Razumevanje diagramov interference

Naprave

Prenosni balanser in analizator vibracij Balanset-1A

$2,358.31

Deli

Senzor vibracij

$107.47

Deli

Optični senzor (laserski tahometer)

$148.07

Naprave

Balanset-4

$8,123.32

Deli

Magnetno stojalo velikosti 60 kgf

$54.93

Deli

Reflektivni trak

$11.94

Naprave

Dinamični balanser "Balanset-1A" OEM

$2,071.73

Definicija: Kaj je interferenčni diagram?

En diagram interference je grafično orodje, ki se uporablja v dinamika rotorja za identifikacijo območij vrtilne hitrosti, kjer vzbujevalne frekvence "motijo" (se ujemajo) s sistemskimi naravne frekvence, ustvarjanje pogojev za resonanca. Izraz “interferenca” se nanaša na problematično interakcijo med vsiljujočo frekvenco (iz neravnovesje, prehajanje rezila ali drugi viri) in naravna frekvenca, ki lahko povzroči prekomerno vibracije.

Čeprav je tesno povezan z Campbellov diagram, Diagram interference se pogosto osredotoča posebej na poudarjanje presečišč (interferenc) in pripadajočih hitrostnih območij, ki se jim je treba med delovanjem izogniti ali skoznje hitro prepeljati.

Razmerje do Campbellovih diagramov

V praksi se izraza “interferenčni diagram” in “Campbellov diagram” pogosto uporabljata kot sopomenki, saj prikazujeta podobne informacije. Vendar pa obstajajo subtilne razlike:

Poudarek Campbellovega diagrama

• Prikazuje celotno sliko o tem, kako se naravne frekvence spreminjajo s hitrostjo
• Prikazuje krivulje naravnih frekvenc kot zvezne funkcije hitrosti
• Uporablja se predvsem za celovito analizo in načrtovanje dinamike rotorjev

Poudarek na diagramu interference

• Osredotoča se na specifična problematična področja – presečišča
• Pogosto vključuje osenčena "prepovedana območja" okoli kritičnih hitrosti
• Bolj operativno usmerjeno, s poudarkom na območjih hitrosti, ki se jim je treba izogniti
• Lahko vključuje več virov vzbujanja poleg neuravnoteženosti

Izdelava interferenčnega diagrama

Interferenčni diagram je konstruiran podobno kot Campbellov diagram, vendar z dodatnim operativnim kontekstom:

Osnovni elementi

• Vodoravna os: Hitrost vrtenja (vrt/min ali Hz)
• Navpična os: Vzbujanje ali naravna frekvenca (Hz ali CPM)
• Naravne frekvenčne črte: Prikaz, kako se naravne frekvence sistema spreminjajo s hitrostjo
• Vrstice naročila vzbujanja: Diagonalne črte za 1X, 2X, 3X in druge vzbujevalne vire

Dodatne funkcije

• Označene točke presečišča: Kritične hitrosti so jasno označene s simboli ali opombami
• Prepovedane hitrostne cone: Osenčeni pasovi okoli vsake kritične hitrosti, ki prikazujejo območja, ki se jim je treba izogniti
• Območje delovne hitrosti: Jasno označeno, pogosto kot navpičen pas ali poudarjeno območje
• Območja hitrega premikanja: Območja hitrosti za hitro preklapljanje med zagonom/zaustavitvijo
• Več virov vzbujanja: Črte za frekvenco prehoda lopatic, frekvenco zaskoka zobnikov, frekvence napak ležajev

Vrste motenj

Interferenčni diagram lahko prepozna različne vrste problematičnih interakcij:

1. Sinhrona interferenca (1X)

Najpogostejši tip, kjer se sile neuravnoteženosti, ki se pojavijo enkrat na vrtljaj, ujemajo z naravno frekvenco. To je klasika. kritična hitrost stanje.

