Понимание анализа порядка для машин с регулируемой скоростью вращения
Анализ порядков является специализированным анализ вибраций метод, разработанный для машин, которые работают не на одной постоянной скорости. Вместо того чтобы строить график зависимости амплитуды от фиксированной оси частоты в Гц или циклах в минуту, он строит график зависимости амплитуды от порядки — кратные значения мгновенной частоты вращения вала рабочая скорость. Вибрации первого порядка возникают при частоте, равной 1× (рабочей скорости), второго порядка — при частоте, равной 2× этой скорости, и так далее. Поскольку анализ привязан к самому валу, а не к тактовому генератору, анализ по порядкам позволяет сохранять четкость компонентов, связанных со скоростью, независимо от того, как машина ускоряется или движется по инерции.
1. Определение: что такое заказ?
Частотная характеристика порядок является гармоникой основной частоты вращения. Поскольку многие неисправности оборудования вызывают колебания с частотами, кратными целым числам частоты вращения вала, представление спектра в виде порядков позволяет напрямую соотнести каждый пик с конкретной физической причиной. Первый порядок почти всегда несет дисбаланс; второй порядок является классическим признаком Перекос и некоторым условиям расслабленности; более высокие целочисленные порядки связаны с зацепление зубчатых колес, лопатка или лопаточная частота события, связанные с количеством элементов на роторе. Нецелые (дробные) порядки указывают на субсинхронный такие явления, как масляные вихри или дефекты ремня. Одним словом, ось порядка представляет собой диагностическую карту, которая перемещается вместе с ротором.
2. Почему стандартное преобразование Фурье не подходит для машин с переменной скоростью
Обычный Быстрое преобразование Фурье (БПФ) измеряет колебания в фиксированном интервале время и предполагает, что скорость в этом интервале остается постоянной. На машине с постоянной скоростью это идеально. Но если вал ускоряется или замедляется во время сбора данных, каждый компонент, связанный со скоростью, смещается по спектру во время записи. Его энергия распределяется по многим соседним частотным ячейкам, создавая широкий, низкий, размытый пик вместо четкой линии. Пик дисбаланса 1×, который должен возвышаться над спектром, может сгладиться до уровня шума — его невозможно точно прочитать, и он бесполезен для Тренд-анализ. Это размывание — тот же механизм, лежащий в основе спектральная утечка, усиливающийся при изменении частоты вращения. Метод анализа порядков был разработан специально для того, чтобы преодолеть эту проблему.
3. Решение: отслеживание заказов
Метод реализации заключается в следующем: анализ по порядкам, и это зависит от второго входного параметра: тахометр (или «тахо») генерирует импульс, повторяющийся один раз за оборот вала. Анализатор использует именно эту последовательность импульсов — а не свои внутренние кварцевые тактовые генераторы — в качестве временной базы. Вместо отбора проб через фиксированные промежутки времени (например, каждую миллисекунду) он производит отбор проб с фиксированными угловыми угловой интервалы (например, каждый градус поворота). Это называется передискретизация в угловой области.
Обычно используются два метода. Аппаратная (синхронная) дискретизация управляет аналого-цифровым преобразователем непосредственно с помощью фазоустойчивого кратного сигнала тахогенератора, благодаря чему каждый оборот всегда дает одинаковое количество отсчетов. Компьютеризированное (программное) отслеживание заказов осуществляет дискретизацию с высокой фиксированной частотой, а затем с помощью записанных тахосигналов проводит цифровую реинтерполяцию записи на шаги с равными углами. В любом случае, полученное преобразование выражается в порядках, а не в Гц. Если скорость машины изменяется, линия 1× остается в диапазоне первого порядка в виде высокого узкого пика — смазывание исчезает. Тахогенератор также подает фаза ссылка, которая позволяет анализатору создавать Боде и Найквист графики во время разгона.
Основная идея: анализ порядка привязывает сбор данных к валу угол вместо время, благодаря чему вибрация, синхронизированная со скоростью, остается четкой при любой частоте вращения.
4. Основные области применения
Анализ порядка незаменим везде, где скорость не является постоянной:
- Испытания транспортных средств и двигателей: устранение вибраций двигателя, коробки передач и трансмиссии во всем диапазоне оборотов.
- Ветряные турбины: Скорость вращения ротора постоянно изменяется в зависимости от ветра, поэтому рассмотрение с фиксированной частотой не имеет смысла — необходим анализ порядков.
- Анализ разгона и выбега: Регистрация вибрации при запуске или остановке оборудования — это эффективный способ определения места критические скорости и резонансы; отслеживание заказа позволяет сохранить полученные выбег графики четкие и понятные.
- Машины поршневого типа: компрессоры и двигатели, мгновенная частота вращения которых колеблется в пределах каждого цикла.
- Тяжелая и самоходная техника: землеройная техника, горнодобывающая техника и другие приводы с регулируемой скоростью.
5. Как отображаются данные анализа заказов
Результаты отображаются в нескольких взаимодополняющих форматах:
- Спектр заказов: Амплитуда в зависимости от порядка — как в стандартном БПФ, но с порядками по оси x.
- Водопад или каскад диаграмма: набор наложенных друг на друга трехмерных спектров порядков, демонстрирующий изменение амплитуды каждого порядка при изменении скорости.
- График Боде: график зависимости амплитуды и фазы одного отслеживаемого порядка (обычно 1× или 2×) от скорости вращения машины, являющийся основой испытаний на разгон и торможение.
- Диаграмма Кэмпбелла: линии порядков накладываются на собственные частоты системы, поэтому резонанс возникает везде, где линия порядка пересекает линию собственной частоты.
A следящий фильтр может выделить отдельный заказ в режиме реального времени для отделочных работ, а также Калькулятор диаграммы Кэмпбелла помогает заранее определить, где возникнут такие пересечения, еще до начала тестирования.
6. Анализ заказов в практической работе на местах
На производстве анализ порядков лежит в основе балансировки станков, которые не могут работать с постоянной скоростью. Портативный двухканальный прибор, такой как Balanset-1A использует свой оптический лазерный тахометр для привязки данных о вибрации к углу поворота вала, поэтому компонент дисбаланса 1×, который он измеряет для балансировка на месте остается чистым даже при работе вентилятора или насоса, частота вращения которых колеблется под нагрузкой. Тот же подход с использованием данных тахометра позволяет анализатору отделить синхронный с частотой вращения пик 1× от шума с фиксированной частотой, такого как частот дефектов подшипника, обеспечивая достоверные показания по точке повышенной вибрации. По сути, анализ порядков вибрации — это то, что превращает данные о вибрации машины с переменной скоростью в информацию, на основе которой инженер может принимать решения, — позволяя точно диагностировать состояние любого ротора, работающего в диапазоне скоростей.
