ทำความเข้าใจการสั่นสะเทือนแบบเรเดียลในเครื่องจักรหมุน
คำจำกัดความ: การสั่นสะเทือนแบบเรเดียลคืออะไร?
การสั่นแบบรัศมี คือการเคลื่อนที่ของเพลาหมุนที่ตั้งฉากกับแกนหมุน โดยแผ่ออกไปจากจุดศูนย์กลางเหมือนรัศมีของวงกลม คำว่า "รัศมี" หมายถึงทิศทางใดๆ ที่แผ่ออกจากเส้นกึ่งกลางของเพลา ซึ่งครอบคลุมทั้งการเคลื่อนที่ในแนวนอน (ข้างหนึ่งไปอีกด้านหนึ่ง) และการเคลื่อนที่ในแนวตั้ง (ขึ้นและลง) การสั่นในแนวรัศมีมีความหมายเหมือนกันกับ การสั่นสะเทือนด้านข้าง หรือการสั่นตามขวางและถือเป็นรูปแบบที่วัดและตรวจสอบได้บ่อยที่สุด การสั่นสะเทือน ในเครื่องจักรหมุนเวียน.
ในการใช้งานจริง การสั่นสะเทือนในแนวรัศมีมักจะวัดในสองทิศทางตั้งฉาก คือ แนวนอนและแนวตั้ง ที่ตำแหน่งของตลับลูกปืนแต่ละตำแหน่ง เพื่อให้ได้ภาพรวมที่สมบูรณ์ของการเคลื่อนที่ของเพลาที่ตั้งฉากกับแกนของเพลา.
ทิศทางการวัด
การสั่นสะเทือนแบบรัศมีแนวนอน
การสั่นสะเทือนแนวนอนวัดในทิศทางด้านข้างต่อด้านข้าง:
- ตั้งฉากกับแกนเพลาและขนานกับพื้น/พื้น
- ตำแหน่งการวัดที่เข้าถึงได้ง่ายที่สุด
- โดยทั่วไปจะแสดงผลของแรงโน้มถ่วง ความแข็งของฐานรากที่ไม่สมมาตร และฟังก์ชันการบังคับแนวนอน
- การวางแนวการวัดมาตรฐานสำหรับโปรแกรมตรวจสอบการสั่นสะเทือนส่วนใหญ่
การสั่นสะเทือนในแนวรัศมีแนวตั้ง
การสั่นสะเทือนแนวตั้งวัดในทิศทางขึ้นและลง:
- ตั้งฉากกับแกนเพลาและตั้งฉากกับพื้น/พื้น
- ได้รับผลกระทบจากแรงโน้มถ่วงและน้ำหนักของโรเตอร์
- มักจะมีแอมพลิจูดสูงกว่าแนวนอนเนื่องจากน้ำหนักโรเตอร์ทำให้เกิดความแข็งที่ไม่สมมาตร
- มีความสำคัญในการตรวจจับปัญหาในเครื่องจักรแนวตั้ง (ปั๊มแนวตั้ง มอเตอร์)
การสั่นสะเทือนแบบรัศมีโดยรวม
การสั่นสะเทือนในแนวรัศมีรวมสามารถคำนวณได้จากผลรวมเวกเตอร์ขององค์ประกอบแนวนอนและแนวตั้ง:
- รัศมีรวม = √(แนวนอน² + แนวตั้ง²)
- แสดงถึงขนาดการเคลื่อนที่จริงโดยไม่คำนึงถึงทิศทาง
- มีประโยชน์สำหรับการประเมินความรุนแรงของตัวเลขเดียว
สาเหตุหลักของการสั่นสะเทือนแบบเรเดียล
การสั่นสะเทือนแบบรัศมีเกิดจากแรงที่กระทำในแนวตั้งฉากกับแกนเพลา:
1. ความไม่สมดุล (สาเหตุหลัก)
ความไม่สมดุล เป็นแหล่งกำเนิดการสั่นสะเทือนในแนวรัศมีที่พบบ่อยที่สุดในเครื่องจักรที่หมุน:
- สร้างแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางที่หมุนด้วยความเร็วเพลา (1X)
- ขนาดของแรงแปรผันตามมวล รัศมี และความเร็วที่ไม่สมดุลยกกำลังสอง
- ผลิตเป็นวงกลมหรือรูปวงรี วงโคจรเพลา
- แก้ไขได้ผ่าน สมดุล ขั้นตอนการดำเนินการ
2. การจัดตำแหน่งที่ไม่ถูกต้อง
การจัดตำแหน่งเพลาที่ไม่ถูกต้อง ระหว่างเครื่องจักรที่เชื่อมต่อกันจะสร้างทั้งรัศมีและ การสั่นสะเทือนตามแนวแกน:
- การสั่นสะเทือนแบบรัศมี 2X (สองครั้งต่อการปฏิวัติ) เป็นหลัก