2. Harmonična interferenca (2X, 3X itd.)

Višji harmoniki hitrosti teka lahko prav tako povzročijo resonance. Pogosti viri vključujejo:

• 2X: S spletne strani neusklajenost, mehanska ohlapnost ali asimetrična togost
• 3x, 4x: Zaradi stikov zob zobnikov, večkrakih ležajev ali strukturnih asimetrij

3. Motnje pri prehodu lopatic/krilc

Pri turbostrojih lahko frekvenca prehoda lopatic (število lopatic × vrtljaji na minuto) vzbudi strukturne mode. Interferenčni diagram prikazuje, kje frekvenčne črte prehoda lopatic sekajo naravne frekvence.

4. Subsinhronska interferenca

Pojavi, kot je vrtinec olja (običajno pri 0,43X-0,48X), lahko povzročijo subsinhrone motnje, ki jih je treba prepoznati in obvladati.

5. Motnje frekvence utripov

V povezanih sistemih ali sistemih z več vrtečimi se elementi lahko frekvence utripanja zaradi majhnih razlik v hitrosti povzročijo motnje.

Praktična uporaba pri načrtovanju strojev

Aplikacije v fazi načrtovanja

1. Izogibanje kritični hitrosti: Zagotovite, da se območje delovne hitrosti ne prekriva z območji motenj
2. Preverjanje ločilnega roba: Potrdite ustrezne rezerve (običajno od ±15% do ±30%) okoli vseh kritičnih hitrosti.
3. Upravljanje vzbujevalnih virov: Če se motnji ni mogoče izogniti, zmanjšajte amplitudo vira vzbujanja (izboljšajte ravnovesje, zmanjšajte neusklajenost itd.)
4. Zahteve glede dušenja: Ugotovite, kje so izboljšane dušenje je potreben za nadzor resonančnih vibracij

Sprememba in odpravljanje težav

Ko obstoječi stroji doživljajo težave z vibracijami, so interferenčni diagrami v pomoč:

• Ugotovite, ali je težava posledica delovanja preblizu kritične hitrosti
• Ocenite predlagane modifikacije (spremembe ležajev, dodana masa, modifikacije togosti)
• Predvidite učinke sprememb hitrosti ali delovanja s spremenljivo hitrostjo
• Ugotovite, ali težava izvira iz nepričakovanega vira vzbujanja

Vzpostavitev območij prepovedane hitrosti

Ključna značilnost diagramov motenj je definiranje prepovedanih ali omejenih območij hitrosti:

Določanje širine cone

Širina vsake prepovedane cone je odvisna od več dejavnikov:

• Dušenje sistema: Nizko dušenje zahteva širša območja; visoko dušenje omogoča ožja območja
• Amplituda vzbujanja: Močni viri vzbujanja zahtevajo širša območja izogibanja
• Operativne posledice: Kritična oprema lahko zahteva bolj konzervativna (širša) območja
• Tipične vrednosti: ±15% za dobro dušene sisteme, ±20–30% za slabo dušene sisteme

Operativni postopki

Na podlagi diagrama motenj se določijo operativni postopki:

• Dovoljeno neprekinjeno delovanje: Območja hitrosti brez motenj
• Zahtevan hitri premik: Prepovedana območja, skozi katera je treba med zagonom/zaustavitvijo hitro prečkati
• Absolutno prepovedano: Območja hude resonance, kjer delovanje ni nikoli dovoljeno

Primer: Diagram motenj turbine

Razmislite o parni turbini z naslednjimi značilnostmi:

• Delovna hitrost: 3000 vrt/min (50 Hz)
• Prva kritična hitrost: 2400 vrt/min (40 Hz)
• Druga kritična hitrost: 4200 vrt/min (70 Hz)
• Število rezil: 60
• Frekvenca premikanja lopatice pri 3000 vrt/min: 60 × 50 Hz = 3000 Hz

Diagram interference prikazuje:

