ทำความเข้าใจเกี่ยวกับศูนย์กลางเพลาในการตรวจสอบการสั่นสะเทือน
ในการตรวจสอบเครื่องจักรด้วย หัววัดระยะใกล้, ตำแหน่งเส้นกึ่งกลางเพลา คือตำแหน่งเฉลี่ยหรือสถานะคงที่ของจุดศูนย์กลางเรขาคณิตของเพลาภายในระยะห่างของตลับลูกปืนฟิล์มของเหลว ในขณะที่ การสั่นสะเทือน การวัด — ส่วนประกอบกระแสสลับของสัญญาณ — อธิบายการเคลื่อนไหวแบบไดนามิกอย่างรวดเร็วของเพลา รอบ รอบตำแหน่งเฉลี่ยนั้น การวัด centerline — ส่วนประกอบ DC — อธิบายว่า โดยที่ ตำแหน่งเฉลี่ยจริง ๆ จะอยู่ภายในตลับลูกปืน การติดตามตำแหน่งของ DC นั้นว่ามีการเคลื่อนไหวอย่างไรเมื่อเวลาผ่านไป จะให้ข้อมูลเชิงลึกที่มีค่าที่สุดเกี่ยวกับการรับน้ำหนัก การจัดตำแหน่ง และการสึกหรอในระยะยาวของตลับลูกปืน ซึ่งทั้งหมดนี้เป็นข้อมูลที่ แผนภูมิวงโคจร เพียงอย่างเดียวจะมองไม่เห็น.
1. ทำไมตำแหน่งเส้นศูนย์กลางจึงมีความสำคัญ
โรเตอร์ใน แบริ่งเจอร์นัล ไม่ได้อยู่ตรงกลางรูตลับลูกปืนของมัน ตอนหยุดนิ่งมันจะอยู่ที่ก้นระยะเคลียรันซ์; เมื่อเริ่มเดินเครื่อง มันจะไต่ขึ้นบนลิ่มน้ำมันแบบอุทกพลศาสตร์และหยุดอยู่ในตำแหน่งเยื้องศูนย์ซึ่งกำหนดโดยความเร็ว โหลด ความหนืดของน้ำมัน และแรงที่ส่งผ่านเข้ามาทางข้อต่อ ตำแหน่งสมดุลนั้นคือค่าที่อ่านได้ทางกายภาพโดยตรงของแรงคงที่ที่กระทำต่อโรเตอร์ การสั่นสะเทือนบอกคุณว่าเพลาสั่นแรงเพียงใด; centerline บอกคุณว่ามันถูกผลักไปทางไหน ทั้งสองตอบคำถามคนละแบบโดยพื้นฐาน และการวินิจฉัยเครื่องจักรฟิล์มของเหลวให้ครบถ้วนต้องใช้ทั้งคู่.
2. วิธีการวัดตำแหน่งศูนย์กลางของเพลา
ตำแหน่งนี้ได้มาจากแรงดันไฟฟ้าตรง (DC) ที่จ่ายออกมาจากคู่ของโพรบความใกล้ชิดแบบ X–Y — โพรบสองตัวที่ติดตั้งอยู่ห่างกัน 90 องศาบนระนาบแกนเดียวกัน กระบวนการทำงานเป็นดังนี้:
- แรงดันช่องว่างของโพรบ: ไดรเวอร์ของหัววัดระยะใกล้แต่ละตัวจะส่งแรงดันไฟฟ้าตรงเชิงลบออกมา ซึ่งแปรผันตรงกับช่องว่างระหว่างปลายหัววัดกับผิวของแกน ค่าการปรับเทียบทั่วไปคือ −200 mV/mil ดังนั้นแรงดันไฟฟ้าจะยิ่งติดลบมากขึ้นเมื่อแกนเคลื่อนห่างออกจากหัววัด การตั้งค่าและตรวจสอบช่องว่างไบอัสให้ถูกต้องเป็นขั้นตอนมาตรฐานในการทดสอบระบบ และของเรา เครื่องคำนวณแรงดันช่องว่างของโพรบแบบใกล้เคียง ทำให้การแปลงเป็นเรื่องง่าย.
- การปรับตำแหน่งให้เป็นศูนย์: เพื่อกำหนดจุดอ้างอิง แรงดันไฟฟ้าช่องว่าง DC มักจะถูกปรับให้เป็นศูนย์หรือบันทึกไว้ในขณะที่เพลาอยู่ในตำแหน่งหยุดนิ่งที่ด้านล่างสุดของตลับลูกปืน.
- การติดตามตำแหน่งเฉลี่ย: เมื่อเครื่องจักรเริ่มทำงานและถึงความเร็วและอุณหภูมิในการทำงาน แกนจะยกตัวขึ้นบนฟิล์มน้ำมันไฮโดรไดนามิก ระบบจะตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าช่องว่างเฉลี่ย DC จากโพรบ X และ Y อย่างต่อเนื่อง.
