Pomiar względnych drgań wirnika za pomocą bezkontaktowych czujników przemieszczenia liniowego

With the Balans-1a można zmierzyć względną wibracja of the wirnik z wykorzystaniem 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 „Typ czujnika” (w dolnej części okna głównego) zaznaczyć pole „Wibracyjny” lub „Liniowy”.

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.

For the linear przemieszczenie W przypadku czujników zastosowanych w zestawie przyrządu Balanset-1A współczynniki przeliczeniowe wynoszą odpowiednio:

• 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 “Kanał 1” i “Kanał 2” odpowiednio dla pierwszego i drugiego kanału.

Aby je skompensować, należy nacisnąć przycisk “Usuń DC”. Niewielkie przesunięcie szczątkowe nie zakłóci pomiaru.

 

 

 

Uwaga! Podane wartości luzu nominalnego oraz współczynniki przeliczeniowe enkoderów liniowych dotyczą wirników wykonanych ze stali. W przypadku wirników wykonanych z innych metali (miedzi, brązu, aluminium) luz nominalny oraz współczynniki przeliczeniowe czujników należy ustalić eksperymentalnie poprzez przeprowadzenie kalibracji.

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

1.2 Pomiar bicia promieniowego wirnika

Bicie promieniowe wirnika można zmierzyć metodą bezkontaktową sondy zbliżeniowe w dwóch płaszczyznach zgodnie ze schematem przedstawionym na rys. 3. Aby w razie potrzeby zmierzyć i przedstawić wykres funkcji czasowej oraz widmo bicia wirnika, należy wykonać szereg czynności przygotowawczych, w tym:

• - wybrać sekcje średnicowe wirnika, w których będą przeprowadzane pomiary;
• w celu zamontowania bezkontaktowych czujników przemieszczenia liniowego 5 i 6 oraz faza czujnik kątowy nr 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);
• umieścić na wirniku znacznik odblaskowy niezbędny do wyzwalania czujnika kąta fazowego 7 i sprawdzić działanie czujnika;
• należy podłączyć urządzenie pomiarowe do komputera.

 

 

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.

 

 

Przyciski w tym oknie służą do tworzenia następujących wykresów:

• Po naciśnięciu przycisku "Wibracje szerokopasmowe" w tym oknie wyświetlana jest funkcja czasowa bicia promieniowego wirnika.
• Po naciśnięciu przycisku "Wibracje częstotliwości obrotowej" wyświetlana jest funkcja czasowa składowej synchronicznej bicia promieniowego wirnika.
• Po naciśnięciu przycisku "Harmoniki (1/obr)" na wyświetlaczu pojawi się wykres rozkładu bicia wirnika na szereg harmonicznych. Pierwsza harmoniczna odpowiada wartości drgań przy częstotliwości obrotu wirnika (1x), druga - przy podwójnej częstotliwości (2x) itd.
• Po naciśnięciu przycisku "Spektrum (Hz)" na wyświetlaczu pojawi się widmo bicia promieniowego wirnika.
• Naciśnięcie przycisku "Orbita" powoduje wyświetlenie wykresu orbity wirnika (precesji).

 

1.3 Tworzenie wykresu orbity wirnika

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

 

 

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;
• należy umieścić znacznik odblaskowy 4 na wirniku 1 w płaszczyźnie X–Z, co jest niezbędne 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;
• należy podłączyć urządzenie pomiarowe do komputera.

Aby rozpocząć pomiar orbity wirnika w głównym oknie roboczym (patrz rys. 1), należy nacisnąć przycisk „F8 – Wykresy” i przejść do okna roboczego „Wykresy” (patrz rys. 5), które służy do tworzenia różnego rodzaju wykresów bicia promieniowego wirnika. W tym oknie roboczym należy nacisnąć przycisk „Orbita”, po czym na ekranie komputera pojawi się okno robocze, w którym przeprowadzany jest wymagany cykl pomiarów (patrz rys. 7).

 

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.