźny w holospektrum, niejednoznaczny w widmie standardowym
Wykrywanie tarcia wirnika
- Pocieranie często tworzy elementy wsteczne
- Siły tarcia napędzają precesję odwrotną
- Holospektrum ujawnia ruch wsteczny związany z pocieraniem
Efekty żyroskopowe
- Tryby wirowania do przodu i do tyłu są rozdzielone na różnych częstotliwościach
- Holospektrum wyraźnie pokazuje oba tryby
- Sprawdza poprawność modeli dynamicznych wirnika
Wymagania dotyczące danych
Para pomiarowa XY
- Wymagane są dwa pomiary drgań prostopadłych
- Zwykle z pary sond zbliżeniowych XY
- Muszą być oddalone od siebie przestrzennie o 90°
- Niezbędne jest zsynchronizowane pobieranie próbek
Faza względna
- Relacja kwadraturowa pomiędzy X i Y umożliwia określenie kierunku
- X wyprzedza Y o 90° → do przodu
- X opóźnia się o 90° względem Y → do tyłu
- Dokładność fazy jest krytyczna
Interpretacja
Wyświetlacz holospektralny
- Oś pozioma: Częstotliwość (dodatnia dla kierunku do przodu, ujemna dla kierunku do tyłu)
- Oś pionowa: Amplituda
- Środek zerowy: Częstotliwość zerowa w środku wykresu
- Prawa strona: Składowe precesji do przodu (+1×, +2×, itd.)
- Lewa strona: Składowe precesji wstecznej (-1×, -2× itd.)
Typowe wzory
Zdrowy wirnik
- Duża składowa do przodu przy +1× (niezrównoważenie)
- Małe lub żadne elementy wsteczne
- Oznacza normalne wymuszone drgania
Wir olejowy
- Istotna składowa przy ujemnej częstotliwości podsynchronicznej
- Przykład: -0,45× (wstecz przy 45% prędkości wirnika)
- Diagnostyka niestabilności wywołanej przez łożysko
Niewspółosiowość
- Silny komponent do przodu +2×
- Minimalny tył
- Potwierdza drgania wymuszone wynikające z niewspółosiowości
Zalety
Jasność diagnostyczna
- Natychmiast odróżnia niestabilność od braku równowagi
- Identyfikuje stany tarcia wirnika
- Charakteryzuje złożony ruch wirnika
- Zmniejsza niejednoznaczność diagnostyczną
Kompletność
- Pełne informacje o ruchu orbitalnym
- Brak utraty informacji (w porównaniu z analizą jednoosiową)
- Pełny obraz dynamiki wirnika
Ograniczenia
Wymaga pomiarów XY
- Nie dotyczy danych jednoosiowych
- Wymaga par sond zbliżeniowych lub zsynchronizowanych akcelerometrów
- Droższe urządzenia
Złożoność
- Bardziej złożone niż standardowe widmo
- Wymaga zrozumienia koncepcji precesji
- Interpretacja wymaga wiedzy specjalistycznej
- Nierutynowa technika analizy
Ograniczone zastosowanie
- Głównie w przypadku problemów z dynamiką wirnika
- Mniej przydatne w przypadku uszkodzeń łożysk i przekładni
- Narzędzie specjalistyczne, nie do zastosowań ogólnych
Kiedy używać Holospectrum
Odpowiednie przypadki
- Podejrzenie niestabilności wirnika
- Badanie drgań subsynchronicznych
- Diagnoza tarcia
- Krytyczne rozwiązywanie problemów z turbosprężarkami
- Walidacja dynamiki wirnika
Niepotrzebne do
- Rutynowe niewyważenie lub niewspółosiowość
- Analiza wad łożysk
- Pomiary jednoosiowe
- Ogólne przeglądy maszyn
Analiza holospektralna to zaawansowana technika diagnostyki dynamiki wirnika, zapewniająca pełną charakterystykę ruchu orbitalnego poprzez oddzielenie składowych precesji do przodu i do tyłu. Chociaż wymaga specjalistycznych pomiarów XY i wiedzy specjalistycznej, holospektralna dostarcza unikalnych informacji diagnostycznych – szczególnie w zakresie niestabilności i tarć – nieosiągalnych za pomocą konwencjonalnej analizy widmowej w jednej osi. Dzięki temu jest ona niezbędnym narzędziem do specjalistycznej analizy złożonych problemów dynamiki wirnika w krytycznych maszynach wirnikowych.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 