Pochopenie hádzania hriadeľa pri analýze vibrácií
Hádzanie je súhrnný termín pre nedokonalosti rotora, ktoré vytvárajú signál raz za otáčku (1×), aj keď sa hriadeľ otáča tak pomaly, že dynamické sily ako napr. nevyváženosť sú zanedbateľné. Prísne vzaté, je to celková odchýlka rotujúcej plochy od dokonalej kružnice meraná voči skutočnej osi hriadeľa. stredová čiara. Háčik, ktorý potrápi toľko analytikov, spočíva v tom, že vyčerpanie vyzerá presne ako nerovnováha v vibrácie údaje - napriek tomu to nie je problém súvisiaci s hmotnosťou a nedá sa vyriešiť vyvažovanie.
Pretože oba javy žijú pri 1× prevádzková rýchlosť, ich rozlíšenie je jednou z najdôležitejších zručností pri diagnostike rotorov. Ak sa pomýlite, stratíte čas naháňaním sa za rovnováhou, ktorá nikdy nebude konvergovať; správne to znamená opravu skutočnej chyby - alebo jej čistú kompenzáciu pred pokusom o vyváženie. V nasledujúcich častiach sú definované dva odlišné druhy hádzania, vysvetlené dôvody, prečo kazia diagnostiku, a uvedená štandardná technika na odstránenie ich vplyvu.
1. Typy hádzania: Kritické rozlíšenie
Všetko začína oddelením dvoch zásadne odlišných vecí, ktoré môže znamenať jediné slovo “runout”.
Mechanické hádzanie
Mechanický únik je skutočný fyzická alebo geometrická nedokonalosť hriadeľa: povrch nie je dokonale guľatý alebo nie je dokonale vycentrovaný na os otáčania. Medzi typické príčiny patria:
- Nekruhovitosť: čap je mierne oválny alebo inak deformovaný v dôsledku obrábania.
- Excentricita: komponent, ako je remenica, spojka alebo ozubené koleso, je opracovaný alebo namontovaný mimo osi hriadeľa.
- Ohnutý alebo sklonený hriadeľ: trvalý ohyb pri každej otáčke prechádza povrch okolo pevného bodu. Súvisiaca prechodová verzia, tepelný luk, sa objaví, keď sa zariadenie zahreje, a zmizne, keď sa stabilizuje.
Keďže ide o skutočnú geometrickú vlastnosť, mechanickú hádzavosť možno merať priamo pomocou číselníkového ukazovateľa, zatiaľ čo sa hriadeľ pomaly otáča rukou. Celková hodnota indikátora je údaj uvádzaný v kontrolných správach a náš Kalkulačka radiálneho hriadeľa (TIR) pomáha priradiť tento údaj k prípustnej tolerancii.
Elektrické vybiehanie
Elektrické hádzanie nie je vôbec chybou tvaru hriadeľa, ale artefakt merania charakteristické pre bezkontaktné bezkontaktné sondy na vírivý prúd. Tieto sondy vytvárajú vysokofrekvenčné magnetické pole a odvodzujú medzeru z toho, ako ju zaťažuje povrch hriadeľa. Ak má tento povrch lokálne zmeny svojich magnetických alebo elektrických vlastností, sonda hlási kolísajúcu medzeru, aj keď je skutočná vzdialenosť medzi hriadeľom a sondou úplne konštantná. Jej príčiny sú skôr metalurgické a povrchové ako geometrické:
- Zmeny v priepustnosti materiálu: lokálne zmagnetizované miesto - často dedičstvo po položení číselníka s magnetickým základom na čap - vytvára silný, trvalý 1× signál.
- Zmeny povrchovej úpravy: škrabance, preliačiny alebo stopy po nástrojoch v zornom poli sondy.
- Nekonzistentné zloženie materiálu: odchýlky v zliatine alebo metalurgickej štruktúre samotného hriadeľa.
Elektrické hádzanie je pre číselníkový indikátor neviditeľné - geometria je jemná - a napriek tomu je hlavným zdrojom chýb v lopatkových strojoch monitorovaných podľa noriem ako napr. API 670, kde sú primárnymi snímačmi bezkontaktné sondy.
2. Prečo vybiehanie poškodzuje diagnostiku a vyvažovanie
Signál z ktoréhokoľvek druhu vybiehania sa nachádza pri 1× rýchlosti chodu - rovnakej frekvencii ako nevyváženosť - čo pre analytika vytvára dva odlišné problémy.
- Maskuje sa ako nerovnováha: vysoký 1× vrchol v spektrum nabáda k istej, ale nesprávnej diagnóze nevyváženosti, čo vedie k pokusom o vyváženie, ktoré sú zbytočné a odsúdené na neúspech, pretože neexistuje žiadna nadbytočná hmotnosť, ktorú by bolo možné napraviť.
- Kontaminuje skutočnú rovnováhu: pri skutočnej nerovnováhe je prítomný, vektor rozbiehania sa k nemu pridáva. Každý poctivý pokus o vyváženie rotora musí najprv izolovať skutočnú dynamickú odozvu, čo znamená zmerať zložku chodu a vektorové odčítanie z celkového 1× signálu.
Preto samotný 1× vrchol nikdy nevyrieši diagnózu - potvrdí skutočnú nevyváženosť oproti zdanlivým podobným javom, ako je napríklad vybiehanie, nesprávne zarovnanie, a prasknutý rotor, alebo rezonancia je srdcom kompetentných vibrácií diagnóza.
3. Kompenzácia chodu: Vektor pomalého valenia
Prijatým nápravným opatrením je kompenzácia hádzania, čo je základný krok pri analýze každého stroja vybaveného bezkontaktnými sondami. Prebieha v troch fázach:
- Pomalý nájazd: stroj beží pri zámerne nízkych otáčkach - zvyčajne 200-500 ot/min - pri ktorých sú odstredivé sily z nevyváženosti zanedbateľné, takže takmer celý signál 1× je vybehanie.
- Zmerajte vektor pomalého valenia: 1× vektor vibrácií (amplitúda a fáza) zachytený pri tejto rýchlosti sa zaznamená ako vektor “pomalého valenia” alebo “vybiehania”.
- Odčítajte vektor: tento uložený vektor pomalého valenia sa potom vektorovo odčíta od vektora 1× vibrácií nameraného pri plnej prevádzkovej rýchlosti.
Čo zostáva, je vektor s kompenzáciou chodu 1×, ktorý predstavuje skutočný dynamický pohyb hriadeľa spôsobený nevyváženosťou a inými rotordynamickými silami. Táto kompenzovaná hodnota - nie surový údaj - je to, čo by malo riadiť diagnostiku a výpočet korekčné závažia.
4. Meranie a kompenzácia v teréne
Rovnaký princíp sa prenáša aj na prenosnú prácu, dokonca aj na stroje, ktoré používajú akcelerometre namiesto trvalo nainštalovaných sond. Osvedčený postup pred vyváženosť poľa je overiť mechanickú hádzavosť pomocou číselníkového ukazovateľa a skontrolovať hriadeľ na zvyškový magnetizmus a vylúčiť vzhľadové alternatívy pred pridaním skúšobnej hmotnosti. Prenosný dvojkanálový analyzátor, ako napr. Balanset-1A meria amplitúdu a fázu 1×, od ktorých závisí vyváženie, a zachytenie referencie pomalého valenia, ak to stroj umožňuje, umožňuje analytikovi potvrdiť, že odozva 1× skutočne rastie s rýchlosťou - čo je znakom skutočnej nevyváženosti - namiesto toho, aby zostala pevná, čo by ukazovalo priamo na hádzanie.