- ยังสร้างฮาร์โมนิก 1X, 3X และสูงกว่าด้วย
- การสั่นสะเทือนตามแนวแกนสูงมาพร้อมกับการสั่นสะเทือนตามแนวรัศมี
- ความสัมพันธ์ของเฟสระหว่างการวินิจฉัยตลับลูกปืนสำหรับประเภทการจัดตำแหน่งที่ไม่ถูกต้อง
3. ข้อบกพร่องทางกลไก
ปัญหาทางกลต่างๆ ก่อให้เกิดรูปแบบการสั่นสะเทือนแบบรัศมีที่เป็นลักษณะเฉพาะ:
- ข้อบกพร่องของตลับลูกปืน: แรงกระแทกความถี่สูงที่ความถี่ความผิดพลาดของตลับลูกปืน
- เพลาโค้งงอหรือโค้งงอ: การสั่นสะเทือน 1X คล้ายกับความไม่สมดุลแต่เกิดขึ้นแม้ในการหมุนช้า
- ความหลวม: ฮาร์มอนิกหลายตัว (1X, 2X, 3X) ที่มีพฤติกรรมไม่เชิงเส้น
- รอยแตก: การสั่นสะเทือน 1X และ 2X พร้อมการเปลี่ยนแปลงระหว่างการสตาร์ท/ปิดเครื่อง
- การถู: ส่วนประกอบแบบซับซิงโครนัสและซิงโครนัส
4. แรงอากาศพลศาสตร์และแรงไฮดรอลิก
แรงกระบวนการในปั๊ม พัดลม และคอมเพรสเซอร์สร้างแรงบังคับในแนวรัศมี:
- ความถี่ในการเคลื่อนที่ของใบมีด (จำนวนใบมีด × รอบต่อนาที)
- ความไม่สมดุลของไฮดรอลิกจากการไหลที่ไม่สมมาตร
- การหลั่งกระแสน้ำวนและความปั่นป่วนของการไหล
- การหมุนเวียนและการดำเนินการนอกการออกแบบ
5. เงื่อนไขการสั่นพ้อง
เมื่อใช้งานใกล้ ความเร็ววิกฤต, การสั่นสะเทือนในแนวรัศมีจะขยายตัวอย่างมาก:
- ความถี่ธรรมชาติสอดคล้องกับความถี่บังคับ
- แอมพลิจูดจำกัดเฉพาะระบบ การลดแรงสั่นสะเทือน
- ศักยภาพในการเกิดระดับการสั่นสะเทือนรุนแรง
- ต้องมีระยะขอบการแยกที่เหมาะสมในการออกแบบ
มาตรฐานและพารามิเตอร์การวัด
หน่วยการวัด
การสั่นสะเทือนในแนวรัศมีสามารถแสดงได้เป็นพารามิเตอร์ที่เกี่ยวข้องสามประการ:
- การเคลื่อนตัว: ระยะทางจริงของการเคลื่อนที่ (ไมโครเมตร µm, มิล) ใช้สำหรับเครื่องจักรความเร็วต่ำและการวัดด้วยโพรบระยะใกล้
- ความเร็ว: อัตราการเปลี่ยนแปลงการเคลื่อนที่ (มม./วินาที, นิ้ว/วินาที) มักพบมากที่สุดในเครื่องจักรอุตสาหกรรมทั่วไป อ้างอิงตามมาตรฐาน ISO
- ความเร่ง: อัตราการเปลี่ยนแปลงของความเร็ว (m/s², g) ใช้สำหรับการวัดความถี่สูงและการตรวจจับข้อบกพร่องของตลับลูกปืน
มาตรฐานสากล
ซีรีส์ ISO 20816 กำหนดขีดจำกัดความรุนแรงของการสั่นสะเทือนในแนวรัศมี:
- ISO 20816-1: แนวทางทั่วไปสำหรับการประเมินการสั่นสะเทือนของเครื่องจักร
- ISO 20816-3: เกณฑ์เฉพาะสำหรับเครื่องจักรอุตสาหกรรม > 15 กิโลวัตต์
- โซนความรุนแรง: A (ดี), B (ยอมรับได้), C (ไม่น่าพอใจ), D (ยอมรับไม่ได้)
- ตำแหน่งการวัด: โดยทั่วไปจะอยู่บนตลับลูกปืนในทิศทางรัศมี
มาตรฐานเฉพาะอุตสาหกรรม
- API 610: ขีดจำกัดการสั่นสะเทือนในแนวรัศมีของปั๊มหอยโข่ง
- API 617: เกณฑ์การสั่นสะเทือนของคอมเพรสเซอร์แบบแรงเหวี่ยง
- API 684: ขั้นตอนการวิเคราะห์พลวัตของโรเตอร์สำหรับการทำนายการสั่นสะเทือนในแนวรัศมี
