Înțelegerea analizei de rulare (run-up)
Analiza de rulare (run-up) este măsurarea și evaluarea sistematică a vibrații amplitudine și fază în timp ce o mașină accelerează de la repaus sau de la o viteză redusă până la viteza de funcționare. Prin înregistrarea continuă a datelor pe toată durata pornire, un analist poate identifica fiecare viteză critică rotorul trece prin (fiecare apare ca un vârf de amplitudine), măsoară cât de mult amortizare are sistemul (din ascuțimea acestor vârfuri), evidențiază defecțiuni specifice pornirii, cum ar fi arc termicși să se asigure că procedura de pornire este corectă. Rezultatele sunt prezentate, de obicei, sub forma Diagrame Bode — amplitudinea și faza în funcție de viteză — și diagrame în cascadă care arată cum evoluează întregul spectru pe măsură ce mașina accelerează.
Această tehnică este indispensabilă în trei situații: punerea în funcțiune a echipamentelor noi, când se verifică dacă mașina reală se comportă conform previziunilor proiectului dinamic al rotorului; depanarea, când se stabilește dacă o problemă de vibrații la pornire este cauzată de rezonanță; și evaluarea periodică a stării de funcționare, când semnătura din timpul testului de funcționare actual este comparată cu o valoare de referință istorică pentru a detecta o degradare lentă înainte ca aceasta să se transforme într-o defecțiune.
1. Colectarea datelor
Un test de accelerare relevant depinde de înregistrarea canalelor potrivite, în mod continuu, încă dinainte ca mașina să înceapă să se miște.
Măsurători necesare
- Vibrații: înregistrare continuă la nivelul fiecărui lagăr.
- Viteză: o tahometru semnal, astfel încât turația să poată fi monitorizată în fiecare moment.
- Faza: un impuls pe rotație, care furnizează referința de fază necesară pentru realizarea diagramei Bode.
- Durată: întregul proces de tranziție, de la comanda de pornire până la atingerea vitezei de funcționare stabile.
- Eșantionare: fie o înregistrare cu adevărat continuă, fie instantanee temporale realizate la intervale scurte.
Configurarea instrumentelor
- Un analizor multicanal sau un sistem de achiziție de date.
- Accelerometre pe toate lagărele, de preferință pe plan orizontal, vertical și axial.
- Un tahometru optic sau cu laser declanșat de o bandă de bandă reflectorizantă on the shaft.
- Înregistrarea declanșată este activată înainte accelerația începe, astfel încât primele rotații nu se pierd.
În cazul utilajelor mai mici, aceleași date esențiale — amplitudinea, faza și turația sincronizate — pot fi înregistrate cu ajutorul unui analizor portabil cu două canale. Balanset-1A monitorizează amplitudinea și faza de 1× în raport cu referința furnizată de tahometrul cu laser pe măsură ce rotorul accelerează, astfel încât datele care alimentează diagramele Bode și în cascadă pot fi înregistrate direct la fața locului, la rulmenții mașinii, și nu doar pe un tren echipat permanent cu instrumente de măsură.
2. Rezultatele analizei
Același set de date înregistrate poate fi afișat în mai multe moduri complementare, fiecare dintre acestea evidențiind o fațetă diferită a comportamentului rotorului.
Diagrama Bode
Afișajul standard al curbei de accelerare, reprezentat sub forma a două grafice suprapuse:
- Upper plot: Amplitudinea vibrațiilor în funcție de viteză.
- Lower plot: unghiul de fază în funcție de viteză.
- Viteze critice: se manifestă sub forma unor vârfuri de amplitudine însoțite de o deplasare de fază caracteristică de 180°.
- Diagrame multiple: câte una pentru fiecare punct de măsurare și direcție.
Diagramă tip cascadă (Waterfall/Cascade)
- O reprezentare pseudo-3D a frecvenței, vitezei și amplitudinii, toate împreună.
- Prezintă evoluția spectrală completă pe parcursul întregii serii de măsurători.
- Componenta 1× se deplasează în diagonală pe măsură ce viteza crește.
- Frecvențe naturale apar sub formă de elemente verticale fixe.
- În cazul în care linia diagonală 1× intersectează o frecvență naturală verticală, se confirmă existența unei viteze critice.
Diagrama polară
- Un grafic vectorial care combină amplitudinea și faza într-o singură diagramă.