- การพล็อตตำแหน่ง: โดยการพล็อตแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง X และ Y ต่อกัน ระบบการตรวจสอบจะแสดงตำแหน่งเฉลี่ยของเพลาบนกราฟ 2 มิติ ซึ่งแสดงระยะห่างของตลับลูกปืนทั้งหมด.
เนื่องจากการวัดนี้อาศัยเนื้อหาของกระแสตรง (DC) ของ กระแสไฟฟ้าวน สัญญาณ จึงต้องใช้คู่โพรบที่ติดตั้งถาวรและมอนิเตอร์ที่สามารถติดตามแนวโน้ม DC ที่เปลี่ยนช้าได้ — ไม่ใช่ค่าที่อ่านได้จากเครื่องแบบพกพาซึ่งต่อแบบ AC-coupled การกระจัด การอ่านค่า นี่จึงเป็นเหตุผลที่การติดตาม centerline เป็นคุณสมบัติของระบบป้องกันเทอร์โบแมชชีนที่ติดตั้งประจำ มากกว่าการตรวจวัดแบบเดินตรวจ.
3. ค่าการวินิจฉัยของกราฟเส้นศูนย์กลางของเพลา
A กราฟเส้นกึ่งกลางเพลา แสดงเส้นทางของตำแหน่งแกนเฉลี่ยขณะที่ความเร็วหรือโหลดของเครื่องจักรเปลี่ยนแปลง ในเครื่องจักรกังหัน เป็นเครื่องมือวินิจฉัยที่มีประสิทธิภาพ และเผยให้เห็นหลายสภาวะที่ข้อมูลการสั่นสะเทือนเพียงอย่างเดียวไม่สามารถแสดงได้.
1. ยืนยันการทำงานของตลับลูกปืนเป็นปกติ
เมื่อเริ่มต้นการทำงาน โรเตอร์ที่อยู่ในสภาพดีในตลับลูกปืนฟิล์มของเหลวจะยกตัวขึ้นและเคลื่อนที่ด้านข้างเมื่อเกิดแรงดันน้ำมันไฮโดรไดนามิก ซึ่งเป็นผลมาจากรูปทรงเรขาคณิตของตลับลูกปืนและทิศทางการหมุน เส้นทางที่มันเคลื่อนที่บนกราฟเส้นศูนย์กลางควรเรียบและทำซ้ำได้เสมอทุกครั้งที่เครื่องจักรเริ่มทำงาน เส้นทางที่สม่ำเสมอเป็นการยืนยันว่าตลับลูกปืนกำลังสร้างแรงยกที่เหมาะสมและโรเตอร์อยู่ในตำแหน่งที่ถูกต้องภายใน ระยะห่างภายใน.
2. การวินิจฉัยการสึกหรอของแบริ่ง
เมื่อตลับลูกปืนสึกหรอ แกนจะค่อยๆ ลดต่ำลงภายในช่องว่างของตลับลูกปืน เมื่อวางตำแหน่งศูนย์กลางในปัจจุบันทับกับตำแหน่งที่บันทึกไว้เมื่อปีที่แล้ว นักวิเคราะห์จะสามารถเห็นแนวโน้มได้อย่างชัดเจนและคาดการณ์ได้ว่าตลับลูกปืนจะต้องเปลี่ยนเมื่อใด — นานก่อนที่ปัญหาจะเกิดขึ้น การสึกหรอของแบริ่ง เริ่มทำให้เกิดการสั่นสะเทือนสูง centerline จึงเป็นเสมือนช่องทางเตือนล่วงหน้าที่นำหน้าแนวโน้มการสั่นสะเทือน.
3. การตรวจจับการเปลี่ยนแปลงในแนวหรือการรับน้ำหนัก
ตำแหน่งของเพลาถูกกำหนดโดยแรงที่กระทำต่อมัน หากการปรับแนวของเครื่องจักรเปลี่ยนแปลง — ไม่ว่าจะเป็นการขยายตัวจากความร้อน, การยืดของท่อ, หรือการทรุดตัวของฐานราก — แรงรองรับจะเปลี่ยนไป และตำแหน่งของเส้นศูนย์กลางจะเปลี่ยนตาม การเปลี่ยนแปลงตำแหน่งของเส้นศูนย์กลางอย่างฉับพลันในระหว่างการทำงานที่ปกติเป็นสัญญาณที่ชัดเจนของการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญในแรงที่กระทำต่อโรเตอร์และควรได้รับการตรวจสอบทันที นี่เป็นหนึ่งในตัวบ่งชี้ที่ชัดเจนที่สุดในภาคสนามของการพัฒนา การจัดตำแหน่งที่ไม่ถูกต้อง หรือ การโก่งตัวเนื่องจากความร้อน, และเป็นการตรวจสอบไขว้ที่มีประโยชน์เกี่ยวกับ ฐานราก เงื่อนไข.