- เนม่า MG-1: ขีดจำกัดการสั่นสะเทือนของมอเตอร์ไฟฟ้า
เทคนิคการติดตามและการวินิจฉัย
การติดตามตามปกติ
โปรแกรมตรวจสอบการสั่นสะเทือนมาตรฐานจะวัดการสั่นสะเทือนในแนวรัศมี:
- การรวบรวมตามเส้นทาง: การวัดเป็นระยะๆ ในช่วงเวลาคงที่ (รายเดือน รายไตรมาส)
- ระดับโดยรวมมีแนวโน้ม: ติดตามแอมพลิจูดการสั่นสะเทือนทั้งหมดในช่วงเวลาหนึ่ง
- ขีดจำกัดการแจ้งเตือน: ตั้งค่าตามมาตรฐาน ISO หรือมาตรฐานเฉพาะอุปกรณ์
- การเปรียบเทียบ: กระแสเทียบกับเส้นฐาน แนวนอนเทียบกับแนวตั้ง
การวิเคราะห์ขั้นสูง
การวิเคราะห์การสั่นสะเทือนในแนวรัศมีโดยละเอียดให้ข้อมูลการวินิจฉัย:
- การวิเคราะห์ FFT: สเปกตรัมความถี่ที่แสดงส่วนประกอบการสั่นสะเทือน
- รูปแบบคลื่นเวลา: สัญญาณการสั่นสะเทือนในช่วงเวลาที่เผยให้เห็นการเปลี่ยนแปลงชั่วคราวและการปรับเปลี่ยน
- การวิเคราะห์เฟส: ความสัมพันธ์ของเวลาระหว่างจุดวัด
- การวิเคราะห์วงโคจร: รูปแบบการเคลื่อนที่ของเส้นกึ่งกลางเพลา
- การวิเคราะห์ซองจดหมาย: การดีมอดูเลตความถี่สูงเพื่อตรวจจับข้อบกพร่องของตลับลูกปืน
การตรวจสอบอย่างต่อเนื่อง
อุปกรณ์ที่สำคัญมักจะมีการตรวจสอบการสั่นสะเทือนในแนวรัศมีถาวร:
- หัววัดระยะใกล้สำหรับการวัดการเคลื่อนที่ของเพลาโดยตรง
- เครื่องวัดความเร่งที่ติดตั้งถาวรบนตัวเรือนตลับลูกปืน
- แนวโน้มและการแจ้งเตือนแบบเรียลไทม์
- การบูรณาการระบบป้องกันอัตโนมัติ
ความแตกต่างระหว่างแนวนอนและแนวตั้ง
ความสัมพันธ์ของแอมพลิจูดโดยทั่วไป
ในเครื่องจักรหลายๆ เครื่อง การสั่นสะเทือนในแนวรัศมีแนวตั้งจะเกินแนวราบ:
- ผลกระทบจากแรงโน้มถ่วง: น้ำหนักโรเตอร์ทำให้เกิดการเบี่ยงเบนแบบคงที่ ส่งผลต่อความแข็งในแนวตั้ง
- ความแข็งแบบไม่สมมาตร: โครงสร้างฐานรากและโครงสร้างรองรับมักมีความแข็งแกร่งในแนวนอน
- อัตราส่วนโดยทั่วไป: การสั่นสะเทือนแนวตั้ง 1.5-2 เท่าของแนวนอนเป็นเรื่องปกติ
- ผลของความสมดุลของน้ำหนัก: น้ำหนักแก้ไขที่วางไว้ที่ด้านล่างของโรเตอร์ (เข้าถึงได้ง่าย) ช่วยลดการสั่นสะเทือนในแนวตั้งได้ดีกว่า
ความแตกต่างในการวินิจฉัย
- ความไม่สมดุล: อาจแสดงชัดเจนมากขึ้นในทิศทางหนึ่งขึ้นอยู่กับตำแหน่งที่ไม่สมดุล
- ความหลวม: มักแสดงความไม่เป็นเชิงเส้นเด่นชัดมากขึ้นในทิศทางแนวตั้ง
- ประเด็นปัญหาพื้นฐาน: การสั่นสะเทือนแนวตั้งไวต่อการเสื่อมสภาพของฐานรากมากขึ้น
- การจัดตำแหน่งที่ไม่ถูกต้อง: อาจปรากฏแตกต่างกันในแนวนอนกับแนวตั้งขึ้นอยู่กับประเภทการจัดตำแหน่งที่ไม่ถูกต้อง
ความสัมพันธ์กับไดนามิกของโรเตอร์
การสั่นสะเทือนแบบรัศมีเป็นศูนย์กลางของ ไดนามิกของโรเตอร์ การวิเคราะห์:
ความเร็วที่สำคัญ
- ความถี่ธรรมชาติเชิงรัศมีกำหนด ความเร็ววิกฤต
- โดยทั่วไปความเร็ววิกฤตแรกจะสอดคล้องกับโหมดการดัดโค้งรัศมีแรก