- Desenează o spirală caracteristică pe măsură ce rotorul trece prin fiecare viteză critică.
- Folosit pe scară largă în domeniul tehnologiilor avansate dinamica rotorului lucru.
3. Informații pe care le dezvăluie testul de accelerare
Identificarea vitezei critice
- Vârfurile din graficul amplitudinii indică vitezele critice.
- O deplasare de fază de 180° confirmă autenticitatea rezonanță mai degrabă decât o creștere temporară.
- Se înregistrează fiecare viteză critică cuprinsă între zero și viteza de funcționare.
- Valorile măsurate pot fi comparate cu previziunile de proiectare.
Evaluarea amortizării
- Sharp peaks: amortizare redusă (factor de amplificare Q ≈ 20–50) — o rezonanță cu amplificare ridicată și o potențială problemă.
- Broad peaks: amortizare ridicată (Q ≈ 5–10) — o trecere mai lină și mai sigură prin punctul critic.
- Cantitativ: raportul de amortizare poate fi calculat pe baza lățimii de vârf folosind metoda jumătății de putere (−3 dB), care se aplică cu ușurință printr-un Calculator raport amortizare.
Margini de separare
- Asigurați-vă că viteza de funcționare se situează la distanță sigură de orice viteză critică.
- O cerință obișnuită este o marjă de ±20–30%.
- O separare adecvată asigură o funcționare sigură, cu vibrații reduse.
- O separare insuficientă prezintă riscul de a funcționa la rezonanță sau în apropierea acesteia.
Validarea procedurii de pornire
- Asigurați-vă că viteza de accelerare este suficient de mare pentru a permite rotorului să treacă prin fiecare viteză critică fără a rămâne blocat la acea viteză.
- Asigurați-vă că vibrațiile rămân în limite normale la orice viteză pe parcursul traseului.
- Hotărâți dacă sunt necesare puncte de menținere a vitezei.
4. Comparație cu Coastdown
Un test de accelerare (run-up) este cel mai puternic atunci când este asociat cu imaginea sa în oglindă, adică decelerare libera.
Asemănări
- Ambele determină vitezele critice și frecvențele proprii.
- Ambele utilizează aceleași tehnici de analiză și aceleași tipuri de grafice.
- Împreună, acestea oferă seturi de date complementare.
Diferențe
- Run-up: creșterea vitezei, o tranziție termică de la rece la cald și o accelerație motorizată care poate propulsa rapid rotorul printr-un punct critic.
- Rulare liberă: scăderea vitezei, o tranziție de la cald la rece și o decelerare naturală, neforțată, determinată exclusiv de frecare și de rezistența aerului.
- Comparaţie: diferențele dintre cele două semnături evidențiază efecte termice sau dependente de sarcină — de exemplu, o viteză critică care variază între accelerare și decelerare indică un suport sensibil la temperatură.
5. Aplicații
Punerea în funcțiune
- Primele puneri în funcțiune ale echipamentelor noi-nouțe.
- Verificarea conformității mașinii cu specificațiile de proiectare.
- Stabilirea unui punct de referință pentru toate comparațiile viitoare.
- O cerință frecventă în cadrul testelor de acceptare prevăzute în contract.
Evaluare periodică
- Teste de funcționare anuale sau semestriale.
- Comparație directă cu valoarea de referință la punerea în funcțiune.
- Detectarea unor modificări precum schimbarea vitezelor critice sau reducerea amortizării.
- Date privind tendințele care indică o deteriorare lentă în timp.
Depanare
- Diagnosticarea problemelor legate de vibrațiile la pornire.
- Stabilirea dacă problema este legată de rezonanță.
- Evaluarea faptului dacă o modificare — un nou element de susținere, o corectare a echilibrării, o amortizare suplimentară — a funcționat cu adevărat.
Pe scurt, analiza pornirii transformă o simplă pornire într-o caracterizare completă a dinamicii rotorului. Graficele Bode, în cascadă și polare pe care le generează scot la iveală vitezele critice, amortizarea și comportamentul la pornire al mașinii — informații de care un inginer are nevoie pentru a pune în funcțiune echipamentul cu încredere, pentru a-i monitoriza starea de-a lungul anilor și pentru a identifica cauza vibrațiilor legate de pornire la mașinile rotative.
