Pomiar względnych drgań wirnika za pomocą bezkontaktowych czujników przemieszczenia liniowego.

Balanset-1A umożliwia pomiar drgań względnych wirnika za pomocą bezkontaktowych enkoderów liniowych.

1.1 Wybór typu czujnika i ustawienia.
W zależności od zadania, do pomiarów można wykorzystać czujniki drgań lub czujniki przemieszczenia.
Aby wybrać typ czujnika, należy w panelu "Sensor type" (w dolnej części okna głównego) zaznaczyć pole "Vibro" lub "Linear".

Rys. 1. Główne okno robocze programu Balanset.T

Przed rozpoczęciem pomiaru należy upewnić się, że współczynniki konwersji czujników są prawidłowo ustawione. W tym celu należy nacisnąć przycisk "F4-Settings" w głównym oknie roboczym programu (patrz rys. 1) i przejść do okna ustawień przeznaczonego do wprowadzania współczynników konwersji (patrz rys. 2).
W oknie roboczym pokazanym na Rys. 2, w odpowiednich polach należy wprowadzić współczynniki konwersji czujników liniowych i wibracyjnych. Współczynniki te są określone w paszporcie przyrządu. Zazwyczaj nie trzeba ich zmieniać.
Dla czujników przemieszczenia liniowego stosowanych w zestawie przyrządu Balanset-1A współczynniki konwersji są odpowiednio równe:
Kprl1= 0,94 mV/μm (współczynnik konwersji czujnika 1. kanału);
Kprl2 = 0,94 mV/μm (współczynnik konwersji czujnika 2. kanału).
Aby zapewnić prawidłowe działanie, enkoder liniowy musi być zainstalowany w pewnej odległości od powierzchni obiektu pomiaru. Nominalny odstęp między powierzchnią a końcem czujnika wynosi 3,5 mm. W takim przypadku na wyjściu czujnika występuje stałe napięcie 2,48 V. Napięcie to będzie wyświetlane w polach "Channel1" i "Channel2" odpowiednio dla pierwszego i drugiego kanału.
Aby je skompensować, należy nacisnąć przycisk "Remove DC". Niewielkie przesunięcie szczątkowe nie zakłóci pomiaru.

Rys. 2. Okno robocze do wprowadzania współczynników konwersji i wyboru typu używanych czujników

Uwaga!
Określone wartości luzu nominalnego i współczynniki konwersji enkoderów liniowych są podane dla wirników wykonanych ze stali.
W przypadku wirników wykonanych z innych metali (miedź, brąz, aluminium) luz nominalny i współczynniki konwersji czujników powinny zostać określone eksperymentalnie przez użytkownika poprzez przeprowadzenie kalibracji.

Aby zapisać zmienione parametry, naciśnij przycisk "OK". Nowe parametry zostaną zapisane w pliku i wykorzystane do dalszych pomiarów.

1.2 Pomiar bicia promieniowego wirnika.
Bicie promieniowe wirnika można zmierzyć za pomocą sond bezdotykowych w dwóch płaszczyznach zgodnie ze schematem pokazanym na rys. 3.
Aby zmierzyć i wykreślić funkcję czasu i widmo bicia wirnika, w razie potrzeby należy wykonać szereg czynności przygotowawczych, w tym:
- wybrać sekcje średnicowe wirnika, w których będą przeprowadzane pomiary;
- instalacja bezkontaktowych czujników przemieszczenia liniowego 5 i 6 oraz czujnika kąta fazowego 7 na łożu maszyny przy użyciu specjalnych urządzeń (np. statywów magnetycznych);
- podłączyć czujniki zbliżeniowe ruchu liniowego do złączy X1 i X2, a czujnik kąta fazowego do złącza X3 jednostki pomiarowej;
- ustawić nominalną szczelinę pomiarową ∆ między powierzchnią wirnika a elementem czujnikowym dla każdego enkodera liniowego (dla wirnika wykonanego ze stali ∆ = 3,5 mm);
- umieść na wirniku znak odblaskowy wymagany do wyzwolenia czujnika kąta fazowego 7 i sprawdź wyzwolenie czujnika;
- podłączyć jednostkę pomiarową do komputera.

Rys. 3. Pomiar bicia promieniowego wirnika

Po naciśnięciu przycisku "F8 - Wykresy" w głównym oknie roboczym (patrz Rys. 1), na wyświetlaczu komputera pojawi się okno robocze "Wykresy" (patrz Rys. 5), przeznaczone do tworzenia różnego rodzaju wykresów bicia promieniowego wirnika.