• Črta 1X seka prvo naravno frekvenco: Kritična hitrost pri 2400 vrt/min – prepovedano območje: 2040–2760 vrt/min (±151 TP3T)
• Črta 1X prečka drugo naravno frekvenco: Kritična hitrost pri 4200 vrt/min – Ni zaskrbljujoče, saj je delovna hitrost precej nižja od
• Delovna hitrost (3000 vrt/min): Varno med dvema kritičnima hitrostma z dobrimi ločilnimi robovi
• Frekvenca prehoda rezila: Pri 3000 Hz ni motenj strukturnih načinov v delovnem območju

Operativne smernice:

• Med zagonom pospešite skozi območje 2040–2760 vrtljajev na minuto v manj kot 30 sekundah
• Neprekinjeno delovanje med 2800 in 3200 vrtljaji na minuto je sprejemljivo
• Ne poskušajte neprekinjeno delovati med 2040 in 2760 vrtljaji na minuto.

Napredni premisleki

Temperaturni učinki

Nekateri interferenčni diagrami vključujejo več krivulj, ki prikazujejo, kako se naravne frekvence spreminjajo s spremembami temperature (toplotna rast vpliva na togost in značilnosti ležajev). Kritične hitrosti se lahko spreminjajo, ko se stroj segreva.

Učinki obremenitve

Pri strojih, kjer procesna obremenitev pomembno vpliva na togost ležajev ali odklon rotorja, lahko interferenčni diagrami prikazujejo družine krivulj za različne pogoje obremenitve.

Sklopljeni sistemi

Ko je več rotorjev povezanih (motorni črpalni agregati, turbinski generatorji), mora interferenčni diagram upoštevati povezane torzijske in lateralne načine, ki lahko ustvarijo dodatne kritične hitrosti.

Ustvarjanje diagrama interference

Iz analitičnih modelov

1. Razvoj modela končnih elementov sistema rotor-ležaj
2. Izračunajte naravne frekvence pri več hitrostih
3. Narišite krivulje naravne frekvence glede na hitrost
4. Prekrivanje linij vzbujanja (1X, 2X, prehod lopatic itd.)
5. Označite križišča in določite prepovedana območja
6. Opombe z območjem delovne hitrosti in postopki

Iz eksperimentalnih podatkov

1. Izvedite preizkuse zagona in iztekanja z nadzorom vibracij
2. Ustvari slapnih parcel ali Bodejevi diagrami
3. Določite kritične lokacije hitrosti iz amplitudnih vrhov in faznih premikov
4. Ustvarite diagram interference, ki označuje opazovane kritične hitrosti
5. Vzpostavitev empiričnih prepovedanih območij na podlagi izmerjenih ravni vibracij

Prednosti za delovanje in vzdrževanje

Diagrami interferenc nudijo dragocene smernice za upravljavce strojev in vzdrževalno osebje:

• Jasne operativne omejitve: Vizualna indikacija varnih in nevarnih območij hitrosti
• Postopki zagona/zaustavitve: Določa hitrosti za hitro premikanje
• Delovanje s spremenljivo hitrostjo: Določa sprejemljiva območja hitrosti za pogone z nastavljivo hitrostjo
• Orodje za odpravljanje težav: Pomaga pri diagnosticiranju, ali so težave z vibracijami povezane s hitrostjo
• Načrtovanje modifikacij: Prikazuje vpliv predlaganih sprememb pred izvedbo
• Pomoč pri usposabljanju: Izobraževalno orodje za razumevanje dinamičnega vedenja strojev

Za kritične rotacijske stroje je diagram interference bistven dokument, ki bi moral biti na voljo upravljavcem, vzdrževalcem in inženirskemu osebju, s čimer se zagotovi, da vsi razumejo dinamične značilnosti stroja in ga upravljajo v varnih območjih hitrosti.

---

← Nazaj na glavno kazalo