- แผนภาพแคมป์เบลล์ ทำนายพฤติกรรมการสั่นสะเทือนในแนวรัศมีเทียบกับความเร็ว
- ระยะขอบแยกจากความเร็ววิกฤตช่วยป้องกันการสั่นสะเทือนในแนวรัศมีที่มากเกินไป
โหมดรูปร่าง
- โหมดการสั่นสะเทือนแบบรัศมีแต่ละโหมดมีรูปร่างการเบี่ยงเบนที่เป็นลักษณะเฉพาะ
- โหมดแรก: การดัดส่วนโค้งแบบง่าย
- โหมดที่สอง: เส้นโค้ง S พร้อมจุดโหนด
- โหมดที่สูงขึ้น: รูปแบบที่ซับซ้อนมากขึ้น
การพิจารณาความสมดุล
- เป้าหมายการปรับสมดุลช่วยลดการสั่นสะเทือนในแนวรัศมีที่ความถี่ 1X
- Influence coefficients เชื่อมโยงน้ำหนักการแก้ไขกับการเปลี่ยนแปลงการสั่นสะเทือนในแนวรัศมี
- ตำแหน่งระนาบการแก้ไขที่เหมาะสมที่สุดโดยอิงตามรูปร่างโหมดรัศมี
วิธีการแก้ไขและควบคุม
สำหรับความไม่สมดุล
- การปรับสมดุลของสนาม การใช้เครื่องวิเคราะห์แบบพกพา
- เครื่องบินลำเดียว หรือ การปรับสมดุลสองระนาบ ขั้นตอนการดำเนินการ
- การปรับสมดุลร้านค้าอย่างแม่นยำสำหรับส่วนประกอบที่สำคัญ
สำหรับปัญหาทางกล
- การจัดตำแหน่งที่แม่นยำเพื่อแก้ไขการจัดตำแหน่งที่ไม่ถูกต้อง
- การเปลี่ยนตลับลูกปืนสำหรับตลับลูกปืนที่มีข้อบกพร่อง
- การขันชิ้นส่วนที่หลวมให้แน่น
- การซ่อมแซมฐานรากสำหรับปัญหาโครงสร้าง
- การยืดเพลาหรือการเปลี่ยนเพลาที่งอ
สำหรับปัญหาเรื่องเรโซแนนซ์
- การเปลี่ยนแปลงความเร็วเพื่อหลีกเลี่ยงช่วงความเร็วที่สำคัญ
- การปรับเปลี่ยนความแข็ง (เส้นผ่านศูนย์กลางเพลา การเปลี่ยนตำแหน่งตลับลูกปืน)
- การปรับปรุงการหน่วง (ตัวหน่วงฟิล์มบีบ การเลือกตลับลูกปืน)
- การเปลี่ยนแปลงมวลทำให้ความถี่ธรรมชาติเปลี่ยนไป
ความสำคัญในการบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์
การตรวจสอบการสั่นสะเทือนในแนวรัศมีเป็นรากฐานสำคัญของโปรแกรมการบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์:
- การตรวจจับข้อผิดพลาดในระยะเริ่มต้น: การเปลี่ยนแปลงของการสั่นสะเทือนในแนวรัศมีจะนำไปสู่ความล้มเหลวเป็นเวลาหลายสัปดาห์หรือหลายเดือน
- กำลังเป็นที่นิยม: การเพิ่มขึ้นแบบค่อยเป็นค่อยไปบ่งชี้ถึงปัญหาที่กำลังพัฒนา
- การวินิจฉัยข้อผิดพลาด: เนื้อหาความถี่ระบุประเภทความผิดพลาดที่เฉพาะเจาะจง
- การประเมินความรุนแรง: แอมพลิจูดบ่งบอกถึงความรุนแรงและความเร่งด่วนของปัญหา
- กำหนดการบำรุงรักษา: การบำรุงรักษาแบบอิงเงื่อนไขมากกว่าแบบอิงเวลา
- ประหยัดต้นทุน: ป้องกันความล้มเหลวร้ายแรงและปรับช่วงเวลาการบำรุงรักษาให้เหมาะสม
การวัดการสั่นสะเทือนในแนวรัศมีเป็นการวัดการสั่นสะเทือนหลักในเครื่องจักรที่หมุน โดยจะให้ข้อมูลที่จำเป็นเกี่ยวกับสภาพของอุปกรณ์ ทำให้มีความจำเป็นในการรับรองการทำงานของอุปกรณ์หมุนในอุตสาหกรรมที่เชื่อถือได้ ปลอดภัย และมีประสิทธิภาพ.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 