4. การระบุความไม่เสถียรของตลับลูกปืน
ภายใต้เงื่อนไขบางประการ เพลาจะไม่เข้าที่ในตำแหน่งที่มั่นคง แต่จะเริ่มเกิดการโคจรรอบแกน หรือส่าย ภายในตลับลูกปืน ภาวะนี้ — กระแสน้ำวนน้ำมัน หรือแส้ตีน้ำมัน, รูปแบบของ ความไม่เสถียรของโรเตอร์ — จะปรากฏเป็นการเบี่ยงออกอย่างมากและไม่เสถียรบนกราฟ centerline ซึ่งแตกต่างจากเส้นทางที่เรียบร้อยและทำซ้ำได้ของเครื่องจักรที่ปกติ. หมุนวน ลายเซ็นในสเปกตรัมยืนยันว่าเป็นปัญหาที่เกิดจากการกระตุ้นตัวเองมากกว่าปัญหาที่ถูกบังคับ.
4. ตำแหน่งเส้นศูนย์กลางเทียบกับวงโคจร
สิ่งสำคัญคือการแยกแยะแผนภาพสองแบบที่โพรบวัดความใกล้ชิดคู่เดียวสามารถสร้างได้ เนื่องจากทั้งสองแบบถูกอ่านในวิธีที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง:
- ที่ กราฟเส้นกึ่งกลางเพลา ใช้ แรงดันไฟฟ้ากระแสตรง เพื่อแสดง เฉลี่ย ตำแหน่งของเพลา เป็นเครื่องมือที่เหมาะสมสำหรับการเปลี่ยนแปลงช้าๆ ตามกาลเวลา — แนวโน้ม — และสำหรับพฤติกรรมระหว่าง การสตาร์ทเครื่อง และ ปิดระบบ.
- ที่ แผนภูมิวงโคจรแกน ใช้ แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ เพื่อแสดง การเคลื่อนไหวแบบไดนามิก ของเพลาโดยรอบตำแหน่งศูนย์กลางเฉลี่ยของมัน เป็นเครื่องมือที่เหมาะสมสำหรับการวินิจฉัยข้อบกพร่องทางพลศาสตร์เฉพาะ เช่น ความไม่สมดุล และการไม่ตรงแนว.
หนึ่งจับการเคลื่อนที่ช้าของจุดสมดุล; อีกหนึ่งจับการสั่นไหวอย่างรวดเร็วรอบจุดนั้น เมื่อใช้ร่วมกัน พวกมันให้ภาพที่สมบูรณ์และละเอียดของสุขภาพและพฤติกรรมของโรเตอร์ภายในตลับลูกปืน.
5. หมายเหตุและข้อจำกัดในการปฏิบัติ
ความเป็นจริงบางประการกำหนดวิธีการใช้ข้อมูลเส้นศูนย์กลางในภาคสนาม:
- การเยื้องศูนย์เชิงกลและไฟฟ้า: การอ่านค่า DC รวมถึง รันเอาต์ ในบริเวณเป้าหมายของโพรบ ซึ่งต้องมีการหาค่าลักษณะขณะหมุนช้า เพื่อไม่ให้สับสนว่าเป็นการเลื่อนตำแหน่งจริง.
- ใช้กับตลับลูกปืนฟิล์มของเหลว: แนวคิดนี้ขึ้นอยู่กับคอเพลาที่ยกตัวขึ้นบนฟิล์มน้ำมัน จึงแทบไม่มีความหมายกับตลับลูกปืนเม็ดกลิ้งซึ่งไม่มีช่องว่างลักษณะเดียวกันให้เคลื่อนที่ภายใน.
- บริบททางความร้อนมีความสำคัญ: การเลื่อนตำแหน่งเป็นเรื่องปกติเมื่อเครื่องจักรอุ่นตัวขึ้น; สัญญาณวินิจฉัยคือการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้น หลังจาก สมดุลความร้อนได้ถูกบรรลุแล้ว.
สำหรับเครื่องจักรวิกฤตที่ติดตั้งถาวร การติดตาม centerline อยู่ในระบบป้องกันถาวร สำหรับเครื่องจักรขนาดเล็กจำนวนมากที่ไม่มีโพรบวัดระยะใกล้ งานด้านความเชื่อถือได้ที่เทียบเท่ากันจะทำด้วยเครื่องวิเคราะห์แบบพกพาสองช่องสัญญาณ เช่น Balanset-1A, ซึ่งวัดการสั่นสะเทือนของปลอกและ 1× แอมพลิจูดและเฟส ที่ตลับลูกปืน และ — ในกรณีที่ปัญหาคือความไม่สมดุล — จะแก้ไขโดยการถ่วงสมดุล การถ่วงสมดุลภาคสนาม โรเตอร์หน้างาน แนวทางทั้งสองเสริมกัน: กราฟ centerline เฝ้าดูว่าโรเตอร์ขนาดใหญ่อยู่ตรงไหน ส่วนเครื่องวิเคราะห์แบบพกพาใช้วินิจฉัยและแก้แรงพลวัตที่ทำให้มันเคลื่อนที่.
