Измерение относительной вибрации ротора с помощью бесконтактных датчиков линейных перемещений.

С помощью Balanset-1A вы можете измерять относительную вибрацию ротора с помощью бесконтактных линейных энкодеров.

1.1 Выбор типа датчика и его настройка.
В зависимости от задачи для измерений могут использоваться либо датчики вибрации, либо датчики перемещения.
Для выбора типа датчика необходимо на панели "Тип датчика" (в нижней части главного окна) поставить отметку в поле "Вибро" или "Линейный".

Рис. 1. Главное рабочее окно программы Balanset.T

Перед началом измерений необходимо убедиться, что коэффициенты пересчета датчиков установлены правильно. Для этого в главном рабочем окне программы нажмите кнопку "F4-Настройки" (см. рис. 1) и перейдите в окно настроек, предназначенное для ввода коэффициентов пересчета (см. рис. 2).
В рабочем окне, показанном на рис. 2, в соответствующих полях необходимо ввести коэффициенты преобразования линейных и вибрационных датчиков. Эти коэффициенты указаны в паспорте прибора. Обычно менять их не требуется.
Для датчиков линейных перемещений, используемых в комплекте прибора "Балансет-1А", коэффициенты преобразования соответственно равны:
Кпрл1= 0,94 мВ/мкм (коэффициент преобразования датчика 1-го канала);
Кпрл2 = 0,94 мВ/мкм (коэффициент преобразования датчика 2-го канала.
Для правильной работы линейный энкодер должен быть установлен на определенном расстоянии от поверхности объекта измерения. Номинальный зазор между поверхностью и торцом датчика составляет 3,5 мм. В этом случае на выходе датчика будет постоянное напряжение 2,48 вольта. Это напряжение будет отображаться в полях "Канал1" и "Канал2" для первого и второго каналов соответственно.
Чтобы компенсировать его, необходимо нажать кнопку "Remove DC". Небольшое остаточное смещение не будет мешать измерениям.

Рис. 2. Рабочее окно для ввода коэффициентов преобразования и выбора типа используемых датчиков

Внимание!
Указанные значения номинального зазора и коэффициенты преобразования линейных энкодеров приведены для роторов из стали.
Для роторов из других металлов (медь, бронза, алюминий) номинальный зазор и коэффициенты преобразования датчиков должны быть определены пользователем экспериментально путем проведения калибровки.

Для сохранения измененных параметров нажмите кнопку "OK". Новые параметры будут сохранены в файле и использованы для дальнейших измерений.

1.2 Измерение радиального биения ротора.
Радиальное биение ротора может быть измерено бесконтактными датчиками в двух плоскостях по схеме, показанной на рис. 3.
Для измерения и построения графика временной функции и спектра биения ротора, при необходимости, необходимо выполнить ряд подготовительных операций, в том числе:
- выберите диаметральные участки ротора, в которых будут проводиться измерения;
- установка бесконтактных датчиков линейных перемещений 5 и 6 и датчика фазового угла 7 на станине станка с помощью специальных приспособлений (например, магнитных штативов);
- подключите датчики приближения линейного перемещения к разъемам X1 и X2, а датчик фазового угла - к разъему X3 измерительного блока;
- установите номинальный измерительный зазор ∆ между поверхностью ротора и чувствительным элементом для каждого линейного энкодера (для ротора из стали ∆ = 3,5 мм);
- поместите на ротор отражательную метку, необходимую для срабатывания датчика угла сдвига фаз 7, и проверьте срабатывание датчика;
- подключите измерительный блок к компьютеру.

Рис. 3. Измерение радиального биения ротора

При нажатии кнопки "F8 - Графики" в главном рабочем окне (см. рис. 1) на дисплее компьютера появляется рабочее окно "Графики" (см. рис. 5), предназначенное для построения различных видов графиков радиального биения ротора.

Рис. 5. Рабочее окно режима "Графики"

При нажатии кнопки "Широкополосная вибрация" в этом окне отображается временная функция радиального биения ротора.
При нажатии кнопки "Вибрация частоты вращения" отображается временная функция взаимной составляющей радиального биения ротора.
Если нажать кнопку "Гармоники (1/rev)", на дисплее появится график разложения биения ротора в гармонический ряд. Первая гармоника соответствует значению вибрации при обратной частоте ротора (1х), вторая - при двойной частоте (2х) и т.д.
При нажатии кнопки "Спектр (Гц)" на дисплее отображается спектр радиального биения ротора.
При нажатии кнопки "Орбита" отображается график орбиты (прецессии) ротора.

1.3 Построение графа орбиты ротора.

Построение орбитального графа ротора может быть выполнено по схеме, представленной на рис. 6.

Рис. 6. Схема измерения орбиты ротора 1а - ротор (вид с торца); 1б - ротор (вид сбоку); 2, 3 - бесконтактные датчики; 4 - метка отражения датчика фазового угла.

Для того чтобы произвести измерение и построить соответствующий график, необходимо выполнить ряд подготовительных операций, в том числе:
- установить бесконтактные линейные энкодеры 2 и 3 в одной из диаметральных секций ротора под углом 90° друг к другу, при этом измерительная ось энкодера 2 должна совпадать с осью X, а измерительная ось энкодера 3 должна совпадать с осью Y;
- установите номинальный измерительный зазор ∆x (∆u) между поверхностью ротора и чувствительным элементом каждого линейного энкодера (для стали ∆ = 3,5 мм);
- установите датчик фазового угла (на схеме не показан) в плоскости X - Z, совпадающей с плоскостью установки бесконтактного датчика 2;
- установить отражающую метку 4 на роторе 1 в плоскости X - Z, что необходимо для работы датчика фазового угла;
- подключите бесконтактные линейные энкодеры 2 и 3 к разъемам X1 и X2, а энкодер фазового угла - к разъему X3 измерительного блока;
- подключите измерительный блок к компьютеру.
Чтобы начать измерение орбиты ротора в главном рабочем окне (см. рис. 1)
Нажмите кнопку "F8 - Графики" и перейдите в рабочее окно "Графики" (см. рис. 5), которое предназначено для построения различных видов графиков радиального биения ротора.
В этом рабочем окне необходимо нажать кнопку "Орбита", после чего на дисплее компьютера появится рабочее окно, в котором будет выполнен необходимый цикл измерений (см. рис. 7).

Рис.7. График орбиты ротора. Программное обеспечение Balanset.

Для продолжения работы в заданном рабочем окне (см. рис. 7) необходимо включить вращение ротора и нажатием кнопки "F9 - RUN" произвести измерение мгновенных значений радиального биения ротора Sxi и Sui за период, равный одному обороту ротора.
Полученный в ходе измерений массив мгновенных значений Sxi и Sui используется для расчета координат орбиты управляемого ротора, который выполняется по формуле:

S∑i = √ (Sxi² + Syi²) (1)

где S∑i - мгновенное значение орбитальной координаты ротора, рассчитанное для i-й точки графика;
Sxi - мгновенное значение радиального биения ротора, измеренное по координате X датчиком 1 в i-й точке;
Sxi - мгновенное значение радиального биения ротора, измеренное по координате Y с помощью датчика 2 в i-й точке.