Medição de vibração relativa do rotor usando sensores lineares de deslocamento sem contato
Com o Balanset-1A você pode medir a vibração relativa vibração do rotor usando codificadores lineares sem contato.
1.1 Seleção do tipo de sensor e configuração
Dependendo da tarefa, podem ser usados sensores de vibração ou sensores de deslocamento para medições. Para selecionar o tipo de sensor, é necessário no painel “Tipo de sensor” (na parte inferior da janela principal) marcar o campo “Vibro” ou “Linear”.
Fig. 1. A janela de trabalho principal do programa Balanset.T
Antes de iniciar a medição, é necessário garantir que os coeficientes de conversão dos sensores estejam configurados corretamente. Para isso, pressione o botão “F4-Settings” na janela de trabalho principal do programa (veja Fig. 1) e vá para a janela de configurações projetada para inserir coeficientes de conversão (veja Fig. 2).
Na janela de trabalho mostrada na Fig. 2, nos campos correspondentes, devem ser inseridos os coeficientes de conversão dos sensores lineares e de vibração. Esses coeficientes são especificados no manual do instrumento. Geralmente, não é necessário alterá-los.
Para os sensores lineares deslocamento usados no conjunto do instrumento Balanset-1A, os coeficientes de conversão são respectivamente iguais a:
- Kprl1 = 0,94 mV/μm (coeficiente de conversão do sensor do canal 1);
- Kprl2 = 0,94 mV/μm (coeficiente de conversão do sensor do canal 2).
Para o funcionamento adequado, o encoder linear deve ser instalado a uma certa distância da superfície do objeto de medição. A folga nominal entre a superfície e a extremidade do sensor é de 3,5 mm. Nesse caso, há uma tensão constante de 2,48 volts na saída do sensor. Essa tensão será mostrada nos campos “Channel1” e “Channel2” para o primeiro e segundo canais, respectivamente.
Para compensá-lo, você deve pressionar o botão “Remove DC”. Um pequeno deslocamento residual não interferirá na medição.
Fig. 2. Janela de trabalho para inserir coeficientes de conversão e selecionar o tipo de sensores usados
Atenção! Os valores especificados de folga nominal e os fatores de conversão dos codificadores lineares são fornecidos para rotores feitos de aço. Para rotores feitos de outros metais (cobre, bronze, alumínio), a folga nominal e os coeficientes de conversão dos sensores devem ser determinados experimentalmente pelo usuário por meio de calibração.
Para salvar os parâmetros alterados, pressione o botão “OK”. Os novos parâmetros serão salvos em um arquivo e usados para medições subsequentes.
1.2 Medição do desvio radial do rotor
O desvio radial do rotor pode ser medido com sondas sem contato sondas de proximidade em dois planos de acordo com o esquema mostrado na fig. 3. Para medir e traçar a função temporal e o espectro de desvio do rotor, se necessário, uma série de operações preparatórias deve ser realizada, incluindo:
- selecionar seções diametrais do rotor, nas quais as medições serão realizadas;
- instalar os sensores lineares de deslocamento sem contato 5 e 6 e o fase sensor de ângulo de fase 7 na base da máquina usando dispositivos especiais (por exemplo, tripés magnéticos);
- conectar os sensores de proximidade de movimento linear aos conectores X1 e X2 e o sensor de ângulo de fase ao conector X3 da unidade de medição;
- definir uma folga de medição nominal ∆ entre a superfície do rotor e o elemento sensor para cada codificador linear (para o rotor feito de aço ∆ = 3,5 mm);
- colocar no rotor a marca reflexiva necessária para o acionamento do sensor de ângulo de fase 7 e verificar o acionamento do sensor;
- conectar a unidade de medição ao computador.
Fig. 3. Medição do desvio radial do rotor
Se você pressionar o botão “F8 – Charts” na janela de trabalho principal (veja Fig. 1), a tela do computador mostrará a janela de trabalho “Graphs” (veja Fig. 5), projetada para construir diferentes tipos de gráficos de desvio radial do rotor.
