Zrozumienie sygnału tachometru
W analiza drgań, a tachometr jest czujnikiem generującym impulsy czasowe zsynchronizowane z obrotami wału. Pełni on jednocześnie dwie funkcje: mierzy prędkość obrotową (RPM) z dużą dokładnością oraz — co znacznie ważniejsze — dostarcza analizatorowi faza odniesienie. Bez tego odniesienia wyważanie oraz zaawansowana diagnostyka wirnika są po prostu niemożliwe.
1. Definicja: Czym jest obrotomierz?
Sygnał wyjściowy obrotomierza to czysty ciąg impulsów, najczęściej raz na obrót impuls. Pod względem funkcjonalnym jest on identyczny z sygnałem z Keyphasor, a oba terminy są często używane zamiennie. Każdy impuls oznacza moment t = 0 na jeden obrót, przypisując każdej próbce drgań znaną pozycję kątową na wale. Już sam ten fakt — świadomość gdzie wiedza o tym, gdzie w danej chwili jest wał — to zmienia surowy ślad drgań w przydatne informacje diagnostyczne.
2. Jak działa obrotomierz
Układ tachometru przeznaczony do pomiarów drgań składa się z dwóch części:
- Cel na wale — element, który czujnik wykrywa raz na obrót: pasek taśmy odblaskowej, łeb śruby, rowek wpustowy, wycięcie lub istniejący ząb koła zębatego.
- Czujnik stacjonarny skierowany na cel. Najpopularniejsze rodzaje to:
- Tachometry fotoelektryczne / laserowe — emitują wiązkę światła i wykrywają odbicie od taśmy odblaskowej, wysyłając impuls za każdym razem, gdy taśma przechodzi obok. Są one standardowym wyborem w przypadku urządzeń przenośnych wyważanie w terenie ponieważ nie wymagają żadnego przygotowania wału poza przyklejeniem paska taśmy.
- Czujniki zbliżeniowe (prądów wirowych) — bezkontaktowe wykrywanie rowka lub wycięcia; klasyczny, montowany na stałe czujnik Keyphasor.
- Czujniki Halla — wyczuwają mały magnes przymocowany do wału.
Niezależnie od rodzaju czujnika, jego ciąg impulsów jest przekazywany do analizatora wraz z akcelerometr sygnały, synchronizując dane dotyczące drgań z kątem obrotu wału.
3. Dwie funkcje sygnału z obrotomierza
Pomiar prędkości
Mierząc czas między impulsami, analizator oblicza chwilową, bardzo dokładną prędkość obrotową. Jest to o wiele dokładniejsze niż pomiar za pomocą ręcznego tachometru stykowego i ma kluczowe znaczenie dla dopasowania częstotliwości drgań do konkretnych elementów maszyny — na przykład w celu oddzielenia harmoniczne prędkości obrotowej z częstotliwości uszkodzeń łożysk.
Odniesienie fazowe
To jest kluczowa funkcja. Analizator mierzy opóźnienie między impulsem z tachometru a szczytem składowej drgań — na przykład 1× niewyważenie odpowiedź — i przelicza to opóźnienie na kąt fazowy. Zmierzona faza jest fazą odpowiedzi względem impulsu tachometru, a nie samym kątem ciężkiego miejsca — odpowiedź opóźnia się względem ciężkiego miejsca o wartość zależną od tego, jak blisko prędkość robocza jest rezonansu (blisko 0° znacznie poniżej niego, 90° przy nim, blisko 180° powyżej niego), plus opóźnienia aparatury — dlatego położenie ciężarek korekcyjny jest obliczany metodą współczynników wpływu (z ciężarkiem próbnym), a nie odczytywany bezpośrednio z fazy. Faza stanowi również podstawę dla:
- Wyważanie w terenie — niemożliwe bez odniesienia fazowego; analizator wykorzystuje amplitudę i fazę przed i po zastosowaniu masy próbnej do obliczenia korekt.
- Analiza rzędów — normalizacja osi częstotliwości do wielokrotności (rzędów) prędkości obrotowej, co ma zasadnicze znaczenie w przypadku maszyn o zmiennej prędkości obrotowej.
- Advanced plots — Bode, Nyquist oraz orbit Wszystkie wykresy wymagają sygnału fazowego z obrotomierza.
4. Obrotomierz w praktycznym wyważaniu w terenie
W przypadku przyrządu przenośnego obrotomierz nie jest opcjonalnym dodatkiem — to właśnie ten element umożliwia wyważanie jedno- i dwupłaszczyznowe bezpośrednio na obiekcie. Balanset-1A Balanset jest wyposażony w optyczny tachometr laserowy, który wykrywa sygnał od małego kawałka taśmy odblaskowej umieszczonej na wale; działa on przy odległości 50–500 mm i w całym zakresie prędkości obrotowej 250–90 000 obr./min. Impuls generowany raz na obrót dostarcza odniesienie fazowe potrzebne oprogramowaniu do obliczenia masy i kąta każdego wyważenia oraz do weryfikacji niewyważenie resztkowe po korekcie. W praktyce skromny impuls z obrotomierza stanowi podstawę synchronizacji całego procesu wyważania.
5. Typowe pułapki
- Podwójne wyzwalanie: Błyszczący wał lub inny element odbijający światło może powodować powstawanie dodatkowych impulsów, co podwaja odczytane obroty na minutę. Można temu zapobiec, stosując matową taśmę i starannie celując.
- Słabe lub brakujące impulsy: Brudna taśma, zbyt duża odległość lub niewłaściwy kąt celowania powodują utratę sygnału, co zakłóca fazę. Czysty, równo przycięty cel z taśmy oraz odpowiednia odległość rozwiązują większość problemów.
- Światło otoczenia: Bezpośrednie działanie promieni słonecznych na czujnik może zakłócić działanie laserowego tachometru; zasłonięcie celu pozwala przywrócić stabilny sygnał.