Rys. 5. Okno robocze trybu "Wykresy"

Po naciśnięciu przycisku "Wibracje szerokopasmowe" w tym oknie wyświetlana jest funkcja czasu bicia promieniowego wirnika.
Po naciśnięciu przycisku "Wibracje częstotliwości obrotowej" wyświetlana jest funkcja czasowa składowej wzajemnej bicia promieniowego wirnika.
Po naciśnięciu przycisku "Harmonics (1/rev)" na wyświetlaczu pojawi się wykres rozkładu bicia wirnika na szereg harmonicznych. Pierwsza harmoniczna odpowiada wartości drgań przy odwrotnej częstotliwości wirnika (1x), druga - przy podwójnej częstotliwości (2x) itd.
Po naciśnięciu przycisku "Spectrum (Hz)" na wyświetlaczu pojawi się widmo bicia promieniowego wirnika.
Naciśnięcie przycisku "Orbit" powoduje wyświetlenie wykresu orbity wirnika (precesji).

1.3 Konstrukcja wykresu orbity wirnika.

Konstrukcja wykresu orbity wirnika może być wykonana zgodnie ze schematem pokazanym na Rys. 6.

Rys. 6. Schemat pomiaru orbity wirnika 1a - wirnik (widok z końca); 1b - wirnik (widok z boku); 2, 3 - czujniki bezkontaktowe; 4 - znak odbicia czujnika kąta fazowego.

Aby dokonać pomiaru i zbudować odpowiedni wykres, konieczne jest przeprowadzenie szeregu operacji przygotowawczych, w tym:
- zainstalować bezdotykowe enkodery liniowe 2 i 3 w jednej ze średnic wirnika pod kątem 90° względem siebie, przy czym oś pomiarowa enkodera 2 musi pokrywać się z osią X, a oś pomiarowa enkodera 3 musi pokrywać się z osią Y;
- ustawić nominalną szczelinę pomiarową ∆x (∆u) między powierzchnią wirnika a elementem czujnikowym każdego enkodera liniowego (dla stali ∆ = 3,5 mm);
- ustawić czujnik kąta fazowego (nie pokazany na schemacie) w płaszczyźnie X - Z, pokrywającej się z płaszczyzną instalacji czujnika bezdotykowego 2;
- ustawić znacznik odblaskowy 4 na wirniku 1 w płaszczyźnie X - Z, który jest niezbędny do działania czujnika kąta fazowego;
- podłączyć bezkontaktowe enkodery liniowe 2 i 3 do złączy X1 i X2, a enkoder kąta fazowego do złącza X3 jednostki pomiarowej;
- podłączyć jednostkę pomiarową do komputera.
Aby rozpocząć pomiar orbity wirnika w głównym oknie roboczym (patrz rys. 1)
Naciśnij przycisk "F8 - Wykresy" i przejdź do okna roboczego "Wykresy" (patrz rys. 5), które jest przeznaczone do tworzenia różnego rodzaju wykresów bicia promieniowego wirnika.
W tym oknie roboczym należy nacisnąć przycisk "Orbit", po czym na wyświetlaczu komputera pojawi się okno robocze, w którym wykonywany jest niezbędny cykl pomiarów (patrz rys. 7).

Rys.7. Wykres orbity wirnika. Oprogramowanie Balanset.

Aby kontynuować pracę w określonym oknie roboczym (patrz Rys. 7), należy włączyć obroty wirnika i naciskając przycisk "F9 - RUN" wykonać pomiar chwilowych wartości bicia promieniowego wirnika Sxi i Sui przez okres równy jednemu obrotowi wirnika.
Tablica wartości chwilowych Sxi i Sui uzyskanych podczas pomiaru jest wykorzystywana do obliczenia współrzędnych orbity kontrolowanego wirnika, co jest realizowane za pomocą wzoru:

S∑i = √ (Sxi² + Syi²) (1)

gdzie S∑i jest chwilową wartością współrzędnej orbity wirnika, obliczoną dla i-tego punktu wykresu;
Sxi - chwilowa wartość bicia promieniowego wirnika, mierzona przez współrzędną X z czujnikiem 1 w i-tym punkcie;
Sxi - chwilowa wartość bicia promieniowego wirnika, mierzona przez współrzędną Y z czujnikiem 2 w i-tym punkcie.