Fig. 5. A janela de trabalho do modo “Charts”
Os botões nesta janela constroem os seguintes gráficos:
- Quando você pressiona o botão “Broadband vibration” nesta janela, a função temporal do desvio radial do rotor é exibida.
- Se o botão “Rotation frequency vibration” for pressionado, a função temporal da componente recíproca do desvio radial do rotor é exibida.
- Se você pressionar o botão “Harmonics (1/rev)”, a tela mostrará um gráfico de decomposição do desvio do rotor em uma série harmônica. A primeira harmônica corresponde ao valor da vibração na frequência reversa do rotor (1x), a segunda – na frequência dupla (2x), etc.
- Ao pressionar o botão “Spectrum (Hz)”, a tela mostra o espectro do desvio radial do rotor.
- Ao pressionar o botão “Orbit”, o gráfico da órbita do rotor (precessão) é exibido.
1.3 Construção do gráfico da órbita do rotor
A construção do gráfico da órbita do rotor pode ser realizada de acordo com o esquema mostrado na Fig. 6.
Fig. 6. Esquema de medição da órbita do rotor 1a – rotor (vista frontal); 1b – rotor (vista lateral); 2, 3 – sensores sem contato; 4 – marca reflexiva do sensor de ângulo de fase.
Para realizar uma medição e construir um gráfico correspondente, é necessário realizar uma série de operações preparatórias, incluindo:
- instalar os codificadores lineares sem contato 2 e 3 em uma das seções diametrais do rotor em um ângulo de 90° um em relação ao outro, desde que o eixo de medição do codificador 2 deve coincidir com o eixo X e o eixo de medição do codificador 3 deve coincidir com o eixo Y;
- definir a folga de medição nominal ∆x (∆y) entre a superfície do rotor e o elemento sensor de cada codificador linear (para aço ∆ = 3,5 mm);
- definir o sensor de ângulo de fase (não mostrado no esquema) no plano X – Z, coincidindo com o plano de instalação do sensor sem contato 2;
- definir uma marca reflexiva 4 no rotor 1 no plano X – Z, que é necessária para o funcionamento do sensor de ângulo de fase;
- conectar os codificadores lineares sem contato 2 e 3 aos conectores X1 e X2 e o codificador de ângulo de fase ao conector X3 da unidade de medição;
- conectar a unidade de medição ao computador.
Para iniciar a medição da órbita do rotor na janela de trabalho principal (ver Fig. 1), pressione o botão “F8 – Gráficos” e vá para a janela de trabalho “Gráficos” (ver Fig. 5), que é projetada para construir diferentes tipos de gráficos de desvio radial do rotor. Nesta janela de trabalho, você deve pressionar o botão “Órbita”, após o qual a janela de trabalho aparece na tela do computador, na qual o ciclo necessário de medições é feito (ver Fig. 7).
Fig. 7. Gráfico da órbita do rotor. Software Balanset.
Para continuar o trabalho na janela de trabalho especificada (ver Fig. 7), você deve ligar a rotação do rotor e, pressionando o botão “F9 – EXECUTAR”, realizar a medição dos valores instantâneos de desvio radial do rotor Sxi e Syi por um período igual a uma revolução do rotor.
O conjunto de valores instantâneos Sxi e Syi obtidos durante a medição é usado para traçar a órbita do rotor controlado (cada i-ésimo ponto da órbita tem as coordenadas Sxi, Syi). A magnitude do deslocamento radial instantâneo é calculada pela fórmula:
S∑i = √ (Sxi² + Syi²) (1)
onde S∑i é o valor instantâneo da magnitude do deslocamento radial (o comprimento do vetor raio da órbita do rotor), calculado para o i-ésimo ponto do gráfico;
- Sxi – valor instantâneo do desvio radial do rotor, medido ao longo do eixo X com o sensor 2 (ver Fig. 6) no i-ésimo ponto;
- Syi – valor instantâneo do desvio radial do rotor, medido ao longo do eixo Y com o sensor 3 (ver Fig. 6) no i-ésimo ponto.
